非理想无环动力调谐陀螺仪的动力学问题

本文讨论非理想条件下无环动力调谐陀螺仪的若干动力学问题。研究弹性辐条之间的不垂直度与不等刚度,调谐块不等惯量矩与质量偏心、以及转子的静不平衡等非理想因素对陀螺运动的影响。分析载体角振动与线振动所引起的干扰作用,表明在载体作二倍旋转频率角振动情形下理想模型不产生漂移的特点将被上述非理想因素破坏。     

无环动力调谐陀螺仪动力学原理探讨

本文讨论无平衡环动力调谐陀螺仪的动力学原理。应用进动理论,采用假定模态法研究弹性支承的运动,确定调谐块扭摆运动的规律,进而推出动力调谐条件。解释在载体作二倍旋转角振动情形下陀螺不产生漂移的原因,并根据具体数据给出了数值计算结果。     

双质量微机电陀螺驱动轴结构不对称误差辨识

双质量微机电振动陀螺驱动轴振动的对称性是影响陀螺性能的重要因素,造成振动不对称的主要原因是驱动电容、检测电容和弹性梁刚度都存在不对称误差。该文建立了非理想双质量陀螺驱动轴的动力学模型,分析了刚度不对称和驱动力不对称对陀螺振动特性的影响。弹性梁刚度不对称误差是导致双质量块振幅不等的主要因素。提出了一种通过扫频测试和数据处理辨识不对称误差的方法,采用该方法对所研究的双质量陀螺的不对称误差进行了辨识。依据误差辨识参数对驱动轴振动模型的频率响应特性进行了计算,计算结果和测试结果一致,验证了该辨识方法的准确性。     

不平衡磁拉力作用下偏心转子的非线性振动

用数值方法研究不平衡磁拉力、 偏心力、 陀螺力及极对数对发电机空载运行时转子振动的影响. 结果表明, 不平衡磁拉力可引起大幅度圆形涡动.     

轴系弯扭耦合振动的数学模型

从弯扭耦合的角度来研究旋转轴系的振动,将能更准确地把握轴系的动力学特性,从而为轴系的安全运行提供更有效的保障。本文建立了一个基于分段连续质量模型的轴系弯扭耦合振动数学模型,该模型考虑了不平衡、陀螺力矩、转动惯量、剪切变形及阻尼的影响,因而是一个比较精确的模型。从所得到的微分方程可以得出：当轴系存在不平衡时,扭转振动与弯曲振动之间存在着很明显的相互耦合关系,而且是高度非线性的。而当轴系没有不平衡时,扭转振动会对弯曲振动产生微弱的影响,而弯曲振动对扭转振动没有影响。     

基于陀螺理论的振动压实机械的力学特性和性能

运用陀螺理论对振动压实机械的力学特性进行分析,阐明了振动压实机械产生陀螺力矩的原因,认为陀螺效应对振动机械的危害不仅使其部件受损,而且使整机性能下降。给出在工程机械设计、运用中消除和利用陀螺力矩的原则。应用实例表明,它能为振动压实机械的研制提供新的思路和理论依据。     

差动式电感信号器的原理及调试

差动式电感信号器是陀螺的重要部件之一，其精度直接影响陀螺仪的精度，因此，动力调谐陀螺仪对信号器有着严格的要求，本文以某型动力调谐陀螺为例，分析了差动式电感信号器的工作原理，并根据实际工作中对差动式电感信号器的调试进行总结，以期给同行起借鉴之用。     

捷联惯导用挠性陀螺静态漂移误差建模

运用极轴翻滚试验,研究了捷联惯导系统使用的动力调谐式挠性陀螺的静态漂移误差的建模方法。仿真分析和试验验证表明,本方法具有建模准确、估计参数较多,对试验数据异常值不敏感等优点,具有较强的实用性。     

