电容式微机械陀螺仪的设计与仿真分析
乐高教学设计
教会小朋友认识建筑房子 广西玉林市玉州区城南实验小学林水祺 活动目标： 1、发挥想象力进行搭建，提高幼儿动手操作能力 2、锻炼幼儿的手眼协调能力以及与同伴合作的能力。 使用材料：常规积木、造型积木、ppt。 活动准备：幼儿积累建构经验。 活动过程： 一、联系 1、出示小朋友，以参观他家的位置为由，导入教学活动。 师：我叫小明，今天我带你们去我家那附近看一看，有很多漂亮的建筑在哪，准备好了吗？ 2、音乐游戏《钻山洞》，让幼儿一个个通过钻过拱门，出示小明家附近的建筑ppt。 师：我家到了，请大家跟我一起走一走，去看一看吧，看小朋友们认不认识这些新奇有趣的建筑。 1）请幼儿观察图片，你们发现有哪些建筑呢？ 提问：大家看看，我家附近有哪些有趣的建筑呢？ 2）和幼儿一起分享不同建筑物的外形特征。 提问：谁能说说这些建筑像什么呢？由哪些图形组合在一起构成的？ 二、建构 1、让幼儿搭建自己喜欢的建筑。 师：现在请小朋友用乐高积木来搭建一个自己最喜欢的起建筑。
2、出示操作材料。 3、老师提出操作要求，让幼儿按操作要求进行活动，孩子自由选择积木搭建，老师观察指导。 三、反思 1、请幼儿介绍自己搭建的是什么起建筑。 师：现在请小朋友跟同伴交流一下，你搭建的是什么起建筑？ 师：有谁愿意来介绍一下自己搭建的建筑？请个别搭建比较特别的幼儿出来示范讲解） 2、你搭的建筑物有什么特别之处，用来干什么的？ 四、延续 1、分组合作，给小动物建一个动物园。 提问：我们搭建了这么多的建筑，把他们放在哪里好呢？幼儿回答。现在你们分成两组每组6人，每组搭建一个小区，把你们的建筑物放进小区里。 2、展示作品。 师：好了，现在你们的小区都搭建好了，可以把你们搭好的建筑物搬进去啦。
微陀螺仪的设计与制造过程
微陀螺仪的设计与制造 学校：华中科技大学 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：潘登 班级：1104班 学号：U201110689 指导老师： 廖广兰 来五星
中文摘要 随着科学技术的发展以及科研技术的逐渐成熟。陀螺仪也逐渐进入了各个领域。现如今陀螺仪在航海导航、航天航空、研究动力学、兵器、汽车、生物医学、环境监控等方面有了广泛的应用。而各种陀螺仪也因其原理的不同而有不同的分类，诸如哥氏加速度效应微振动陀螺、流体陀螺、固体微陀螺、悬浮转子式微陀螺、微集成光学式陀螺以及原子陀螺。而其中随着MEMS技术的不断发展，以其为基础的微陀螺因尺寸小、精度高、重量轻、易于数字化、智能化而越来越受到大家青睐。其在汽车导航、消费电子和移动应用等民用领域以及现代和可预见的未来高科技战场上拥有广阔的发展和市场前景。 文章首先对陀螺仪做了简单的原理和功能介绍，阐述了当前微陀螺仪是非常具有前景的研究防线，并简单介绍了几种常见的微陀螺仪，然后对微陀螺仪的结构进行了简单的分析并且分析了微机械陀螺仪的设计及制造过程和工艺方法并对其中的技术难点进行了分析，也对加工陀螺仪必须的MEMS工艺进行了概述，然后对微陀螺仪的前景及应用进行了进一步的探讨。 关键词： 微机械陀螺仪，MEMS工艺，制作过程，关键技术
Abstract With the development of science and technology as well as scientific research and technology matures.Gyroscope is gradually coming into the fields.Now gyroscope has broad application in marine navigation, aerospace, research dynamics, weapons, cars, bio-medicine, environmental monitoring, etc.And also because of the various gyroscope different principles and have different classifications, such as the Coriolis acceleration effect of micro-vibration gyro, gyro fluid, solid micro-gyroscope, suspended gyroscope rotor micro, micro-gyroscope integrated optical and atomic gyroscope. With the continuous development of which MEMS technology, with its micro-gyroscope-based due to the small size, high precision, light weight, easy-to-digital, intelligent and increasingly being favored. It has a broad development and market prospects in the car navigation, consumer electronics and mobile applications and other civilian areas as well as modern and high-tech battlefield for the foreseeable future. The article first gyroscope do a simple principle and function description, describes the current micro-gyroscope is