具有栅结构与静电梳齿驱动的电容式微机械陀螺的仿真、设计与测试

电容式陀螺仪是一种振动式陀螺仪,由于加工的特殊性使其具有了传统的陀螺无法比拟的优点,从而拓宽了其应用领域.为了提高陀螺仪的检测精度,本文提出了一种静电梳齿驱动、栅结构的电容式检测的微机械陀螺仪的设计方法,并分析了其工作原理.运用ANSYS软件对陀螺结构进行了仿真和模态分析,仿真结果与理论计算结果相接近.所设计的陀螺结构采用体硅标准工艺方法进行了设计,并对其进行了流片加工和封装,最终得到了电容式微机械陀螺仪.实验测试的结果表明,陀螺驱动模态的固有频率为4.06kHz,灵敏度为0.027 9 v/((°)s-1).     

一种全对称微机械陀螺的双级解耦机构特性

为了实现微机械陀螺的频率匹配和双级解耦,提出了一种全对称双级解耦结构体硅微机械陀螺.该陀螺结构完全对称,容易实现驱动和检测模态谐振频率的匹配,提高系统灵敏度.驱动和检测方向的主要阻尼均为滑膜阻尼,在常压下工作也可以获得较高的品质因子,避免了器件的真空封装.利用4组十字折梁,实现了结构的双级解耦.仿真结果表明,模态之间的耦合系数小于0.17%.采用体硅微机械加工技术制作了样品,关键工艺有硅-玻璃阳极键合和DRIE技术.基于计算机图像技术对微机械陀螺进行了测试,验证了陀螺的解耦功能,在常压条件下测得该陀螺的品质因子为195,灵敏度为8.031 mV/（（°）.s^-1）.     

振弦式硅微机械陀螺

提出了一种新的振弦式硅微机械陀螺的设计方案,这一陀螺的制作采用硅微机械工艺.一方面,陀螺驱动模块采用电磁力驱动,这样能极大地提高驱动幅度;另一方面,陀螺检测模块采用差分的双振弦方式,从而提高了检测精度.通过陀螺检测模块的振弦将角速度的变化直接转换成输出信号的频率变化,这样能够极大地提高信号的抗干扰能力.理论分析表明,这...     

锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺的结构设计与振动分析EI北大核心CSCD

设计了锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺,分析了结构的模态顺序与振动灵敏度特性。所设计的结构驱动方向采用反平行杠杆机制,检测方向使用四根线弹性梁连接的锚点耦合圆环梁,实现了驱动方向和检测方向模态顺序的优化,其检测方向的同相频率比反相频率提高了30%。建立了音叉式陀螺的二阶振动微分方程,利用坐标变换法得出锚点耦合式比传统耦合式结构的反相和同相振动输出分别降低了74.8%与88.0%,并进行了Ansys仿真分析验证。在不牺牲陀螺灵敏度的前提下,锚点耦合式双质量块音叉微机械陀螺能够很好地实现模态优化和大幅降低振动输出误差。     

一种新型电磁驱动无阀微泵的研究

介绍了一种适用于微流体系统的电磁驱动无阀微泵.该微泵的泵腔以及扩散口和喷口都采用微机电系统(MEMS)技术进行制备,利用扁平振动马达作为驱动部件,以弹性模量较小的聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为振动膜,研制出一个尺寸为12mm×12mm×5mm的微泵.对微泵的振动频率和输出流量进行了测试,结果显示:电压对频率和流量均有显...     

音叉振动式微机械陀螺弹性梁的研究

以一种音叉振动式微机械陀螺为研究对象,建立了四自由度微机械陀螺动力学模型,重点分析了驱动微弹性梁和检测微弹性梁刚度较大方向的微弹性系数对微机械陀螺动力学性能的影响.设计了三段检测梁和两段驱动梁并推导出其微弹性系数公式,建立了微弹性梁的评价函数,通过实例解析对微机械陀螺动力学性能进行了优化.结果表明:优化后的微机械陀螺具有较好的健壮性和较高的灵敏度.此研究结果适用于音叉式微机械陀螺,而且对其它MEMS器件的设计具有重要的参考价值.     

电容式硅微机械陀螺仪结构设计及仿真

通过对微机械陀螺的调研分析,提出了一种新型微机械陀螺仪,并对陀螺进行了结构设计.该结构采用静电梳齿驱动、栅结构电容检测,使陀螺具有较高灵敏度.驱动模态和检测模态均为滑膜阻尼,能够实现较高的Q值,且具有一定的解耦特性.文中通过仿真分析得到了结构的各阶频率,使陀螺驱动模态和检测模态固有频率匹配,验证了结构的合理性.结合现有...     