结构解耦的双质量微陀螺仪结构方案设计与仿真

为了解决双线振动双质量微机械陀螺驱动和检测模态耦合的问题,提出了一种新的双质量双线振动式微机械陀螺仪结构方案,并对驱动和检测梳齿的电容布置以及梁的结构形式进行了设计.根据微陀螺的结构和工作原理,对该陀螺的驱动和检测模态进行了理论分析,给出了简化的动力学方程,并利用ANSYS有限元分析软件进行了数值仿真,以验证设计思想的正确性.仿真结果表明,双质量块和折叠梁的设计使该微陀螺能够实现驱动和检测模态的完全解耦.在仿真验证的基础上,通过调节结构参数实现了陀螺驱动模态与敏感模态固有频率的匹配及其与干扰模态的隔离.2个质量块的差动输出能够有效减小共模信号的干扰,变面积式的梳齿电容布置方式能使微陀螺在空气下的模态品质因数显著提高.该结构设计方案能使微陀螺的整体性能得到提高,达到了理想的设计目的.     

微机械振动陀螺闭环自激驱动理论分析及验证

根据微机械振动陀螺驱动控制的要求,对基于自动增益控制的自激驱动陀螺系统进行了理论分析,在系统存在相位不平衡时,利用近似平均法得到了结构的起振条件及稳态幅度表达式。理论分析和实验测试表明：参考电压须大于某一临界值结构才能起振,较大的参考电压能达到大的稳态振幅,提高信噪比;系统相位偏差将导致系统谐振频率偏离固有谐振点,同时引起稳态振幅变小;改变滤波器时间常数能改变起振时间。陀螺闭环自激系统测试得到谐振频率10 min内稳定度达到±8 ppm,振动幅度1 h内最大漂移0.1%。     

数字闭环光纤陀螺振动噪声处理方法

为了解决数字闭环光纤陀螺在实际工程应用中易受冲击、振动等环境因素影响的问题,通过分析振动影响下陀螺输出信号特点,研究振动对光纤环的应力及信号中附加相移的影响,建立了光纤陀螺信号的振动噪声模型.首先,引入一种具有自适应能力的改进局部均值分解方法,将原信号按频率大小分解为一系列谐波信号;其次,利用核主成分分析方法,将反映振动影响的有效信号和噪声进行有效分离;然后,通过重构得到抑制了振动噪声的信号.利用线振动实验研究了光纤陀螺在车载和机载环境下的振动特性,并对采集得到的10组振动实验数据进行了分析.结果表明,处理后信号的Allan方差分析结果中量化噪声和零偏不稳定性等误差系数均减小约50%,从而有效提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度.     

双光子激光的非平衡相变(I)

本文从朗之万方程出发,利用与平衡态相变的类比,分析了简并与非简并双光子激光的相交性质。分析表明,简并与非简并双光子激光的相交性质均属于一级非平衡相变。     

基于视觉测量的微陀螺振动系统线性度测试研究

为了测试分析微陀螺驱动模态振动系统的线性度,使驱动模态在静电驱动信号激励下产生稳定的线性振动,采用计算机视觉测量方法,使用高速摄像机获取微陀螺驱动模态在频率固定的调幅驱动电压信号激励下的振动位移响应视频图像;通过对运动时序图像的处理、目标识别与运动参数测量,获得振动位移的时变曲线.进一步得到驱动电压幅值变化与振动位移幅值的变化关系,分析结果表明,该方法便于对微陀螺振动系统的线性度进行测试分析.     

基于混沌的旋转机械故障诊断

研究了Duffing方程解的特性，应用分形维数来识别混沌运动及其分岔参数，说明混沌振子的非平衡相交对微弱信号的敏感性和噪声的免疫力，通过混沌振子由混沌运动到大周期运动的相交识别可对旋转机械早期不对中故障信号进行检测和诊断，为工程实际中旋转机械的早期故障诊断提供有效的依据。     

扭转精度对扭杆弹簧强扭工艺的影响

为了研究扭杆弹簧扭转精度对其强扭过程的影响,利用弹塑性理论对扭杆弹簧强扭过程进行了理论探讨,获得扭杆弹簧在屈服与塑性强扭工况下的断面应力、扭矩及残余应力等变化的数学模型.应用ABAQUS有限元软件对不同型号、强扭工况的扭杆弹簧进行数值模拟,分析了扭转精度对扭杆弹簧强扭效果的影响.结果表明,在强扭工艺允许范围内,扭转误差对扭杆弹簧强扭效果影响不超过5%.试验结果不仅验证了有限元模型的正确性,也得出扭杆弹簧强扭误差在不超过±1°工况下的强扭效果可近似等同的结论,此研究为扭杆弹簧强扭工艺的完善提供理论依据.     

