靜電陀螺儀是目前實用的精度最高的陀螺儀,實心球轉(zhuǎn)子是靜電陀螺儀中最關(guān)鍵的部件。實心球轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)精度對靜電陀螺儀的整體精度有著非常重要的影響。提高靜電陀螺儀實心球轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)精度,需要從球轉(zhuǎn)子的研磨加工、球轉(zhuǎn)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式的選擇和球轉(zhuǎn)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的加工與裝配三個方面進(jìn)行研究。靜電陀螺儀實心球轉(zhuǎn)子的研磨加工選用的研磨設(shè)備為四軸球體研磨機,該設(shè)備可以實現(xiàn)加工出精度達(dá)到球度0.05μm、表面粗糙度小于Ra0.01μm的10mm標(biāo)準(zhǔn)球體;靜電陀螺儀實心球轉(zhuǎn)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式的選擇是利用高等機構(gòu)學(xué)中的坐標(biāo)變換原理對常用結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動慣量誤差進(jìn)行計算分析,計算結(jié)果表明,內(nèi)部鑲嵌三根空間內(nèi)相互平行鉭絲形式的球轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量誤差更小、結(jié)構(gòu)精度更高;實心球轉(zhuǎn)子上三個孔的加工采用的是激光打孔,加工設(shè)備為皮秒激光器配合四軸精密加工平臺,四軸精密加工平臺通過NX10.0進(jìn)行三維建模設(shè)計,整個平臺可以實現(xiàn)X、Y、Z軸三個方向上的精密移動和Z軸方向上的精密轉(zhuǎn)動,通過輸入坐標(biāo)從而實現(xiàn)加工位置的定位,這種加工孔的方法的設(shè)計可以實現(xiàn)孔的位置精度在0.5μm以內(nèi),從而保證了慣性主軸的位置精度;實心球轉(zhuǎn)子與鉭絲的孔軸裝配采用的是基于四軸精... 

【文章來源】：華北理工大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

靜電陀螺儀Fig.1Electrostaticgyroscope

第1章緒論-3-靜電陀螺儀球形轉(zhuǎn)子工作在近乎真空的環(huán)境中，在此條件下球形轉(zhuǎn)子除了受到靜電支撐力的作用外不受其它任何力的作用，球轉(zhuǎn)子以超高速度繞慣性主軸旋轉(zhuǎn)，在其他方向上位移為零保持不動。為了實現(xiàn)上述球轉(zhuǎn)子的工作狀態(tài)，靜電陀螺儀的各個主要組成部件應(yīng)滿足以下條件：1）球形轉(zhuǎn)子。球轉(zhuǎn)子的材料必須選擇是剛度高、密度低、物理化學(xué)穩(wěn)定性好、無剩磁的導(dǎo)電金屬，在加工成型后質(zhì)量平衡度要高，球轉(zhuǎn)子進(jìn)入到工作旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下應(yīng)具有理想的球形度。2）電極殼體。電極殼體一定要選擇物理化學(xué)穩(wěn)定性好、散熱快、絕緣絕磁的非金屬材料，上下兩個碗狀殼體合并后的內(nèi)球面應(yīng)保證較高的球形度與較小的表面粗糙度。3）靜電支撐系統(tǒng)。靜電支撐系統(tǒng)應(yīng)具有無限的支撐剛度，并且形成的靜電支撐力在各個方向上均指向球轉(zhuǎn)子中心。4）真空維持系統(tǒng)。上下電極殼體合并后，要確保殼體內(nèi)無限接近真空下的氣體壓力。圖2靜電干擾力矩與誤差來源Fig.2Electrostaticinterferencemomentanderrorsource

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-12-現(xiàn)主要對以下兩種實心球轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析：第一種球轉(zhuǎn)子的內(nèi)部構(gòu)造是在直徑10mm金屬鈹球的中鑲嵌三根空間位置如圖3所示的鉭絲，在加工制造過程中要精確保證鉭絲位置從而確保球轉(zhuǎn)子的質(zhì)量平衡度，以形成慣性主軸，三根鉭絲空間內(nèi)相互平行且相互夾角為120°，如圖3。（a）俯視圖（b）左視圖圖3三根鉭絲相互平行的球轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)Fig.3Threetantalumwiresareparalleltoeachother另一種結(jié)構(gòu)是在金屬鈹球中加入三根鉭絲如圖4所示，其中的三根鉭絲位置分布參考四軸球體研磨機的四根軸線，任意兩根鉭絲間夾角為109.4712°，三根鉭絲匯交于球心，每根鉭絲與H軸垂直的平面間的夾角均為19.4712°，三根鉭絲在與H軸垂直的平面上影射后相互間夾角為120°，從而形成圖示位置的慣性主軸[22]。（a）俯視圖（b）左視圖圖4三根鉭絲具有夾角的球轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)Fig.4Threetantalumwireshaveanangularballrotorstructure

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于機器視覺和力反饋的自動裝配技術(shù)研究[J]. 徐遠(yuǎn),宋愛國,李會軍.  測控技術(shù). 2019(04)
[2]慣性導(dǎo)航技術(shù)介紹及應(yīng)用發(fā)展研究[J]. 譚鵬輝.  科技視界. 2016(12)
[3]薄壁環(huán)形件用激光打孔夾具結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J]. 朱立云,孟憲國,劉金華,邱兆峰.  中國新技術(shù)新產(chǎn)品. 2016(05)
[4]鈦球表面研磨技術(shù)研究[J]. 謝軍,黃燕華,李朝陽,張海軍,李國,宋成偉,魏勝,張昭瑞.  強激光與粒子束. 2015(07)
[5]高功率皮秒紫外激光器新進(jìn)展[J]. 毛小潔.  中國光學(xué). 2015(02)
[6]國外鈹材應(yīng)用與加工進(jìn)展[J]. 王銳,王長青,趙春陽.  導(dǎo)航與控制. 2015(01)
[7]現(xiàn)代機械制造工藝及精密加工技術(shù)的應(yīng)用分析[J]. 何亞南.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2014(28)
[8]國內(nèi)外鈹及含鈹材料的研究進(jìn)展[J]. 許德美,秦高梧,李峰,王戰(zhàn)宏,鐘景明,何季麟,何力軍.  中國有色金屬學(xué)報. 2014(05)
[9]精密陶瓷球體研磨過程中材料去除模型的研究[J]. 郁煒,呂冰海,袁巨龍.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2014(02)
[10]現(xiàn)代機械制造工藝及精密加工技術(shù)研究[J]. 王越,王乾,王明紅,杜向陽.  科技創(chuàng)業(yè)家. 2013(14)

碩士論文
[1]基于皮秒激光的高深徑比晶圓微孔加工方法與實驗[D]. 陳偉帆.廣東工業(yè)大學(xué) 2018
[2]靜電陀螺儀空心鈹轉(zhuǎn)子動態(tài)特性分析[D]. 石楠.華北理工大學(xué) 2015
[3]靜電陀螺儀長球形空心鈹轉(zhuǎn)子研磨技術(shù)[D]. 王凌霄.河北聯(lián)合大學(xué) 2014
[4]靜電陀螺儀空心鈹轉(zhuǎn)子的形態(tài)研究[D]. 李勇.河北理工大學(xué) 2008



本文編號：3117200