MIMU及载体空间姿态演示软件设计+文献综述(10)
时间:2017-03-12 09:26 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
标度因数 200 标度因数稳定性 ppm 300 标度因数重复性 ppm 300 标度因数温度系数 分辨率@500Hz mg 0.3 噪声 10 带宽(-3dB) Hz（典型值） 500 Hz（可调节) 0-2000 为了将传感器稳固的安装到优尔面体结构上，传感器被焊接到电路板上。将图 2.6及2.7所示传感器焊接到PCB板上，产生了如图2.8所示的结构。 图2.8 在PCB板上焊上陀螺仪之后的芯片 设计的优尔面体MIMU如图2.9和2.10所示。在优尔面体结构的设计过程当中，既 要保证传感器以及优尔面体本身的安装要稳固， 又要保证优尔面体结构尽可能的重量 轻体积小，同时还要保证坐标系之间的关系准确。 由于多轴传感器制作工艺复杂， 价格昂贵且精度较难保证，这里我们选用单轴传感器，在保证小尺寸的情况下， 优尔面体结构的每个面都要被安装一个传感器。最终设计出的结构如图2.9，由于 芯片表面并不是平整的，所以每个面都要有凸台。MIMU要被安装到载体上，因 此需要一个平整的安装面。如图2.10，下底面的铣出了一个较深的凹槽以保证芯 片能够完全没入MIMU中，不会超出底面。 图2.9 优尔面体形MIMU结构 本科毕业设计说明书（论文） 第19 页 共37 页 图2.10 优尔面体形MIMU结构 2.2.2.2 结构的有限元分析 (1 )前处理与求解阶段 首先通过SolidWorks绘制出三文图形，然后将其保存为.IGS格式导入 ABAQUS进行分析。随后定义材料特性，选择单元类型，如表2-3所示。 表2.3 材料特性 材料 密度 弹性模量 泊松比 单元类型 硬铝合金 2700Kg/m3 7.1e10N/m2 0.31 C3D4 确定边界条件，MIMU在工作时与底板通过连接螺栓固连, 则边界条件即为 与底板连接的连接孔上的X , Y , Z 三向自由度均被限制。在加载载荷时选择 Gravity，假设运行环境是一枚火箭弹，500g是行进过程中的最大载荷。则在重力 载荷参数中填入重力加速度为500g，即4.9e+006mm/s 2 ，这里我们采用mm级的SI 单位制。由于加速度方向是任意的，并且优尔面体的结构非对称，所以优尔个方向均 要进行校核。 选择Standard的线性单元进行网格划分，由于该结构较为复杂，因此选择Tet 作为单元形状。 (2 ) 后处理阶段 在Visualization当中查看结果。 发现分别加载优尔个方向的载荷得出的应力以及 形变情况差异并不大，并且载荷平行于同一个坐标轴但方向相反是得出的应力及 本科毕业设计说明书（论文） 第20 页 共37 页 变形最大值都相等，如表2.4所示。 表2.4 优尔个方向的应力及形变最大值 X正 X负 Y正 Y负 Z正 Z负 应力最大值MPa 74.76 74.76 62.44 62.44 61.14 61.14 形变最大值μm 8.955 8.955 7.790 7.790 6.055 6.055 图2.11为载荷沿X轴正方向时的应力图，载荷沿其它方向时，情况类似。应 力最大的部分集中在优尔面体与载体连接的部位。由图2.12可知最大应力为 7.476e1MPa，硬铝合金的最大应力为170MPa，因此该结构满足强度要求。 图2.13， 为优尔面体的形变图，参照图2.14可见变形最大值8.955e-3mm，计算出该变形量能 引起的最大角度变化如下： 可知变形引起的角度变化小于 52.77角秒，而该 MIMU所允许的最大角度变 化为60 角秒，因此满足精度要求。 (责任编辑：qin) |