一种微型激振器结构设计与优化

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1、中图分类号：TH825论文编号：102870115-S045学科分类号：080104硕士学位论文一种微型激振器结构设计与优化研究生姓名刘大龙学科、专业工程力学研究方向复杂结构动力学与控制指导教师陈怀海教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年四月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringStructuraldesignandoptimizationfor

2、akindofmicro-shakerAThesisinEngineeringMechanicsbyLiuDalongAdvisedbyProf.ChenHuaihaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApril,2015承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

3、究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要航天器的振动力学环境实验是航天器研制过程中的十分重要环节之一，对于检测航天器在振动环境中的可靠性有着至关重要的作用。激振器是力学环境试验中的最为关键的设备，其在振动测试实验中为试件提供激振力。在传统方法下激

4、振器的研发周期长、成本高，易产生产品更新跟不上当前需求等问题。利用建模软件建立激振器的三维模型，继而进行激振器可动系统的仿真和优化计算，从而可以弥补实验的不足，降低实验的风险，节省实验的成本，最终提高研制效率。针对目前国内激振器研制技术中技术难题的存在，本论文重点对激振器的可动系统和磁路系统进行了研究。首先，本文根据电动式激振器的原理，运用CATIA软件设计了微型激振器的基座，磁路系统，可动系统，支撑弹簧板盘片和壳体等的三维模型。其次，通过理论公式推导并证明了激振器可动系统对模态力学环境实验的重要影

5、响，给出了激振器可动系统的设计原则和选材依据。选择合理的材料并运用计算机仿真软件对可动系统进行模态计算分析。第三，本文运用ANSYS软件对激振器磁路系统进行建模，仿真计算了激振器的工作磁场强度。对比分析了几种不同磁性材料的性能优劣。运用电磁感应理论进行推导，计算得出激振器工作的最大激振力。最后，运用MSC.PATRAN/NASTRAN软件建立了可动系统的优化数学模型，运用Tools-DesignStudy和ModelVariables模块对弹簧板盘片进行优化，结果表明在满足设计方案需求的前提下，质量

6、得到了明显减轻。此后进行了静力学分析，频响分析，模态计算，这些都对比并验证了此方案的可靠性和可行性。保证了激振器具有良好的工作频率特性，满足了实验设计的基本要求。关键词：激振器，模态计算，磁路，优化设计，有限元I微型激振器系统研究ABSTRACTSpacecraftvibrationtestingisaveryimportantpartofthedevelopmentprocessanditplaysavitalroletoverifythereliabilityofspacecraftinvibr

7、ationenvironment.Shakeristhemostcriticalequipmentanditprovidesvibratingforceforthespecimeninthevibrationtesting.Inthetraditionalmethod,theresearchanddevelopmentoftheshakerneedlongcycle,highcost,buttheupdateoftheshakerusuallycannotkeepupwiththecurrentde

8、mandandsomeotherissuesareexisttoo.Theshakermodelisestablishedbyusingofsimulationtechnology,thesystemsimulationandoptimizationcalculationisdone,thatcanmakeupforthelackofrealvibrationtest,andreducetheriskofthetest,andsavethecost,andimprov