a very promising line of research, and a brief introduction to some common micro-gyroscope, then the structure of the micro-gyroscope simple analysis and analysis of the micromachined gyroscope design and manufacturing process and process methods and technical difficulties which were analyzed, but also on the processing of MEMS gyroscope must be an overview of the process, then the prospects for and application of micro-gyroscopes were further discussion. Keywords： Micromechanical gyroscopes, MEMS technology, production process, key technologies
机械系统设计试题及答案
内蒙古民族大学2013-2014学年二学期 试卷答案（考查） 课程名称：机械系统设计考试时间：110分钟年级：11级 专业：机制、农机 一、简答题（6小题，共60分） 1、什么是专家系统？专家系统的作用是什么？简述现代虚拟样机仿真分析的目的与意义。答：一个或一组能在某特定领域内，以人类专家水平去解决该领域中困难问题的计算机程序。 专家系统的作用：减少设计人员的负担；适用于常规方法和分析程序无能为力的地方；快速；防止设计人员出错及保留系统的知识和经验的领域。 虚拟样机仿真分析的目的与意义：化设计；缩短周期、降低成本；提高性安全性；提高产品开发效率及产品设计质量。 2、试从人机工程学观点分析汽车驾驶室的布置设计。 答：人机工程学是运用生理学、心理学和其他有关学科知识，使人和机器相互适应，创造舒适和安全的环境条件从而提高工效的学科。 驾驶座椅的设计，根据不同的体格可以调整高度和前后位置。而且坐姿操作可减少疲劳。显示装置的设计，如速度里程表、油表等的设计充分利用人体工程及人的视觉习惯，便于观察，警醒作用。操纵装置设计，方向的大小以人施力最适宜的尺寸，而且活动灵活，长期驾驶不易疲劳。档位杆的设计充分考虑人手生理学特点，手握舒适，不产生滑动，施力方便。脚操纵的刹车，离合，油门等，与坐姿操作相适应。踏板采用矩形或椭圆性。转向按钮与方向盘一体便于操作。照明灯及前后镜子的设计也充分考虑人的视觉规律。 汽车驾驶室的设计，充分运用人体工程学的原理，使人在最舒适最不易疲劳的最易观察的角度安全驾驶。 3、机械工作状态能量信息论；机械工作过程能量损失论；机械工作过程节能效益论。 曲柄压力机动力机容量的选择，根据压力机负载而确定的有效能+系统广义储能+系统损耗能的综合，在乘以安全系数，便是动力机容量。 4、典型闭环控制系统有哪些基本环节组成？各有什么作用？ 答：给定环节、测量环节、比较环节、校正及放大环节和执行环节。 给定环节是给出与反馈信号同样形式和因次的控制信号。 测量环节用于测量被控变量，并将被控变量转换为便于传送和便于处理的另一物理量的环节。 比较环节是将来自给定环节的输入信号与测量环节发出的有关被控变量的反馈信号进行比较的环节。 校正及放大环节将偏差信号做必要的校正，并进行放大以便推动执行环节。 执行环节接受放大的控制信号，驱动被控对象按照预期的规律运行的环节。
乐高教学设计
乐高教学设计 ----《程序与程序设计》之旋转木马
马，调试程序，不断优 化。 学生分组活动和电机结构；常用测量工具准备。 Contemplate (引导学生评价和反思实践活动的成果) 思考与分析 通过让学生上台来讲解和演示所设计的机器人旋转木马，让学生自己反思设计过程中所遇到的一些问题，以及针对这些问题如何去寻求解决的方案，使学生在“做中学”的过程中，进一步加深对程序控制结构的理解；通过采取老师和同学提问，小组成员答辩的方式，培养学生善于反思和总结的科学精神，以及逻辑思维能力。 活动过程设计 教师活动学生活动设计意图 资源及 环境师：同学们，布置给大家的任务都完成 了没有？ 老师展示ppt 师：同学们，接下来请各个小组按照ppt 上面所列的问题，准备5分钟的发言， 待会儿依次上台来，讲解你们所设计的 系统，并演示旋转木马。 在学生讲解完后，老师给予掌声鼓励。 在学生演示完后，针对演示过程中，出 现的一些问题，老师进行提问。 在所有的小组完成了讲解和演示之后， 老师要进行总结。 师：同学们，今天的任务，大家都完成 得非常出色！ 生：都完成了！ 学生分小组，依次上台 讲解，并演示旋转木马。 在学生讲解完后，其他 小组同学给予掌声鼓 励。 演示小组的同学共同回 答老师的疑问。 其他小组同学提问 演示小组的同学共同答 疑 学生鼓掌 通过设置小组 成员上台讲解 和演示的活动， 让学生进行充 分的反思和总 结。 通过设置老师 提问和学生提 问的环节，让师 生之间、生生之 间进行思维的 碰撞，进一步促 进学生的反思。 老师通过在课 堂上肯定学生 的表现，进一步 激发学生课后 自主开展学习 的热情。 学生通过填写 课堂评价表，完 成对自己，以及 组员的评价，对 整堂课的表现 进行量化评价。 制作好 ppt课 件 演示的 同学和 其他小 组同学 都围在 旋转木 马两 旁，营 造一个 良好的 互动氛 围。 提前设 计好学 生的量 化评价 表。
机械系统设计考试重点
