半球谐振子质量不平衡对振动特性的影响研究

质量不平衡是半球谐振子制造过程产生的主要缺陷之一,其对谐振子的振动特性产生重要的影响。为制定半球谐振质量不平衡评价方法及为修调提供依据,对谐振子的结构特征及质量不平衡进行了表征,通过耦合振动物理模型及仿真分析,明确了谐振子耦合振动产生机理、质量不平衡对频率裂解及支撑损耗的影响。并通过实验,测得了谐振子的不同去除质量下频率裂解特性及耦合振动特性,得到了谐振子质量不平衡与振动特性之间的关系,通过实验数据得出未经过平衡的谐振子1、3次谐波及2次谐波的分布特征,以及它们引入的支撑损耗分别为1.6×10^-8、3.7×10^-9;频率裂解与4次谐波不平衡质量对应关系为0.01 Hz/μg,由此可以对谐振子质量不平衡进行评价及制定调平工艺。     

复合型悬臂梁压电振子振动模型及发电试验研究

单悬臂梁压电振子俘获环境中振动能时,对环境振动频率敏感且频带有限,在谐振频率与环境振动频率不匹配的情况下,会导致压电振子俘能效率低下。基于此,设计复合型悬臂梁压电振子并建立其振动模型,采用激光测振仪对复合型悬臂梁压电振子进行扫频测试。研究结果表明,复合型悬臂梁压电振子谐振频率范围为56～72Hz,与理论分析结果基本吻合,试验验证了理论模型的正确性。相比于单悬臂梁压电振子,复合型悬臂梁压电振子有效地拓宽了其谐振频带,易于实现与环境振动源振动频率匹配以提高压电发电效率。在此基础上,进行复合型悬臂梁压电发电装置的发电能力测试,在负载为820?,工作频率为60Hz时最大输出功率达到4.9mW,产生的能量能够满足网络传感器等低耗能微电子产品的供能需求。     

硅微半球陀螺频率裂解修调工艺规律仿真分析

频率裂解是影响半球谐振陀螺性能的主要因素之一.硅微半球陀螺谐振子球壳的厚度为μm量级,半径为mm量级,小而脆弱的谐振子导致修调难度大,针对此问题,文中通过有限元仿真的方法分析了在硅半球壳谐振子唇边进行打孔对频率裂解的影响规律.得到了"应该在低频模态上打孔以减小频率裂解"、"修调的加工精度需要在微米级甚至是亚微米级"、"...     

辐射场型压电振子的谐振特性研究

介绍了一种新型的辐射式场压电薄膜.采用有限元软件ANSYS建立辐射场螺旋电极振子有限元模型,仿真压电振子的横向振动响应.通过分析振子的谐振响应,获得了螺旋型电极参数对压电振子谐振频率的影响规律.利用阻抗分析仪对辐射场型螺旋电极压电振子的谐振频率进行了实验测试,并与仿真结果进行了对比,两者基本吻合,验证了有限元模型的可靠性.此外,研究结果表明,采用直径较大的PZT,可以明显减低振子的谐振频率,且在相同的激励下,获得的应变较小.     

力平衡模式下半球谐振陀螺正交误差控制

针对力平衡半球谐振陀螺的正交漂移问题,对半球谐振陀螺的漂移机理进行了理论建模与分析。引起半球谐振陀螺漂移的主要因素是谐振子的频率裂解以及周向振元衰减时间常数不一致。谐振子振元衰减时间常数不一致主要导致陀螺产生同相漂移;而谐振子频率裂解主要导致陀螺产生正交漂移。同相漂移由于和外界输入角速率所产生的哥氏力相位相同,因此无法从陀螺的输出中剔除,只能通过标定进行补偿。正交漂移则可通过正交控制回路改变谐振子不同方位角上的刚度系数予以消除。为了将谐振子的频率裂解抑制到最小,将陀螺正交漂移项作为正交回路的误差反馈量,实现了基于FPGA的全数字控制方案。实验结果表明,此控制方案可以有效地降低谐振子的频率裂解,抑制半球谐振陀螺的正交漂移。     

半球谐振子关键性能及制造工艺研究新进展

半球谐振陀螺具有结构简单、精度高、可靠性高、工作寿命长等特性,在国防军事、通信卫星、载人航天、天文观测、海洋工程等领域具有重大应用场景。半球谐振子作为半球谐振陀螺仪的核心器件,其加工质量直接影响半球谐振子的频率裂解和品质因数,进而影响半球谐振陀螺仪的工作精度和使用寿命,因此非常有必要对半球谐振子的性能及制造工艺进行研究。主要从半球谐振陀螺仪工作原理和研究历程、半球谐振子的频率裂解和品质因数、半球谐振子的制造工艺三个方面进行综述,重点分析了半球谐振子的频率裂解与品质因数的研究方法和最新进展以及半球谐振子的超精密磨削工艺和抛光工艺,并探讨分析了其在发展过程中面临的挑战和仍需要解决的问题,希望为后续精确计算、测量半球谐振子的频率裂解和品质因数,改进半球谐振子的制造工艺,提高半球谐振陀螺仪的导航精度提供参考。     

