[发明专利]一种含均布陀螺桁架结构的实验装置

权利要求书

1.一种含均布陀螺桁架结构的实验装置，其特征在于：包括一号连接件(1)、一号杆(5)、转子(8)、无刷电机(9)、电机连接板(10)、桁架固定板(11)；一号连接件(1)和二号连接件(2)均与一号杆(5)、二号杆(6)、三号杆(7)通过过盈配合拼装成陀螺桁架结构自由端的端面；一号连接件(1)和二号连接件(2)为四接口节点，一号杆(5)为斜向杆，二号杆(6)为水平杆，三号杆(7)为竖直杆；一号连接件(1)和二号连接件(2)的四接口节点分别连接，所述三号连接件(3)和四号连接件(4)与一号杆(5)、二号杆(6)、三号杆(7)通过过盈配合多次拼装成陀螺桁架单胞，各陀螺桁架单胞以模数形式组成桁架主体结构；电机连接板(10)结构本身带有四个通孔，与桁架单胞固定连接；无刷电机(9)通过螺栓与电机连接板(10)连接在一起，转子(8)和无刷电机(9)通过螺栓连接在一起；桁架固定板(11)与桁架主体结构通过过盈配合固定连接；无刷电机(9)为桁架主体结构增加角动量。

2.根据权利要求1所述的一种含均布陀螺桁架结构的实验装置，其特征在于：根据陀螺进动原理，当桁架主体结构以角速度ω绕其对称轴高速自转时，若同时以角速度Ω进动，而陀螺力矩为M_G＝M₀＝J_Zω×Ω；式中J_Z是陀螺对自转轴z的转动惯量，陀螺力矩会使得桁架主体结构的模态发生改变，因而均布陀螺桁架结构模态出现涡动现象。

3.根据权利要求1所述的一种含均布陀螺桁架结构的实验装置，其特征在于：通过激振器施加激励在最底部的陀螺桁架单胞的一面，测点分别为陀螺桁架中第六个陀螺桁架单胞顶部连接件和顶端单胞顶部连接件；将均布陀螺桁架结构竖立放置于平面，以消除均布陀螺桁架结构自重对实验结果的影响，并将均布陀螺桁架结构底部地面使用螺栓固定；对均布陀螺桁架结构做施加简谐激励，并将所采集的加速度信号进行傅里叶计算展开；为验证由于角动量的加入桁架结构出现涡动的现象，增加直线桁架固定点的运动轨迹实验，以激振器激振法进行桁架固定点的运动轨迹实验，在固定方向施加单方向激励。

4.根据权利要求1所述的一种含均布陀螺桁架结构的实验装置，其特征在于：所述陀螺转子系统还包括信号分析系统，信号分析系统包括：信号接收器、信号放大器、激振器、桁架主体结构、电脑、信号接收器、传感器和信号分析软件。首先由信号发生器选择并设置电信号，通过信号放大器将电信号放大至适配激振器与实验环境的电信号，通过激振器顶部的螺纹孔与均布陀螺桁架结构连接。传感器通过热熔胶与均布陀螺桁架结构相连，采集加速度大小、力的大小、速度大小信号。信号接收器通过传感器采集信号，并将信号发送至电脑端，使用电脑端的信号分析软件，经过信号分析软件的信号处理，对实验中的均布陀螺桁架结构进行分析以及后续结构优化。

5.根据权利要求2所述的一种含均布陀螺桁架结构的实验装置，其特征在于：均布陀螺桁架结构模态的分析流程为：激振器给予均布陀螺桁架结构预定激励，测得均布陀螺桁架结构的响应与时间里程，对所得响应数据处理后确定均布陀螺桁架结构的物理参数。