1系统的概念与特性：系统是由具有特定功能的，彼此间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。特性：整体性，相关性，环境适应性，目的性，优化原则。 2工业控制微机系统的基本要求：a具有完善的输入/输出过程，b具有实时控制功能，c具有高可靠性，d具有较强的环境适应性及抗干扰能力，e具有丰富的软件。 3机械系统方案评价基本原则：客观性，可比性，合理性，整体性。采用专家评审集体讨论的方法，有：名次计分法，评分法，技术经济评价法，模糊评价法。将系统的总收益与总投资之比作为主要评价值。 4机械系统设计的基本思想：在机械系统设计时不应追求局部最优，而应该追求整体的最优。5机械系统总体设计的主要内容：a系统原理方案的构思，b结构方案设计，c总体布局与环境设计，d主要参数及技术指标的确定，e总体方案的评价与决策。 6形态学矩阵的概念：在形态学中，将各子系统的目标（功能）及基本可能实现的方法列入一个矩阵形式的表中，这个表就是形态学矩阵，亦称模幅箱图。 7简述六点定位规则：运用适当分布的与工件接触的六个支承点来限制工件六个自由度的规则。 8夹紧装置的组成：力源装置，夹紧机构（中间传力机构，夹紧元件）。 9夹紧装置的基本要求：夹紧过程可靠，夹紧力大小适当，结构性好，使用性好。 10三相异步电机固有机械特性：在额定电压和额定频率下，用规定的接线方法，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性；人为机械特性：当固有机械特性不能满足工作机械要求时，常采用改变电动机某些参数以改变其机械特性的方法，所获得的机械特性称为。 11简述传动系统的组成：变速装置，启停与换向装置，制动装置，安全保护装置。 12物料流系统的基本概念：机械系统工作过程中的运动变化过程。地位：物料流系统的设计非常重要，机械系统的设计就是围绕着物料流展开的，物料流系统决定了机械系统设计的总体布置，物料流系统决定了能量流系统的主要参数，物料流系统是信息流系统的主要控制对象。 13物料流系统的组成：加工，输送，存储，检验. 14常用的微位移机构：柔性支承微工作台，尺蠖机构，蠕动直线马达，X-Y-Z-θ三自由度微动台。驱动单元：微型电动机，压电式维驱动器，微型发动机。 15微位移机电系统基本要求：a灵敏度高，最小位移量达到使用要求；b传动灵敏、平稳。无空行程，制动后能保持稳定位置；c抗干扰能力强，响应快；d结构工艺性好。 16试简述尺蠖机构的组成及前进运动的控制：由三个压电陶瓷串联形成。只要按一定的频率顺序在三个压电晶体上加压，就可以使器件在轴上做步步移动，改变三个压电陶瓷所加的压电频率就可以获得不同的移动速度。 17机械系统设计的一般过程：产品规划（任务书，调研，可行性研究，开发计划），系统技术设计（总体，技术，工作图，鉴定和评审），制造销售（样机试制及样机实验，样机鉴定和评审改进设计，小批试制，定型设计，销售）。 18工作循环图：在机械设备中，各执行机构的运动往往是周期性的，执行机构在经过一段时间间隔后，其位移运动等参数周期性重复，即完成一个个工作循环，工作循环图反应系统中各执行机构在一个周期的工作时间是以怎样的顺序对产品进行加工的。 19执行系统的功能：夹持，搬运，分度与定位，检测，加载。 总体布置的基本原则：运动学原则,基面合一原则,最短传动链原则,保证安全性原则,简单化原则。 总体布置的基本形式：按主要工作机构的空间几何位置：平面式，空间式等；按主要工作机
哈尔滨理工大学机械系统设计试题及答案.docx
文档来源为 :从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 考试科目 ： 机械系统设计 考试时间 ：110 分钟 试卷总分 100 分 考试班级 ：机械 05 级 一、选择填空（本大题共 10 小题，每小题 1 分，总计 10 分） 装 1．机械工程学科由（ ）和机械制造两部分组成。 A. 机械原理 B. 机械零件 C. 机械学 D. 机械加工 班 2．人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（ ）。 级 A. 黑箱法 B. 白箱法 C. 类比法 D. 头脑风暴法 ： 3．机械系统结构总体设计的任务是（ ）。 A. 进行原理设计的构思 B. 进行功能原理设计 C. 将原理设计结构化 D. 确定总体参数 学 4．在传动系统中，基本组的级比指数（ ）。 A. 小于 1 B.等于 1 C.大于 1 D. 任意数 号 ： 5．双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（ ）。 订 A. 3 倍齿宽 B. 4 倍齿宽 C. 5 倍齿宽 D. 6 倍齿宽 6．执行系统是由执行末端件和与之相连的（ ）组成。 A. 运动机构 B. 导向机构 C. 定位机构 D. 执行机构 7．预紧可以有效提高滚动轴承的（ ）。 A. 承载能力 B. 工作转速 C. 精度 D. 刚度 8．我们可以用镶条来调整（ ）的间隙。 姓 A. 三角形导轨 B. 燕尾形导轨 C. 车床主轴 D. 铣床主轴 名 9．支承系统是机械系统中具有支承和（ ）作用的子系统。 ： A. 连接 B. 导向 C. 定位 D. 夹紧 线 10. 隔板的布置方向应与载荷的方向（ ）。 A. 平行 B. 垂直 C. 倾斜 D. 任意 二、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 2 分，总计 10 分） 1．机械系统 2．功能原理设计 3．级比 4．执行系统 5．自身刚度 三、简答题（本大题共 6 小题，每小题 4 分，总计 24 分） 1．机械系统设计有哪些基本原则？ 2．什么是功能元？有那些种基本功能元？ 3．扩大传动系统变速范围有哪些方法？ 4．导轨有何功用？滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型？ 5．什么是支承件的接触刚度？提高接触刚度有哪些有效措施？ 6．常用的典型控制系统有哪几种类型？ 四、填空题（本大题含 2 小题共 8 个空，每空 2 分，总计 16 分） 1．某台数控机床， 主轴最高转速为 4000r/min ，最低转速为 30r/min ，计算转速为 145r/min 。 拟选用交流调频主轴电动机，其最高转速和额定转速分别为 4500r/min 和 1500r/min ，则 主轴的恒功率调速范围 R np 为（ φu ），电动机的恒功率调速范围 r p 为（ ） r/min ，如果有级变速机构的公比 p Z 为（ ）级。 =R ，则有级变速机构的级数 2．某卧式滑动导轨，支承导轨长 720mm ，动导轨长 360mm ，计算开式导轨的判别依据