多场耦合多方向振动俘能器建模及响应分析

针对多方向振动俘能器对低频、低幅值激励的响应输出性能低等问题,在振动俘能结构中引入非线性磁吸力,提高俘能器的响应频带和能量转换效率。研究了非线性磁振子模型,建立了基于广义Hamilton变分原理的横、纵向振动系统机电耦合模型,对系统动力学方程进行无量纲化并数值求解。搭建了振动俘能器性能测试平台,开展了多场耦合振动俘能器频谱特性及响应输出的分析实验。结果表明,引入磁铁可显著提高系统能量转换效率,当磁铁间距15mm、激励幅值0.5m/s~2时,相比无磁力输入的情况,系统响应电压提高了6倍左右,谐振频率从18Hz降至9.5Hz左右,解决了压电俘能器频带窄、响应频率高及输出电压低等问题。     

基于流固耦合作用的压电液压振动俘能器

提出一种基于流固耦合作用的压电液压振动俘能器来实现低频、高强度振动能量回收.介绍了浮能器的系统构成及工作原理并进行了理论及试验研究.理论分析结果表明,压电液压俘能器的性能是由环境振动频率/振动强度、液压缸/压电振子的结构性能参数、流体容积/特性以及系统背压(蓄能器预置压力)等多种要素共同决定的,仅当各要素配置合理时才能实现压电液压俘能器的预期功能.采用外径为60 mm、厚度为0.9 mm的双晶压电振子及外径为16 cm,长度为100 cm液压缸制作了试验样机,并以水为工作介质进行了不同频率/背压/激振器振幅条件下的试验测试.试验结果表明,存在最佳工作频率(8Hz)使压电液压俘能器输出电压最大,且输出电压随系统背压及液压缸振幅的增加而增加.其它条件不变时,0.4 MPa背压下的输出电压是背压0.2 MPa时的1.65倍.     

圆弧螺旋型压电振动能量收集系统的设计

为了实现低频、多方向能量收集和高输出性能,提出了一种圆弧螺旋结构的压电能量收集系统。该圆弧螺旋压电能量收集系统不仅可以降低谐振频率,减少系统体积,而且圆弧型悬臂梁具有不对称性,因此可以进行多方向收集。理论分析不同弧度下能量收集系统的应力分布、谐振频率以及输出性能。加工制备了2π、3π和4π圆弧螺旋压电振动能量收集系统并进行了性能测试对比。研究结果表明,4π圆弧螺旋压电能量收集系统具有更好的输出性能,谐振频率为47 Hz,输出电压达到23 V,输出功率达到353μW。该圆弧螺旋压电振动能量收集系统可应用于人体健康检测、环境控制系统、嵌入式系统、军事安全等应用领域。     

气体耦合式宽带/低频压电振动俘能器

为实现低频/宽频带/高强度振动能量回收及基于能量回收的主动振动控制,提出了一种气体耦合式振动俘能器。介绍了俘能器的系统构成原理,对其能量回收特性进行了理论与试验研究。理论分析结果表明,俘能器的发电能力及特性是由环境振动强度、气缸/压电振子的结构与性能参数、系统质量/背压等多种要素共同决定的;其它条件确定时,存在使电压最大的最佳频率以及使俘能器工作与否的最低临界频率;增加背压/质量可不同程度地提高俘能器的输出电压和有效带宽、降低临界频率,但对最佳频率无明显影响。采用Ф60×0.9mm3双晶压电振子及Ф16×100mm3气缸制作了样机,测试了不同背压及质量时俘能器的电压-频率特性。结果表明,俘能器最佳/临界频率、最大输出电压及有效带宽等与背压/质量关系均与理论分析结果相吻合。不同条件下所测得的最佳频率均为55Hz左右;背压0.4 MPa、质量10kg时所获得临界频率/最大输出电压/对应25V输出电压有效带宽为9Hz/88V/72Hz,分别为质量2.5kg时的0.36倍、2倍和2.2倍。     

周向接触弧长对闸片温度场分布影响的研究

提出了热流分配系数受摩擦副周向接触弧长影响的观点;使用分段二次插值法确定了摩擦副周向接触弧长和热流分配系数随径向位置的变化关系;基于能量守恒法,计算和比较了2种不同热载荷下闸片的温度及其分布规律。结果表明:周向接触弧长随径向位置呈先增大后减小的变化规律,而热流分配系数的变化趋势正好与其相反;由2种不同热载荷计算得到的温度峰值发生时刻虽接近,但差值较大;温度在径向和轴向方向上的分布规律也不相同。因此,在摩擦副的热分析过程中必须考虑闸片结构带来的影响。     

