超磁致伸缩材料作为一种新型的智能材料,因为其具有响应速度快、输出力大、应变量大、定位精度高等优点,广泛应用于磁一声换能器、磁-机驱动器、各种新型传感器以及制备薄膜材料的应用等领域,基于超磁致伸缩材料制成的超磁致伸缩致动器是国内外的研究热点,已取得许多成果,但其还存在许多问题。在查阅了大量的文献资料后,本文针对致动器设计中尚存在的问题,在致动器的结构设计、磁场优化、性能分析等方面展开了研究和实验,同时对致动器的进一步优化做了理论设计。本文首先从精密加工领域智能材料的出现介绍课题背景,对比超磁致伸缩材料与其它智能材料的优势,然后详细介绍了磁致伸缩效应、超磁致伸缩材料的发展、特性以及应用前景。结合国内外超磁致伸缩致动器的研究现状和目前还存在的问题,提出研究的意义和主要研究内容。其次,分析了致动器的结构组成,阐述了致动器的工作原理和设计方法,并结合致动器设计过程中应该考虑的磁路结构、温控系统、预压装置等问题,提一套自己的设计方案,其中包括GMM棒的选择、激励线圈的计算、温控系统和预压装置的设计,得到致动器的设计简图。继而,介绍电磁场有限元法,通过有限元磁场仿真软件进行磁场仿真优化,分析了在不同磁路结构、不同螺线管长度、不同端部导磁块直径等情况下GMM棒轴向磁场强度和磁场均匀度,确定优化后的致动器结构。搭建了基于dSPACE系统的实验平台,对所设计的致动器进行性能测试,通过实验数据分析致动器的性能,验证设计的可行性并发现不足之处,提出了利用永磁体偏置磁场结构进一步优化致动器,分析对比四种永磁体结构,选择了磁场性能最好的圆筒形永磁体结构,并研究空气间隙、永磁体尺寸等因素对其磁场的影响。最后总结了全文的研究,并展望了下一步需要开展的工作。