哈尔滨理工大学机械系统设计试题及答案
考试科目：机械系统设计考试时间：110分钟试卷总分100分考试班级：机械05级 一、选择填空（本大题共10小题，每小题1分，总计10分） 1．机械工程学科由（）和机械制造两部分组成。 A.机械原理 B.机械零件 C.机械学 D.机械加工 2．人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（）。 A.黑箱法 B.白箱法 C.类比法 D.头脑风暴法 3．机械系统结构总体设计的任务是（）。 A.进行原理设计的构思 B.进行功能原理设计 C.将原理设计结构化 D.确定总体参数 4．在传动系统中，基本组的级比指数（）。 A.小于1 B.等于1 C.大于1 D.任意数 5．双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（）。 A.3倍齿宽 B.4倍齿宽 C.5倍齿宽 D.6倍齿宽 6．执行系统是由执行末端件和与之相连的（）组成。 A.运动机构 B.导向机构 C.定位机构 D.执行机构 7．预紧可以有效提高滚动轴承的（）。 A.承载能力 B.工作转速 C.精度 D.刚度 8．我们可以用镶条来调整（）的间隙。 A.三角形导轨 B.燕尾形导轨 C.车床主轴 D.铣床主轴 9．支承系统是机械系统中具有支承和（）作用的子系统。 A.连接 B.导向 C.定位 D.夹紧 10.隔板的布置方向应与载荷的方向（）。 A.平行 B.垂直 C.倾斜 D.任意 二、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，总计10分） 1．机械系统2．功能原理设计3．级比4．执行系统5．自身刚度 三、简答题（本大题共6小题，每小题4分，总计24分） 1．机械系统设计有哪些基本原则？ 2．什么是功能元？有那些种基本功能元？ 3．扩大传动系统变速范围有哪些方法？ 4．导轨有何功用？滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型？ 5．什么是支承件的接触刚度？提高接触刚度有哪些有效措施？ 6．常用的典型控制系统有哪几种类型？ 四、填空题（本大题含2小题共8个空，每空2分，总计16分） 1．某台数控机床，主轴最高转速为4000r/min，最低转速为30r/min，计算转速为145r/min。拟选用交流调频主轴电动机，其最高转速和额定转速分别为4500r/min和1500r/min，则主轴的恒功率调速范围R np为（），电动机的恒功率调速范围r p为（）r/min，如果有级变速机构的公比φu=R p，则有级变速机构的级数Z为（）级。 2．某卧式滑动导轨，支承导轨长720mm，动导轨长360mm，计算开式导轨的判别依据
微机械陀螺仪的国内外发展概述
微机械陀螺仪的国内外发展概述 学号：07060441x28 姓名： 摘要：陀螺仪是一种用于测量旋转速度或旋转角的仪器。它在运输系统，例如：导航、刹车调节控制和加速度测量等方面有很多的应用。微机械陀螺仪主要有振动式微机械陀螺仪、转子式微机械陀螺仪、微机械加速度计陀螺仪三种，现在工业控制、航空航天、军用技术都不可能离开惯性传感器：汽车、消费品和娱乐市场也开始依赖这些设备。许多市场调查一致认为微机械传感器市场将以每年15%-25%的年增长率增长。微机械陀螺仪的性能指标在很短的十几年内得到了迅速提高，目前正由速率级向战术级精度迈进。根据随机游走系数定义陀螺仪的性能指标，体微机械和表面微机械陀螺仪的性能在每2年便以10倍的速度得到提高，表面微机械陀螺仪和体微机械陀螺仪的性能的差距也越来越小。也正是由于微机械陀螺仪的广泛应用，使得世界各国都致力于对陀螺仪的研究和发展。 正文： 一、微机械陀螺仪的分类简介及用途。 陀螺是首先在火箭上得到应用的，开始于二战期间德国的V2火箭。从此，陀螺仪和加速度计成为一门惯性技术而快速发展起来，冷战时期精度上快速提高，功能上有很大扩展。不仅在海、陆、空、天的军事领域普遍应用，而且在大地测量、空中摄影、隧道开凿和石油钻井等等许多民用部门也用它起到定向和稳定作用。在军事应用的牵引下，惯性仪表精度大幅提高的同时，相关的制造工艺越来越复杂，生产周期长，成本很高，价格昂贵，令民用部门望而却步。即使在军用方面，由于陀螺仪转子的高速旋转和惯性测量系统的复杂性，在可靠性、安全性、兼容性、寿命以及体积重量等方面也暴露出某些固有的弱点。凡此种种，促使科技人员去思考和探索新的测量工具和测量方式，以替代传统的机械转子式的陀螺仪。因而，各种各样的新型陀螺仪和加速度计相继研制出来并成功地获得应用。微机械陀螺仪主要有振动式微机械陀螺仪、转子式微机械陀螺仪、微机械加速度计陀螺仪三种： （1）振动式微机械陀螺仪。 振动式微机械陀螺仪利用单晶硅或多晶硅制成的振动质量，在被基座带动旋转时的哥氏效应感测角速度。多采用平面电极或是梳状电极静电驱动，并采用平板电容器进行检测。其分类如下：
2013机械系统设计期末考试题.