应力多轴度对机械零部件破坏的影响研究

目前工程实际应用中大多是直接采用单轴试验的数据,没有考虑到应力状态的影响,这与构件实际应力状态不符,很多研究者对多轴应力状态下材料的行为进行了研究。介绍了应力多轴度对断裂韧性以及多轴应力状态对材料的疲劳断裂和蠕变失效的影响研究的最新进展,对几种具有代表性的多轴应力状态下破坏准则以及多轴应力状态下蠕变损伤准则做了简要的回顾,并进行简单的评述。     

基于AutoCAD校核图形尺寸准确性方法研究

为了满足企业在数控编程系统中对于图样信息准确性的需求,基于AutoCAD软件二次开发平台,利用C#.NET编程,建立校核图形尺寸准确性系统.研究在AutoCAD系统中实现校核图形尺寸准确性的方法,描述了该系统的主要步骤,并且以某工程图样为例,证明该系统的可行性,为满足企业对于图样信息正确性的需求,提供了一种简单有效的方法.     

基于SolidWorks建立轴承标准件库方法的探究

针对机械设计中大量使用标准件的问题,从建立轴承库入手,利用SolidWorks软件环境进行轴承的建模,对常用的几种建模方法进行了分析和探讨,提出了装配特征建模法.在此基础上建立了轴承标准件库,并阐述了库的实际应用.     

防腐剂在摩擦副表面的吸附性能探索

利用模拟轴承对润滑油中的防腐蚀添加剂进行吸附实验,通过对吸附前后润滑油的紫外吸光度的测量,表征实验前后润滑油中防腐剂的质量分数变化,进而证明摩擦副对防腐蚀添加剂的吸附作用;在含有定量防腐剂的润滑油中添加不同质量分数的抗磨剂,进行模拟轴承的吸附实验,通过紫外吸光度的测量发现抗磨剂对防腐剂在摩擦副表面的吸附性能有较大影响,说明防腐剂与抗磨剂在摩擦副界面存在竞争吸附效应。     

张力减径机轧辊孔型设计方法的研究

针对钢管张力减径机的轧辊孔型设计方法进行研究,建立了传统孔型、椭圆孔型以及圆孔型三种轧辊孔型设计的数学模型,采用面向对象的程序设计方法,用V isual Basic6.0作为集成开发环境,采用模块结构进行程序设计,传统孔型设计方法以减径率为依据来分配变形量,在孔型设计过程中不考虑壁厚的影响,椭圆孔型设计和圆孔型设计方法以延伸率为依据分配变形量,综合考虑壁厚和外径的影响,并进一步考虑到椭圆度曲线的调整和孔型尺寸的优化,从而设计出更加合理的轧辊孔型,为钢管生产厂家提供孔型自动设计系统。     

在机检测技术在航空发动机制造中的应用

美国康涅狄格州米德尔顿的普惠公司是大型商用喷气飞机制造商,它是在机检测技术(OMI)在喷气发动机零件加工领域的早期采用者.早在1990年,普惠就成立了由各部门人员组成的小组来发展和贯彻质量控制与自动工件检测战略.我们从风扇外罩壳(图1)这一大型、高价值的复杂薄壁零件的加工工艺入手,在Renishaw的帮助下完善了我们的方案.我们见证了在机检测技术是如何在柔性制造高价值零件中发挥效益的,详细过程如下.     

基于ANSYS的数控车床床身的动态特性分析

车床床身是生台机床的基础和支架,它的振动影响着零件的加工精度,由于PRO/E强大的建模功能及ANSYS的分析功能,本文在PRO/E中建立模型,在ANSYS中进行模态分析,提取了床身的前五阶模态,并分析床身的因有频率,振型及其动态特性.为设计者在床身的设计中提供理论依据,避免产生大的振型或者发生共振,从而保证整台机床的设计和加工精度.     

温度对尺寸测量的影响研究

分析尺寸检测中温度对测量结果的影响及控制措施,介绍传统的测量结果修正方法。如何确定恒温时间(以pro/e的动态温度显示及温差、时间变化趋势),以消除温度变化对测量结果的影响。     

基于OpenGL的沙尘暴天气仿真研究

自然景物的模拟一直是计算机图形学中的热门研究课题,文章深入研究和分析了沙尘暴发生时沙尘的形态及运动状态,以Microsoft VC＋＋6．0编译环境为开发平台,基于OpenGL图形库,采用粒子系统模拟沙尘颗粒的运动,采用雾函数模拟朦胧的环境,完成了沙尘暴场景的模拟,其模拟效果逼真。