惯性陀螺仪高速精密微型球轴承的动态摩擦力矩特性

针对高速精密球轴承内部动态摩擦力矩对惯性陀螺仪性能的影响问题, 在高速微型球轴承拟动力学基础上结合能量守恒原理, 考虑润滑油特性, 按照摩擦产生的机理建立了摩擦力矩的数学分析模型, 对高速条件下不同工况、结构参数和润滑油特性等对轴承内部摩擦力矩的影响进行了分析, 并进行了系统的试验研究. 结果表明, 该数学模型正确可行, 可以指导高速微型球轴承的设计、优化和应用.     

基于遗传算法的多自由度振动陀螺仪优化设计

针对微陀螺仪灵敏度与带宽的制约问题,通过一种新型的生物进化遗传算法,提出了一种基于灵敏度和带宽最优化的优化设计方法.编写了多目标遗传算法的相关程序,该方法基于特征提取确定约束条件,以微陀螺振动系统振子质量比、结构频率比以及弹性梁刚度系数比为设计变量,灵敏度与带宽为设计目标,采用多目标遗传算法对模型进行优化.以双检测单驱动三自由度微机械陀螺仪为研究对象进行分析与优化,获得的灵敏度和带宽与二次序列规划算法(SQP)相比分别提升了18 dB和2 175 Hz.结果表明,采用该方法对微陀螺仪的性能进行分析和优化,能在大大提高优化效率的同时有效提高灵敏度与带宽,达到提升多自由度微陀螺性能的目的,为微机械振动陀螺仪的优化设计提供了新的有效方法.     

新型微机械隧道陀螺仪的设计和工艺制备

介绍了一种新型微机械隧道振动陀螺仪的设计和工艺制备,该陀螺仪采用平行梳齿驱动和面外振动框架的方式分别作为质量块的振动和恒隧道电流的检测,对平行梳齿驱动的工作原理和隧道陀螺仪的设计进行了详细的阐述.由于采用了硅玻键合和DRIE的DDSOG体硅制备工艺,因而可以获得较大的敏感质量块,从而使得该陀螺仪具有较高的灵敏度.根据检测模态和驱动模态匹配的原则,利用有限元模型对隧道陀螺仪的结构尺寸进行了优化.仿真结果表明,该陀螺仪在常压下具有0.07 nm(°/s)的灵敏度.     

硅微型梳状线振动驱动式陀螺仪的模型分析

通过硅微型梳状线振动驱动式陀螺仪的结构示意图,介绍了该陀螺仪的工作特点.利用牵连运动的加速度合成定理和牛顿力学定律,通过力学分析和数学演算得到了该陀螺仪的活动质量的加速度表达式,并给出了该陀螺仪的数学模型.在陀螺仪做各坐标轴方向的转动和作一般转动的情况下,对数学模型进行了求解,最后利用方程的解分析了陀螺仪是如何工作的、各种情况下该陀螺仪工作的差别、各坐标轴方向的转动对陀螺仪工作的不同影响.     

音叉式硅微机械振动陀螺仪的粘滞阻尼研究

粘滞阻尼的研究对硅微机械振动陀螺仪的设计至关重要。而品质因数的大小反映了阻尼特性。本文首先理论分析了硅微型机构振动陀螺仪粘滞阻尼的耗能,然后根据耗能分析给出了驱动结构和敏感结构的品质因数。     

采用DDSOG工艺加工Z轴微机械陀螺仪实验

从理论上分析了Z轴微机械陀螺仪结构的工作机理,比较了体硅薄片融解工艺和DDSOG工艺的优缺点.介绍了采用DDSOG工艺加工的Z轴微机械振动陀螺的特点,并与采用体硅薄片融解工艺加工的相同Z轴微机械振动陀螺进行了残余应力、品质因数及灵敏度等性能参数的比较,采用DDSOG工艺后陀螺的驱动品质因数是原来体硅薄片融解工艺的1.45倍,而检测品质因数是原来的0.11倍.最后,比较了采用2种不同工艺加工后Z轴微机械陀螺的实验结果,结果表明采用DDSOG工艺加工后陀螺的灵敏度比原来采用体硅薄片融解工艺加工的陀螺的灵敏度提高了近10倍.     

计算机辅助消声器开发系统研究

介绍了一种计算机辅助消声器开发系统．它通过所建立的消声器三维模型对排气消声器的插入损失进行计算,考虑到消声器的各个主要结构参数对消声性能的影响,采用正交设计方法,根据消声量的要求对消声器结构参数进行优化．利用VBA对AutoCAD进行二次开发,完成了性能计算程序与结构绘图程序间的数据共享,实现了消声器结构图的自动绘制及编辑．试验结果表明：该开发系统是有效的．     

结构和运动参数对微型联合收割机清选性能的影响

以微型联合收割机用旋风分离器型清选系统为研究对象,运用回归分析的方法建立了该清选系统的数学模型,优化确定了其最佳结构和运动参数,分析了各参数对籽粒清洁率和清选损失率的影响,并进行了该清选系统对喂入量和含杂率的适应性试验研究.结果表明,吸杂风机和扬谷轮转速对籽粒清洁率影响较大,而对清选损失率影响较小,筒深和吸杂管长度对清选损失率有较大影响,而对籽粒清洁率影响较小,在最佳参数下,清选系统的适应性较好.     