2013天津商业大学机械系统设计期末考试复习题 一：填空题 1.机械系统由若干装置、部件和零件组成的系统。 （1）、从实现系统功能角度看只要包括下列一些子系统：动力系统、传动系统、执行系统、操纵系统和控制系统。 （2）、从“流”的观点出发，将机械系统分为物料流系统、能量流系统、信息流系统 2.设计任务的类型：开发性设计、适应性设计、变型设计 3.设计任务的来源：指令性设计任务、来自市场的设计任务、考虑前瞻的预研设计任务。 4.自动机械的工作循环时间由哪几部分组成？ 工作循环时间Tp=基本工艺时间Tk+空行程时间Td+等待停留时间To 5.常用的几种步进运动机构：棘轮机构、槽轮机构、蜗形凸轮机构、不完全齿轮机构 6.棘爪安装角：棘齿面正压力方向线与齿端和轴心的连线之间的夹角β为棘爪安装角。 7.棘爪进入啮合应满足：棘轮齿对棘爪的反作用产生的力矩能使棘爪进入啮合。棘爪在 两个力F和N的作用下,产生两个力矩Mn和Mf,当Mn>Mf时，棘爪进入啮合。由N*Lsinβ>F*Lcosβ,又存在：F*Lcosβ= N*f*Lcosβ,可得到tgβ≥f=tgγ因此得：β≥γ,即安装脚大于摩擦角。考虑齿面的倾斜角δ=0~10°，安装角 βˊ=10~22°。 8.槽轮机构的结构形式：平面外槽轮、平面内槽轮、空间球面槽轮。 以外槽轮为例，主要由曹轮（主动轮）、拨销盘（转臂、拨销、锁紧弧——从动轮）组成9.槽轮啮合时速度和加速度的变化特征：W=λ(cosφ-λ/1-2λcosφ+λ2)W0。（W为槽 轮的角速度，W0为槽轮的角加速度。） 10.几种托盘升降机构的形式和特点： 1）、滑道式托盘升降机构； （1）、机构形式；圆柱凸轮机构；升程时凸轮升角；下降时凸轮升角 （2）、特点；结构简单；易挤坏瓶子 2）、压缩空气式；（1）、机构形式；上升时； 下降时； （2）、特点；a.不会挤坏瓶子，压缩空气伸缩性；b.下降速度慢 3）、综合式；上升用压缩空气，下降用凸轮机构，综合两者有点。 11.外联传动链和内联传动链的构成； （1）、外链传动链——机械的主轴或分配轴与动力源（电机、液压、气压等）的链接。 主要有分级变速和无级变速两种结构形式； （2）、内链传动链——运动和功率的传递，确保执行机构的协调动作；要求严格的速比，如车床（主轴与丝杠），滚齿机（滚刀与工件）。 12.机械系统的工作载荷按作用形式分为几种：（1）拉伸压缩载荷，弹簧类；（2）弯 曲载荷，悬臂梁结构；（3）扭转载荷，传递扭矩的轴类件；
MEMS陀螺仪的简要介绍(性能参数和使用)
MEMS陀螺仪的简要介绍（性能参数和使用） MEMS传感器市场浪潮可以从最早的汽车电子到近些年来的消费电子，和即将来到的物联网时代。如今单一的传感器已不能满足人们对功能、智能的需要，像包括MEMS惯性传感器、MEMS环境传感器、MEMS光学传感器、甚至生物传感器等多种传感器数据融合将成为新时代传感器应用的趋势。 工欲善其事，必先利其器，这里就先以MEMS陀螺仪开始，简要介绍一下MEMS陀螺仪、主要性能参数和使用。 传统机械陀螺仪主要利用角动量守恒原理，即：对旋转的物体，它的转轴指向不会随着承载它的支架的旋转而变化。MEMS陀螺仪主要利用科里奥利力（旋转物体在有径向运动时所受到的切向力）原理，公开的微机械陀螺仪均采用振动物体传感角速度的概念，利用振动来诱导和探测科里奥利力。 MEMS陀螺仪的核心是一个微加工机械单元，在设计上按照一个音叉机制共振运动，通过科里奥利力原理把角速率转换成一个特定感测结构的位移。以一个单轴偏移（偏航，YAW）陀螺仪为例，通过图利探讨最简单的工作原理。 两个相同的质量块以方向相反的做水平震荡，如水平方向箭头所示。当外部施加一个角速率，就会出现一个科氏力，力的方向垂直于质量运动方向，如垂直方向箭头所示。产生的科氏力使感测质量发生位移，位移大小与所施加的角速率大小成正比。因为感测器感测部分的动电极（转子）位于固定电极（定子）的侧边，上面的位移将会在定子和转子之间引起电容变化，因此，在陀螺仪输入部分施加的角速率被转化成一个专用电路可以检测的电子参数---电容量。 下图是一种MEMS陀螺仪的系统架构，，陀螺仪的讯号调节电路可以分为马达驱动和加速度计感测电路两个部分。其中，马达驱动部分是透过静电引动方法，使驱动电路前后振动，为机械元件提供激励；而感测部分透过测量电容变化来测量科氏力在感测质量上产生的位移。
机械系统设计试题及答案200952111713222
哈尔滨理工大学 2005-2006学年第2学期《机械系统设计》考试答案(A) 一、有级变速传动系统分析（本大题共7小题，内含8空，每空2分，本题总计22分） 1)600 、60 2) 1.58 、6 、10 3)60、95、150、236、375、600 4）根据分析和计算，得到其转速图如下： 5）6=31×23 6）Ⅰ-Ⅱ轴之间三联滑移齿轮组为基本组； Ⅱ-Ⅲ轴之间双联滑移齿轮组为扩大组。 7）95 二、将正确答案填入空内：（本大题共3小题，总计12个空，每空2分，总计24分） 1、1) (a)不连续不重复； 2) (b)连续且重复； 3)(c)不连续不重复； 2、26.9 、 3 、 3 。