一种电磁式微机械振动环陀螺的建模与优化

提出了一种新型的电磁式微机械振动环陀螺结构.为优化陀螺的设计和提高陀螺的性能,在推导微机械陀螺集总参数模型的基础上,建立了电磁式微机械振动环陀螺的数学模型,得到了影响陀螺灵敏度的因素,据此对陀螺参数进行优化设计.采用有限元分析方法和实验测试方法相结合来验证该模型和设计方案的可行性.模型计算结果表明,优化后的陀螺在-200～200（°）.s^-1的范围内,其机械灵敏度为0.002 3μm/（（°）.s^-1）,电学灵敏度为0.062μV/（（°）.s^-1）.用有限元模拟得到陀螺机械灵敏度为0.002 9μm/（（°）.s^-1）,锁相放大器测试得到微陀螺样机电学灵敏度为0.051μV/（（°）.s^-1）.有限元仿真和样机实测结果与理论计算结果基本吻合,证实了该模型的正确性及陀螺设计方案的可行性.     

三自由度水平轴硅微机械陀螺结构设计与仿真

为了兼顾测量带宽和灵敏度的要求，提出了一种三自由度水平轴硅微陀螺系统，此系统由3个质量块组成。质量块2与质量块3组合后与质量块1构成了一个二自由度驱动方向的谐振器，再利用该谐振器进行动力学放大，得到非谐振状态下的大驱动振幅．陀螺驱动频率响应曲线有两个谐振尖峰，在两峰值之间存在一个较平坦的区域，当陀螺驱动工作在频率响应曲线的平坦区域时，机械增益虽然比工作在谐振尖峰处小，但机械增益受频率变化的影响减小，驱动频率的工作带宽增加，使得对驱动的控制要求相对宽松．文中给出了动力学放大原理及所设计的陀螺结构的理论计算和仿真值．     

旋转弹用MEMS陀螺性能测试

常规弹药在发射过程中具有高过载及高速旋转的特点,导致惯性测量单元由于过载和传感器量程不足无法实现正确测量,针对该问题设计了一种基于弹体自身旋转作为驱动的三轴MEMS陀螺.本文首先对该陀螺的工作原理及输出特性进行了分析,设计了相应的测试平台;然后借鉴常规陀螺的测试方法对其进行测试标定;最后对该陀螺输出与加速度关系、标度因数、非线性度、分辨率等性能进行了测试.从而验证该陀螺能够实现对外部角速率的测量,且能够正确敏感外部角速率的变化,最终验证了所设计陀螺的正确性.     

Kitting and time efficiency in manual assembly

The present paper focuses on parts presentation in manual assembly. Its aim is to determine how kitting affects the time spent by the assembler fetching parts and, more specifically, what is the impact of the proportion of parts included in the kit. The present paper is based on four case studies of automobile assembly, in which parts presentation by kitting is compared with parts presentation in component racks. In the case studies, kitting enabled shorter distances between parts presentation and assembly object and thereby a potential reduction in the time spent fetching parts. However, when only a proportion of parts were kitted, the time spent fetching parts was not always reduced, in spite of this potential. The present paper finds that when deciding which parts should be kitted, attention should be paid to how and in what order assembly operations are performed.     

零部件库建库方法研究

零部件库的建立是专用CAD系统开发的重要基础工作。针对目前商用CAD系统中零部件库存在的问题,采用零部件库与CAD系统相对分离的机制,进行了零部件库建库方法的研究,提出了零部件库的建库目标,在零部件库建库思想指导下,建立了零部件库系统结构,并对其关键技术,例如基于标准特征的零部件几何模型XML描述、零部件数据库设计、零部件调用、建库工具进行了详细的描述。     

A new grouping method to minimize surplus parts in selective assembly for complex assemblies

Selective assembly is the method of obtaining high precision assemblies from relatively low precision components. The mating parts are manufactured with wide tolerances. The mating part population is then partitioned to form selective groups. The corresponding selective groups are then assembled interchangeably. The mating parts are manufactured in different processes and in different machines. The standard deviation of the mating parts will be different. The probability of the number of parts in the selective group cannot be the same. A large number of surplus parts is expected according to the difference in standard deviations of the mating parts. In this paper, a complex assembly with three mating parts (as in a ball bearing: an inner race, ball and outer race) is considered for analysis. A new method is proposed for partitioning the lots to form selective groups. By this method, the number of surplus parts is reduced to a large extent. The variation in clearance is minimized and the total number of groups is also less when compared with traditional methods.     

