微静电陀螺仪的结构设计与工艺实现

为了探索微机械陀螺突破精度极限的新途径,设计了一种基于环形转子、体硅加工工艺、转子5自由度悬浮的硅微静电陀螺仪.采用玻璃-硅-玻璃键合的三明治式微陀螺结构,提出了包括双边光刻、反应离子刻蚀(RIE)、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀、玻-硅静电键合、硅片减薄、多层金属溅射等关键工艺的加工路线.在工艺设计中采用铝牺牲层对转子进行约束,在第2次玻-硅键合后再通过湿法去除牺牲层,以得到可自由活动的转子.基于提出的体硅工艺路线,成功加工出了微陀螺敏感结构,并完成了转子5自由度悬浮和加转实验,测试结果表明大气环境下转子转速可达73.3 r/min.     

计及陀螺效应的翼吊式机翼-发动机系统结构动力学特性研究

针对翼吊式发动机机翼系统的特点,运用Hamilton原理建立了计及发动机陀螺效应的Bernoulli-Euler悬臂梁振动方程;从陀螺力矩理论出发,分析了转子对结构的耦合作用机理,研究了不同转子转速和结构参数条件下,转子陀螺效应对悬臂梁结构固有特性的影响,从而为进一步研究计及转子陀螺效应的大型客机机翼发动机系统动力学特性及气动弹性特性奠定了一定的理论基础。     

磁悬浮转子真空计转子轴向悬浮建模与优化设计北大核心CSCD

为满足磁悬浮转子真空计球形转子在真空中的轴向位移测量与悬浮控制需求,针对其同时加载悬浮直流电流和电涡流传感器交流激励的悬浮系统,建立了基于交流电桥结构的交直流耦合的频域模型。采用四阶龙格库塔法解算其悬浮过程的位移响应,结果显示交流激励的加载为磁悬浮系统引入了非线性因素。制作空气磁芯的电涡流传感器线圈,设计测量电路并制作PCB板,实验分析交流激励产生的电涡流对磁悬浮转子真空计转子悬浮控制的影响。通过对线圈半径参数进行优化实现了对交流作用所产生影响的控制,为磁悬浮转子真空计的优化设计提供了理论指导。     

涡摆耦合悬臂双盘碰摩转子的稳定性分析

建立了涡摆耦合悬臂双盘碰摩转子的动力学模型和运动微分方程,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了有无陀螺效应两种情况下系统的稳定性,讨论了间隙和悬臂轴长度对系统稳定性的影响.结果表明:在所讨论的参数范围内,不考虑陀螺效应时,碰摩转子系统在不同的转速下会发生鞍结分岔、倍周期分岔和Hopf分岔等现象.考虑陀螺效应后,混沌区域沿转速增加方向明显后延,转子系统在所讨论的转速区间内没有出现鞍结分岔、倍周期分岔现象,转子系统的稳定区域减小.同时,随悬臂轴长度的减小,系统的稳定性明显增大,当悬臂轴长度与跨轴长度比小于1/4时,系统始终处于稳定状态,陀螺效应可以不考虑;随转静件间隙的减小,考虑陀螺效应的碰摩转子系统的非线性特性明显增强,进入混沌区域所需的转速增大.     

某挠性接头在路面随机激励下的响应分析

挠性接头是动力调谐陀螺中最薄弱的部分，在断电状态下运输时，陀螺转子上的惯性力及力矩只能由挠性接头承担，挠性接头能否承受运输过程中的振动冲击，直接关系到导弹运输方案的制定。根据某型动力调谐陀螺挠性接头的特点，将它沿挠性细颈处离散成4个刚体，建立了陀螺的离散动力学模型，并用频域法计算了挠性接头在4种实际运输条件下的振动响应。结果表明，运输速度越高、行驶路面越不平，陀螺挠性部分的变形越大，但所讨论的4种实测路面激励所引起的挠性部分的变形及陀螺转子的振动均非常小，不会导致结构破坏，故实施断电运输是安全的。     

陀螺转子静平衡测量方法的研究

介绍了一种新的陀螺转子静平衡仪结构设计,采用玛瑙刀口支承感应机构与光电自准直测角相结合的方法,实现对陀螺转子静不平衡量的测量。提出了新型粗、精双测刀机构实现高精度、大量程测量,减少刀口磨损,提高测量效率。通过转子托架摆动周期测量法确定了仪器灵敏度系数的精确调整方法。采用标准砝码对仪器进行了精确标定。实验结果表明该仪器测量示值误差优于4 mg·mm,量程达到2000 mg·mm。     

一种测量陀螺转子静平衡的方法

介绍了测量陀螺转子静平衡的一种行之有效的方法，并介绍了如何进行去重。     

陀螺转子的称重静平衡实验研究

简要说明了陀螺转子平衡的重要性,在没有适合特殊结构、小质量、高精度陀螺转子静平衡方法的前提下,对已有的一种用压力传感器来进行测力的静平衡方法进行改进,从而将只能测量二维空间的静不平衡偏心距扩展到三维空间的测量。并通过用高精度电子天平替代压力传感器,大大提高了其平衡精度,使其对小质量、高精度转子更加适用。进行了实验方案、系统的设计及简单的理论分析,最后通过实验得出实验数据、分析结果及未来展望。     

陀螺转子动力学系统的时间有限元内点法

将保辛的时间有限元法(FEM)应用于陀螺转子动力学系统,给出了陀螺转子动力学系统时间有限元法的时间单元刚度阵列式和非齐次外力的表达式,以及辛时间传递矩阵。在此基础上,提出了精度更高的时间有限元内点法(IDTFEA),该方法既继承了时间有限元保辛的优良特性,又大大提高了数值计算精度,具有非常明显的优越性。算例给出了该方法和Newmark方法的比较结果,表明该方法的优越性。     

磁悬浮分子泵的振动抑制

2000L磁悬浮分子泵研制中,遇到复杂振动问题:转子弯曲模态共振;陀螺效应造成动力学失稳;叶轮叶片导致转子颤振;成因复杂的机电耦合模态振动.它们同时出现,严重影响转子稳定性,给振动抑制带来困难,需进行精细的控制器设计.控制器中,对不同振动采用不同方法抑制:陀螺效应依靠交叉反馈控制;弯曲共振、分子泵叶轮叶片颤振及机电耦合模态振动,依靠各种不同的控制器传递函数相位整形方法.试验验证了方法的有效性,分子泵平稳升速到24000 r/min,样机达到了设计真空性能指标.