3、(1) 不会、、开式； (2) 不会、、开式； 三、简要回答下列各题：（本大题共6小题，每小题4分，总计24分） 1.机械系统是指由若干机械零、部件及装置组成的，彼此间有一定联系， 并完成特定功能的系统。 特性包括：目的性、相关性与整体性、环境的适应性。 2．所谓“功能原理设计”就是：针对所设计产品的主要功能提出一些原理性的构思。 基本功能元有：物理功能元、数学功能元和逻辑功能元。 3．在机械系统中能直接完成预期工作任务的那部分子系统称为执行系统，它由执行机构和执行末端件构成。 4．导轨的主要功用为：导向和承载。 直线运动导轨按其运动性质可分为：主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨。 5．支承件抵抗接触变形的能力称为支承件的接触刚度，它的主要影响因素包括：1）有效接触面的面积； 2）接触面的预紧力。 6．典型闭环控制系统的组成环节为： 给定环节、比较环节、校正及放大环节、执行环节、测量环节。 四、分析题：（本大题共3小题，每小题9分，总计27分） 1．（a）推力支承放在前后支承的外侧： 轴向热变形较小，轴向刚度K轴较高。 执行轴工作受热伸长使得轴承预紧力下降，须采取措施；前支承发 热较为集中，需要强制散热。 适用场合：跨距尺寸小，精度要求较高。 （b）推力支承放在前支承的两侧： 较高。 前支承定位，轴向热变形较小，轴向刚度K 轴 前支承发热较为集中，易产生几何误差，需强制散热。 适用场合：精度要求较高，载荷较小。 2．(1)支承系统截面形状的选择原则为： ①空心截面惯性矩大；②矩形抗弯圆形抗扭；③封闭截面刚度高。
微机械陀螺仪的工作原理及其应用
本文详细介绍了意法半导体公司的电容式微机械陀螺仪的基本工作原理，其采用对称双质量块结构，驱动质量块由静电力驱动产生可控的运动速度，而检测质量块则由哥氏力推动运动。振荡驱动电路采用了双闭环的控制结构，有效地减小了温度或其它缺陷对振幅的影响，显著提高了陀螺仪的分辨率和稳定性。最后，以单轴偏航陀螺仪LY530AL为例，详细介绍其关键参数及其应用，并配合三轴加速度传感器LIS3LV02DL，实现了新型无线遥控器和鼠标，验证了LY530AL的性能参数。 微机械陀螺仪 陀螺仪又称角速度计可以用来检测旋转的角速度和角度。正如我们所熟知，传统的机械式陀螺、精密光纤陀螺和激光陀螺等已经在航空、航天或其它军事领域得到了广泛地应用。然而，这些陀螺仪由于成本太高和体积太大而不适合应用于消费电子中。微机械陀螺仪由于内部无需集成旋转部件，而是通过一个由硅制成的振动的微机械部件来检测角速度，因此微机械陀螺仪非常容易小型化和批量生产，具有成本低和体积小等特点。近年来，微机械陀螺仪在很多应用中受到密切地关注，例如，陀螺仪配合微机械加速度传感器用于惯性导航、在数码相机中用于稳定图像、用于电脑的无线惯性鼠标等等[1]。 微机械工艺的发展和成熟，使得微机械陀螺仪在消费电子中的广泛应用成为可能，并且已有相应的产品面世，如罗技的空中鼠标。这些都使业界相信微机械陀螺仪很快就会成为继微机械加速计之后用于动作感测的另一重要元件。鉴于此，意法半导体公司基于其先进的Thelma工艺先后开发并量产了超小型单轴偏航陀螺仪LISY300AL和LY530AL。LY530AL具有两种接口：模拟和数字接口，提高了设计的灵活性，简化了设计难度，可测角速率达到±300度/秒。本文以LY530AL为例讨论意法半导体微机械陀螺仪的工作原理及其应用。
微机械陀螺仪的温度误差分析和模型研究
微机械陀螺仪的温度误差分析和模型研究 摘要：微机械陀螺仪是一种用于测量物体运动角速度的新型惯性器件。这种新型陀螺仪具有体积小、重量轻、可靠性高、抗冲击、易于数字化和智能化、能大批量生产等优点，是未来惯性技术向民用领域大量推广应用最有前途的仪表。但环境温度是对其性能有重大影响。本文主要对微机械陀螺仪的温度误差原因进行分析，并对现有温度误差分析补偿模型进行了介绍。 关键词：微机械陀螺仪；温度误差；灰色模型；最小二乘法；小波网络法 The research on error analysis and model of microelectron-mechanical gyroscope (College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics &Astronautics, Nanjing, 210016, China) Abstract:Micro mechanical gyroscope is a new inertial component, which is used for measuring the velocity object movement. This new type of gyroscope has characteristics such as small size, light weight, high reliability, impact resistant, easy to digital and intelligent, and mass production, so it is the future technology to civil field large inertia popularization and application of the most promising instrument. But environmental temperature has a major impact on its performance. This paper mainly to analyz the micro mechanical inner temperature error reason, and the error analysis of existing temperature compensation models are introduced in this paper. Key words:microelectron-mechanical gyroscope；temperature error；gray model；wavelet network 陀螺仪又称角速度计，可以用来检测旋转角速度和角度。