基于模糊数学理论零件的合格概率

讨论了零件极限尺寸的模糊性，基于模糊集合提出了零件尺寸公差带的模糊数学表征。分析了零件模糊合格事件、零件模糊不合格事件、零件可修复模糊不合格事件和零件不可修复模糊不合格事件之间的关系。然后根据模糊概率理论，提出了零件模糊合格概率、零件模糊不合格概率、零件可修复模糊不合格概率和零件不可修复模糊不合格概率的计算公式。最后进行了实例计算。     

维修备件基于AHP的ABC分类模型

针对ABC分类在设备维修备件管理中不足以区分重点备件的缺陷,将层次分析法与ABC分类相结合应用于设备维修备件的分类。将维修备件的易得性、关键性和经济性作为分类准则,通过ABC分类来求解备件对分类准则的权重,然后运用层次分析法计算备件的组合权重,再根据组合权重对备件进行ABC分类。该方法用于设备维修备件的分类可以快速有效地找出重点备件．提高备件管理工作的针对性和有效性。     

企业标准件和通用件管理方法的研究

结合企业实践,从通用件和标准件编码规则定义、工具软件应用、标准件引用与管控等方面介绍了通用件和标准件管理方法.给出了利用PDM系统固化标准件和通用件的管理流程,以及产品标准化率的计算方法.通过管理措施改善和软件系统的综合应用,示范企业在产品模块化设计和标准化管理方面获得了显著效果,其订单产品的零部件通用化程度超过了70%.     

On the Optimum Production Quantity when Rejects Obey the Binomial

A model for the profit of a production run of attribute (accept, reject) parts is developed when the following conditions exist: a minimum number of acceptable parts must be made, parts are not stocked, setup cost is substantial, overproduction is unprofitable, inspection is post-production and 100 percent, and the strategy variable is the number of parts to be scheduled. The optimum number of parts to maximize expected profit is found, a simple rule to approximate the optimum is developed, and a numerical example is given.     

基于模糊可能性测量理论零件的合格测量

在考虑零件样本不足的情况下，根据可能性理论，将零件尺寸视为模糊变量，给出了表征它的模糊约束和模糊可能性分布函数。基于模糊可能性测量理论，分析了当零件的尺寸公差带为清晰区间（普通集）和模糊允许区间（模糊集）时，测量零件合格与不合格的模糊可能性测量方法。提出了测量零件合格模糊可能性测量、零件可修复不合格模糊可能性测量和和零件不可修复不合格模糊可能性测量的计算公式，并给出了零件合格模糊可能性测量的变化规律。最后进行了实例计算。     

需求受相关性影响的设备备件库存优化

备件多级库存模型通常基于备件需求相互独立的假设，但随着库存系统层次的增加以及协同管理方式的应用，备件需求的相关性将显著影响库存优化决策。针对需求具有相关性的备件库存问题，以服务响应时间为约束条件，以库存成本及缺货成本最小化为目标建立备件两级库存决策模型。引入Nataf概率变换法，利用已知的备件需求边缘概率密度函数构造满足特定相关性条件的随机需求样本，并将蒙特卡洛仿真与遗传算法相结合求解最优库存分配方案。仿真算例证明，设备备件库存的最优决策随着需求相关性系数的增大而发生变化，根据需求相关性的变化适当地调整库存决策，有利于降低备件库存系统总成本，提高库存系统对顾客需求的响应能力。     

Optimal service parts contract with multiple response times and on-site spare parts

This study examines user outsourcing of spare parts management to vendors through a service contract. The user’s selection of a fixed-price service parts contract is formulated as a stochastic integer programming model that decides multiple response times and on-site spare parts, while considering component breakdown with uncertain failure rates. We analytically derive the optimality conditions for the continuous case and subsequently design an efficient algorithm. Numerical illustrations and analyses are conducted to evaluate decisions under various scenarios. Our analysis shows that when both failure rate and expedited contract cost are high, coupled with low part cost, users would prefer the purchase of spare parts for all components to expedited contracts. A fixed-price expedited contract has a lower marginal cost with respect to failure rate than a fixed-price next day contract and a usage-based contract. We also examine inventory behaviour for a single part, multiple types of parts, and multiple groups of parts. It is shown that there is a cost-saving pooling effect in spare parts for identical items, which significantly raises the likelihood of having on-site stored parts. The problem becomes more complex for multiple items, reflecting bundling effects between items for a given contract.