机床柔性主轴转子低速无试重动平衡方法研究

为解决机床柔性主轴转子动平衡过程中需要在高速下试重的问题,提出一种柔性主轴转子低速无试重动平衡方法。在构建机床主轴动力学模型的基础上,根据刚体力学理论,通过对不平衡量与振动响应之间映射关系的提取,实现了工作转速下采集一次振动数据即可完成不平衡量的无试重识别;为了在非真实失衡面对呈现柔性特征的主轴转子失衡振动进行有效抑制,分析了柔性状态下的不平衡主轴模态振动行为,并基于此提出了不平衡量校正位置迁移方法。在高速柔性电主轴动平衡平台上进行了仿真与实验分析,实验在7 200r/min时进行,结果表明:基于一阶临界转速下所采集的振动数据,可得到迁移至两侧配重平面的等效不平衡量,对该不平衡量予以校正之后,一阶临界转速下主轴振动幅值下降了74.7%,且临界转速前后的振动降幅也较为明显,有效抑制了高速振型不平衡。     

转子不平衡量的微型涡喷发动机轴承动反力分析

高速旋转的微型涡喷发动机转子系统的不平衡量对转子工作状态的影响尤为突出。在考虑陀螺效应的前提下,采用谐响应分析的方法,研究了微型涡喷发动机轴承动反力随转速及不平衡量分布方位角的变化规律。结果表明:转速越大,轴承处动反力越大,不平衡量的大小对轴承动反力影响远大于转速;涡轮和压气机的不平衡量分布方位角为180°时压气机一端轴承动反力最大,而涡轮一端轴承动反力最小。研究结论为减少微型涡喷发动机因不平衡量而产生的振动问题以及防止轴承破坏等提供了重要依据。     

鼠笼式调谐质量阻尼器用于转子振动控制的研究

基于鼠笼良好的环向对称性及结构紧凑等特点,提出了一种用于转子系统振动控制的新型鼠笼式调谐质量阻尼器(TMD)。通过有限元计算设计了这种质量阻尼器的结构,以转子一阶临界转速下的频率为目标频率进行振动控制,对TMD的质量、笼条数量、笼条直径、笼条长度等参数进行了设计;之后对所选取的3种TMD结构进行了模态分析,并通过转子动力学仿真,模拟了这3种结构的减振性能;最后搭建了转子实验台,验证了所设计的鼠笼式调谐质量阻尼器能够有效控制转子系统过临界时的不平衡响应,降振幅度达到34.6%。     

悬臂式调谐质量阻尼器抑制管道振动研究

基于调谐质量阻尼器(TMD)的结构振动控制机理,将调谐质量阻尼器应用到管道的振动控制中。针对传统弹簧结构无法满足高频振动下调谐质量阻尼器刚度设计要求的问题,设计了一种便于安装的圆形截面悬臂式调谐质量阻尼器,其周向对称布置式结构可以对管道各个方向下的振动进行控制。理论推导并对比了传统悬臂梁和悬臂式TMD固有频率的计算公式,计算得到300Hz对应的悬臂式TMD结构参数,并利用Ansys模态分析对设计参数的准确性进行了验证。最后建立了激振器-TMD高频振动实验台装置,对悬臂式TMD在300Hz左右的减振特性进行了实验,结果表明设计的TMD能够有效抑制300Hz左右的高频振动,且有较宽的减振频带范围。     

采用扭杆单元分析汽轮机长叶片振动的有限元法

本文提出了计算电站汽轮机长叶片固有振动的一种数值方法。为了反映长叶片自然扭曲度大的特点和缩减自由度,该方法将长叶片简化为扭杆,并从扭杆位移函数出发推导出扭杆的弹性势能、动能以及离心力势能,进而将长叶片沿高度离散为扭杆单元,并建立扭杆单元的弹性力刚度矩阵、离心力刚度矩阵和质量矩阵。应用实例表明,该方法的频率计算值和实测值相当接近,能满足工程实际要求。