传统的机械陀螺、精密光线陀螺和激光陀螺等已在航空航天等军事领域得到广泛应用。但是无论从尺寸还是成本上，都不能满足微型武器的应用要求[1]。近年来，随着半导体技术集成电路微细加工技术的迅速发展，MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)惯性器件得到快速发展，微机械陀螺仪也得到快速发展，它具有体积小，抗冲击，可靠性高，寿命长，成本低等特点，在军事和民用等领域应用前景广阔[2]。据各国研究成果表明，随着器件精度的不断提高，微机械陀螺仪技术必将在未来的军用及民用的相关领域中发挥越来越重要的作用[3]。但是由于性能限制，MEMS陀螺主用于中低精度导航。在微机械陀螺中的众多误差因素中，环境温度的影响是不可忽视的。因此对微机械陀螺仪的温度特性进行分析，并进行温度误差的建模和补偿是提高精度的有效手段，也是当前MEMS陀螺研究的热点之一。 1.微机械陀螺仪的温度误差分析 微机械陀螺仪的精度是决定惯性系统精度的核心因素，陀螺仪的精度较低，对姿态测量系统的动态性能影响很大。由于其对温度敏感度大，温度漂移成为其主要的误差源之一。首先分析微机械陀螺仪的工作原理，然后分析温度对微机械陀螺仪的影响。 1.1微机械陀螺仪的工作原理 微机械陀螺仪利用了哥氏力现象，其原理如图1.1所示。图中的物体沿X轴做周期性振
机械系统设计复习题
陈胜国班长 以下所给为前几届用过的一些题目汇编，请同学们参考要求能够“举一反三”，否则，恐难以过关！！ 1.为公平期间，请务必将此复习题发至每一位同学； 2.此复习题仅告诉你们题目的类型、出处、难度等信息，不要仅局限于本题目，要求做到“举一反三”，否则，就会起到误导学生的作用。 填空 1、系统（system）是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个 整体。 2、系统的特性主要包括整体性、相关性、目的性和环境适应性等。 3、系统的整体特性主要是指构成系统的各要素服从整体功能，要素间的联系不能分 割。 4、系统的相关特性主要是指要素之间是相关的，形成特定的结构关系，包括入与出 关系、层次联系、排列组合形式等。 6、系统的目的性是指实现特定的功能是系统存在的目的。 7、系统边界是指技术系统功能范围的界限，即内部系统与外部系统的分界。 8、从系统的观点看，机械系统一般主要动力系统、执行系统、传动系统和操纵控制系 统等组成。 9、动力系统包括动力机及其配套装置；它的功能是向机器提供运动和动力，是机械系 统的动力源。 10、执行系统包括机械的执行机构和执行构件，是利用机械能改变作业对象的性质、 状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等。 11、执行系统通常处在机械系统的末端，直接与作业对象接触，其输出是机械系统的 主要输出，其功能是机械系统的主要功能。因此，执行系统有时也被称为机械系统的工作机。 12、操纵控制系统通常主要由、、和等部分 组成。（需答对起停装置、离合器、制动器、变速器和换向装置中的4项） 13、机械系统设计时，特别强调和重视从系统的观点出发，合理确定系统功能，提 高可靠性，提高经济性，保证安全性。 14、确定系统功能时，应遵循保证基本功能、满足使用功能、剔除多余功能、增添 新颖功能、恰到好处地利用外观功能的原则，降低现实成本，提高功能价值，力 求使产品达到尽善尽美的境地。 15、可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。是衡量产品 质量的一个重要指标16、布置操纵件的时应尽量使得操作人员便于操纵和观察，保证操作人员和操纵件之间有合适的空间位置，符合方便宜人及与环境协调的要 求。
乐高教学设计案例
中小学乐高教育教学设计（小学案例） 基本信息 姓名林志仁 电子邮件 所教学科综合实践活动 学校名称泉州师范学院附属小学 学校地址福建省泉州市鲤城区东街二郎巷６８号 邮政编码362000 联系电话 是否同意本教案用于乐高教育教学是√否 活动 设计概览 教学主题EV3小车的初步控制 涉及学科（领域）科学、数学、信息技术授课年级小学四年级 前需技能（学生在开本节课要求学生在课前对EV3编程软件中的移动槽和移动转 始此单元前必须掌握的向模块有所了解，有基本的电脑操作能力。 知识或技能） 课程概述（概括地描知识目标：认识LEGO MINDSTORMS Education EV3软件；编程 述使用乐高教具开展课堂教学活动的架构，约500字） 关键词控制EV3 机器人； 技能目标：自主搭建EV3机器人 情感目标：学会团队沟通与合作 在前一节课，学生们学习了EV3套装，并会让小车实现行走功能，这节课是在前一节课的基础上，通过移动槽和移动转向模块，实现小车按预定路线精确行驶，来体验移动槽和移动转向模块的具体运用。 