基于ABAQUS的陀螺仪模态分析

利用ABAQUS软件对某海军舰船陀螺仪进行了模态分析.采用三维实体单元离散陀螺球,建立了陀螺球的有限元分析模型.分析了该陀螺仪的垂直环前6阶固有频率及振型,为陀螺球响应分析提供了重要的模态参数,同时也为结构的改进设计提供了理论依据.     

基于ObjectARX参数化模型块动态显示系统

以ObjectARX为开发工具对AutoCAD2008进行二次开发,实现了在界面中即时显示模型以及定型产品的自动化设计。分析定型产品的几何结构确定参数构成,构建产品的二维图形和三维模型;在对话框上建立自定义视图控件,该控件类似AutoCAD的视口,通过该视口即可把二维图形和三维模型块分别显示在视图控件中。以轴承盖零件为例,对该方法进行了验证,结果表明参数化模型块动态显示系统效果良好。     

基于子结构法的微机械陀螺性能解析

在微机械陀螺性能健壮性设计的研究中,为了解决微陀螺性能解析的高精度和计算时间的问题,以体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺结构为研究对象,提出了基于子结构法的微结构动态性能解析法.在实现了微陀螺的高精度解析和分析的基础上,进行了微陀螺弹性梁优化设计,得到了性能优良的微陀螺弹性梁结构.通过实例解析,不仅验证了基于子结构法的微结构动态性能解析法的有效性,而且证明了其在微机械陀螺性能设计中的潜在价值.     

基于摄动法的微机械陀螺随机性能的统计分析

以一种通过体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为对象,基于随机摄动技术定量计算了微陀螺固有频率变异和检测输出电容变异的统计特征,以概率思想表达了微陀螺批量加工过程所带来的材料/尺寸随机误差对其性能的影响.通过所提出的影响因子这一概念反映了微陀螺参数变异对性能变异的敏感度.在详尽分析微陀螺众多参数影响因子的基础上获得了微陀螺最为关键的5个参数.这有限关键参数的获得,不仅为微陀螺的健壮性设计提供了方向,同时也为实际微陀螺的加工控制提供了量化的参考依据.     

表面硅微器件中掩膜和工艺流程的自动生成方法

为消除目前手工设计掩膜和工艺流程的繁琐过程,提出了一种从表面硅微器件的三维结构模型自动生成掩膜和工艺流程的方法.该方法将三维器件模型作为输入,根据其组成特征的几何信息和材料信息识别出基底层、结构层、牺牲层和金属层等所有工艺层,再根据工艺层的结构特点和材料信息自动生成掩膜和工艺流程,并利用SolidWorks软件用户接口开发的应用程序验证了方法的可行性.应用实例表明,该方法不仅可以使设计者专注于器件结构本身的设计,而且易于实现掩膜和工艺流程的自动化生成,比传统的手工设计方法更加直观、高效,为相应的设计工具开发提供了理论分析和实验验证.     

微型双框架角振动陀螺仪的原理及结构误差分析

给出了内框驱动、外框敏感、电容检测的微型双框架角振动陀螺仪的运动方程和其运动规律,分析了该陀螺仪的原理及结构误差。     

一种集成SAR-ADC的电容式MEMS陀螺仪高精度模拟接口电路

提出一种为MEMS振动陀螺仪设计的驱动和检测接口电路。 第一步采用通用级和TIA得到低噪声C/V转换, 同时集成采样率1.25 MS/s的14位SAR-ADCs, 将驱动和感应模式的信号转换到数字域。采用这种策略, 模拟电路的复杂性被降低, 数字域的信号可以更精确操作。此接口适用于共振频率为3~15 kHz的MEMS 陀螺仪。此电路在0.18μm CMOS工艺流片。实验结果显示, 在3.5 kHz频率下, 输出电容的噪声密度为0.03 aF/√Hz。     

硅微机械F-P腔结构及电场的有限元分析

提出一种硅基底微机械F-P腔结构,通过作为上反射镜的弹性膜的移动改变F-P腔的腔长,从而实现调谐的目的.利用有限元软件对其不同参数下的力学性能、电场耦合特性进行了有限元的计算机模拟与分析.从分析结果可知,弹性膜在所要求的工作范围内有足够的强度承受外加电压所产生的电场力的作用,而且弹性膜移动时仍然能够与下反射镜保持平行,从而保证了F-P腔的平行度,保证其作为滤波器或衰减器时的工作精度,为硅微机械F-P腔器件的设计提供了有效参数依据.     

水泥稳定碎石混合料配合比的优化

为提高半刚性基层的抗裂能力，根据抗裂能力最佳、强度满足要求的原则，分别用静压法及振动法进行了水泥稳定碎石混合料级配和配比的优化，并对优化结果进行了对比分析。试验结果表明，现场经振动压实的水泥稳定碎石混合料强度、抗裂特性与室内振动成型的混合料特性更趋于一致，用振动法优化的级配配比可显著提高半刚性基层的抗裂能力。