本文關(guān)鍵詞：高轉(zhuǎn)速非接觸式超聲電機(jī)及其在陀螺儀中的應(yīng)用

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【摘要】：本課題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金(No.11174149)。由于近場(chǎng)超聲懸浮的特殊性,其在非接觸傳輸和高速驅(qū)動(dòng)方面有著誘人的應(yīng)用前景。本文針對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)子式陀螺儀對(duì)支承系統(tǒng)的特定要求,開(kāi)展了近聲場(chǎng)懸浮式壓電作動(dòng)器及其在陀螺儀中的創(chuàng)新應(yīng)用研究,嘗試?yán)贸曊駝?dòng)的近場(chǎng)作用機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式支承,與驅(qū)動(dòng),具有干擾力矩小、對(duì)懸浮體沒(méi)有電磁學(xué)性質(zhì)上的特殊要的優(yōu)點(diǎn)。論文進(jìn)行了新型非接觸式壓電作動(dòng)器的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究,進(jìn)行了樣機(jī)懸浮能力和驅(qū)動(dòng)特性方面的試驗(yàn)。并驗(yàn)證了超聲懸浮陀螺儀的定軸性能。在嘗試將壓電精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)、聲學(xué)技術(shù)與慣性技術(shù)的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行交叉方面做出了有益的探索。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.針對(duì)當(dāng)前陀螺儀的發(fā)展現(xiàn)狀和現(xiàn)有液浮陀螺儀的結(jié)構(gòu)方案,提出了基于近聲場(chǎng)作用機(jī)理的浮子陀螺儀的定義,分析了近場(chǎng)超聲懸浮的物理本質(zhì)和動(dòng)力學(xué)機(jī)理。給出了超聲懸浮式陀螺儀的基本結(jié)構(gòu)。2.基于超聲壓電非接觸作動(dòng)器的一般工作原理,設(shè)計(jì)了一種全新驅(qū)動(dòng)方式的超聲非接觸陀螺儀結(jié)構(gòu),對(duì)其定子進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,加工制造了樣機(jī),進(jìn)行了模態(tài)實(shí)驗(yàn)和樣機(jī)的懸浮能力及轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)。3.基于多自由度電機(jī)工作原理,設(shè)計(jì)制作了一種搖頭式超聲非接觸陀螺儀,同樣對(duì)其進(jìn)行了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有限元仿真、樣機(jī)模態(tài)實(shí)驗(yàn)以及轉(zhuǎn)速懸浮能力測(cè)試一系列工作。4.設(shè)計(jì)了一種球轉(zhuǎn)子式超聲懸浮陀螺儀定軸性的檢測(cè)方法,參照傳統(tǒng)液浮陀螺儀和靜電懸浮陀螺儀的陀螺效應(yīng)檢測(cè)方式,提出了球轉(zhuǎn)子刻線的信號(hào)分析方案。提出了偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算方法,對(duì)已有的一種球轉(zhuǎn)子型超聲非接觸陀螺儀的定軸性進(jìn)行了檢測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：近聲場(chǎng) 陀螺 聲輻射壓 非接觸支承 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 定軸性檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM359.9;TN966
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注釋表10-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀的支承及驅(qū)動(dòng)方式11-13
• 1.2 近聲場(chǎng)機(jī)理及其在非接觸式超聲電機(jī)中的應(yīng)用13-16
• 1.2.1 近聲場(chǎng)機(jī)理13-14
• 1.2.2 非接觸式壓電作動(dòng)器及其發(fā)展14-16
• 1.3 課題研究的目的、意義和內(nèi)容安排16-18
• 第二章 超聲懸浮陀螺儀的工作機(jī)理與聲輻射壓分析18-26
• 2.1 超聲懸浮陀螺儀的運(yùn)動(dòng)機(jī)理18
• 2.2 壓電陶瓷的壓電效應(yīng)及其壓電方程18-24
• 2.2.1 壓電效應(yīng)和壓電陶瓷18-20
• 2.2.2 壓電陶瓷的振動(dòng)模式及其壓電方程20-23
• 2.2.3 壓電層合板的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換機(jī)理23-24
• 2.3 結(jié)構(gòu)振動(dòng)誘發(fā)聲場(chǎng)和聲輻射力的機(jī)理24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 超聲懸浮陀螺儀的設(shè)計(jì)和分析26-52
• 3.1 圓盤(pán)定子式超聲非接觸陀螺儀26-39
• 3.1.1 圓盤(pán)定子式超聲非接觸陀螺儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.2 圓盤(pán)定子壓電陶瓷的極化及定子行波的產(chǎn)生機(jī)理28-30
• 3.1.3 定子的振動(dòng)特性30-32
• 3.1.4 定子模態(tài)試驗(yàn)32-35
• 3.1.5 圓盤(pán)定子式超聲非接觸陀螺儀懸浮實(shí)驗(yàn)35-37
• 3.1.6 圓盤(pán)定子式超聲非接觸陀螺儀轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)37-39
• 3.2 搖頭式超聲非接觸陀螺儀39-51
• 3.2.1 搖頭式超聲非接觸陀螺儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)39-40
• 3.2.2 定子壓電陶瓷的極化及驅(qū)動(dòng)原理40-46
• 3.2.3 定子的振動(dòng)特性46-47
• 3.2.4 定子模態(tài)實(shí)驗(yàn)47-50
• 3.2.5 搖頭式超聲非接觸陀螺儀懸浮和驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)50-51
• 3.3 本章小結(jié)51-52
• 第四章球轉(zhuǎn)子式超聲懸浮陀螺儀檢測(cè)系統(tǒng)52-62
• 4.1 檢測(cè)系統(tǒng)組成及工作原理52-55
• 4.1.1 檢測(cè)系統(tǒng)工作方式52-53
• 4.1.2 檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53-55
• 4.2 信號(hào)檢測(cè)工作原理55-57
• 4.3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析57-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 全文總結(jié)62-64
• 5.1 本文的主要貢獻(xiàn)62
• 5.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)62-63
• 5.3 下一步研究方向63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 致謝66-67
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

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