课堂将通过“EV3小车的初步控制”这一主题活动，以分组合作的形式，让学生利用乐高教育器材EV3套装中的主控和大型马达搭建小车，通过编写程序让电动机的转速随着行走路线的需要来改变，体验电动机的运用。 通过本节课的学习，让学生体验移动槽和移动转向模块的实际运用，能根据实际需要编写相应程序。并在做中学的过程中，激发学生们的创造性思维；能够大胆地想象，大胆地尝试，不断地探究；能够以严谨的科学态度不断进行试验。科学EV3小车编程移动槽移动转向小组合作 教学或学习过程 乐高EV345544 Connect联系（联系学科内容和现实世界引入活动任务） 活动时 长 教师活动学生活动工具与资源通过视频和PPT展示工作任 务的由来和要求。学生的任务是 搭建好小车模型，然后编写程序观看视频 8分钟教学PPT 解决问题，并能根据实际需要，接受任务 灵活运用移动槽和移动转向模 块。 Construct建构（指导学生进行搭建作品、程序设计） 活动时教师活动学生活动工具与资源
硅微型陀螺仪
硅微型梳状线振动驱动式陀螺仪 硅微型振动陀螺仪在工作时，用微幅振动代替高速旋转 硅微型梳状线振动驱动式陀螺仪的工作原理： 结构图如图所示： 机械部分由基座，提供驱动力的定齿，动齿，活动质量和连接活动质量的弹簧，固定弹簧的固定端组成。固定端和定齿都固定在基座上，活动质量由弹簧连接在固定端上。动齿固定在活动质量上。该陀螺仪采用静电驱动技术，给固定在基座上的定齿梳状电极上加载带直流偏执的交流电压，活动质量上的动齿接地。这样动、静齿间便产生大小和方向周期性变化的静电吸引力，使整个活动质量和动齿一起在两定齿之间来回振动，此时若基座在惯性空间中作转动，由于哥氏力的作用，活动质量将在垂直于基座的方向上振动，这样就可敏感基座相对于惯性空间转动的角速度。 建坐标系：取将动作标系固连在硅微型梳状线振动驱动式陀螺仪的基座上，取动作标系的原点为活动质量质心的平衡位置，x轴为静电驱动力的方向，z轴为与基座垂直的方向，y轴由右手规则确定。 （1）只做x轴方向的转动时的结论： 1.该方向上的角速度不能测量； 2.随着静电引力的振动频率的增大，活动质量的振动的振幅会大大减小，该陀螺仪的灵敏度会降低。 3.x轴方向的角速度不能大于根号内K/m，否则陀螺仪将被损坏。陀螺仪损坏的临界值随尺寸的降低而迅速增加。 （2）只做z轴方向的转动时的结论：不能测量该方向上的角速度。 （3）陀螺仪的基座在y轴方向的转动角速度近似地与活动质量在z轴方向的这一振动频率为ω的振动的振幅成正比。比例系数为2δ/(mω3) 小结：该陀螺仪对y轴方向的角速度最敏感，即应当它作为输入量，把y轴作为输入轴。而对其影响最强烈的是活动质量在z轴方向频率为ω的振动的振幅，它可以作为输出量。而静
机械系统设计复习资料汇编
机械系统设计复习资料 一、名词解释 1．“黑箱法”：是指机械产品进行功能原理设计时采用的一种抽象化的方法，此方法暂时摒弃那些附加功能和非必要功能，突出必要功能和基本功能，并将这些功能以抽象的方式加以表达。“黑箱法”是根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能的一种方法。要设计的产品就是“黑箱”，通过分析黑箱与输入量、输出量及周围环境的的信息联系来使问题简化，从而寻找某种物理效应或者原理来实现输入与输出关系的转化。 2．主轴合理跨距：在主轴前端受力时主轴端部产生的位移是由主轴本身及其支承产生的变形引起的。 对于一个已确定主轴前端悬伸量的主轴组件来说，存在一个最佳支承跨距L0可以使得主轴组件的综合刚度最大，即可以使得主轴端部产生位移最小。由于当0.75≤L实/L0≤1.5时主轴组件的刚度损失不超过5%~7%，这在工程上可以认为是合理的刚度损失，所以称（0.75~1.5）L0为主轴合理 跨距L。 3．功能原理设计：针对所要设计产品的主要功能提出一些原理性的构思，即针对产品的主要功能进行原理性设计。即构思能实现目标的新的解法原理。 4．转速扩大顺序：在进行传动系统的结构式或结构网设计时，从基本组、第一扩大组、到第二扩大组。。。的排列顺序称为转速扩大顺序。即按级比指数由小到大进行排列时的变速组的顺序。 5．主轴旋转精度：是指主轴组件装配后，在无载荷低速转动条件下，主
轴安装刀具或者工件部位相对于理想旋转中心线的空间瞬时旋转误差。包括径向跳动、轴向串动和角度摆动等。 6．基本组：指进行等比数列的有级变速传动系统设计时，变速组内级比等于公比的变速组。或者指级比指数等于1的变速组。 7．计算转速：指传动轴、齿轮等传动件传递全部功率的最低转速，该转速主要用来计算传动轴和传动件的最大传递转矩，从而确定传动轴和传动件的尺寸。 8．卸荷导轨：指采用机械式、液压式或气压式等方法对滑动导轨工作面上的压强进行卸荷，这样可以减小滑动导轨工作面上的压强，提高导轨的耐磨性和低速运动平稳性（防止爬行现象的发生）。 9．内联传动精度：指机械系统内联传动系统两末端执行件之间运动的协调性与均匀性。 二. 填空题 1．导轨的功用是导向和承载。 2．支承件的的静刚度包括自身刚度、局部刚度和接触刚度。3．直线运动导轨的截面形状主要有三角形、矩形、燕尾形和圆柱形。 4．传动精度是指机械产品传动系统的传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。 5．从系统完成的不同功能来分，机械系统主要由动力系统、执行系统、传动系统、操纵与控制系统和支承系统、润滑冷却与密封系统组成。