超聲懸浮式球轉子陀螺的動力學設計與試驗研究.pdf

1、本課題來源于國家自然科學基金（項目編號：11174149）、南京航空航天大學基本科研業(yè)務費專項科研項目基金（項目編號：NJ2011001）以及南京航空航天大學2010年度第二批研究生創(chuàng)新基地（實驗室）開放基金(已順利結題，評審結果為優(yōu)秀)。
　　本文圍繞近場超聲懸浮及驅動技術在球轉子陀螺中的創(chuàng)新應用這一主題，進行了新型球轉子非接觸式壓電作動器的結構設計、振動結構誘發(fā)近聲場的機理分析和聲固耦合模型的建立,并進行了樣機的懸浮和驅動特性

2、方面進行了試驗研究。本文的主要研究內容概括如下：
　　1、分析了近場超聲懸浮的物理本質和動力學機制，針對當前機械轉子式陀螺儀的發(fā)展現狀，提出了將近場超聲懸浮應用于轉子式陀螺的支承和驅動，并給出了超聲懸浮式陀螺儀的定義和姿態(tài)檢測方法。
　　2、提出了三種可用于構建超聲懸浮球轉子陀螺儀的非接觸式壓電作動器：碗式壓電作動器、軸/徑向耦合式壓電作動器以及壓電球定子式壓電作動器，并詳細分析和闡述了三種球轉子壓電作動器的工作原理，并對其

3、進行了結構動力學分析和和電激勵方式的設計。
　　3、分別建立了碗式壓電作動器和軸/徑向耦合式壓電作動器的聲固耦合分析模型，深入分析了結構誘發(fā)近聲場作用的物理機制，為超聲懸浮式陀螺的系統設計和分析奠定了基礎。
　　4、制作了碗式壓電作動器和軸/徑向耦合式壓電作動器樣機，搭建了試驗測試平臺，開展了定子模態(tài)試驗、懸浮和轉速特性的試驗分析，在此基礎上對上述兩種作動器開展了進一步的結構改進和優(yōu)化設計，兩種方案的樣機均成功實現了球轉子的