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惯性平台结构与精密转位系统的动态设计

曾文  
【摘要】: 车载激光陀螺仪惯性定向系统要求具有高精密、高稳定性、高可靠性、轻量化等特性,因此良好的系统动态性能成为系统的重要的性能指标。传统的静态设计难以解决动态特性问题,只有通过对结构的固有频率,外界作用和系统的动力响应三者之间的联系进行研究,即动态设计,才能有效的解决这个问题。 本文通过对系统机理的深入研究,确定了以结构的动力学参数设计及系统动态特性的设计及系统精度设计为核心的系统设计方案,综合应用了各种先进技术与技术手段进行综合创新设计。讨论了系统中各个子系统方案设计的一些原则问题,论证了各种可行的系统方案,并提出了一套切实可行的、最优的系统设计方案。并基于这套方案,对系统的各个部分进行了详细结构设计。本文深入研究了激光陀螺仪的载体——内外支架结构的动态特性,应用结构动态设计理论及优化设计理论比较了各种设计方案,运用了有限元法分析了内外支架结构的强度和刚度,利用有限元动力分析软件ANSYS计算得到内外支架结构的固有频率和振型,并通过试验模态分析的方法进行验证。利用结构优化设计理论,有效地提高了内外支架结构的动态特性。同时也深入研究了系统的隔振问题,对隔振系统的设计、隔振器的选型安装等方面进行了讨论,通过理论计算与实验两种方法求出了隔振系统的固有频率,并有效地降低了隔振系统的固有频率(从63.107Hz降低到35.3Hz),使得隔振系统能有效地隔振。并初步研究了影响系统精度的一些不确定性因素,提出了一些措施来减小和消除这些影响,重点讨论了轴系的振动与弹性变形对系统精度的影响。 通过本文系统与深入的研究,取得了一定的成果,有效地解决了车载激光陀螺仪惯性定向系统中存在的关键技术问题,为同类型产品的设计提供了一个可行的设计方法。


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