静电陀螺仪空心球形转子的动态变形分析
普通陀螺仪和光纤陀螺
一、 概述
绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺。通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它 是一个质量均匀分布的， 具有轴对称形状的刚体， 其几何对称轴就是它的自转轴， 而现在一般将能够测量相对惯性空间的角速度和角位移的装置称为陀螺。 陀螺是一种即使无外界参考信号也能探测出运载体本身姿态和状态变化的 内部传感器，其功能是测量运动体的角度、角速度和角加速度。陀螺仪有两大特 性， 即定轴性和进动性。 利用这两个特性就可在导弹等运载器的飞行过程中建立 不变的基准， 从而测量出运动体的姿态角和角速度。同时由加速度计测出其线加 速度，经过必要的积分运算和坐标变换，确定弹(箭)相对于基准坐标系的瞬时速 度和位置。 也就是说，可以利用陀螺的特性建立一个相对惯性空间的人工参考坐 标系，通过陀螺仪和加速度计测出运载器(包括火箭、导弹、潜艇、远程飞机、 宇航飞行器等)的旋转运动和直线运动信号，经计算机综合计算，并指令姿态控 制系统和推进系统，实现运载器的完全自主导航。
6. 光纤陀螺仪 第一代光学陀螺为激光陀螺，第二代光学陀螺是光纤陀螺。 光纤陀螺仪按照工作原理来分，可以分为干涉式光纤陀螺仪(I．FOG)、谐振 式光纤陀螺仪(R．FOG)和布里渊型光纤陀螺仪(B．FOG)。其中干涉型光纤陀螺仪 研究开发最早，技术最为成熟，属于第一代光纤陀螺。光纤陀螺仪的基础是萨格 奈克（Sagnac）效应。 萨格奈克效应
3. 静电陀螺仪 又称电浮陀螺。在金属球形空心转子的周围装有均匀分布的高压电极,对转 子形成静电场,用静电力支承高速旋转的转子。这种方式属于球形支承，转子不 仅能绕自转轴旋转， 同时也能绕垂直于自转轴的任何方向转动，故属自由转子陀 螺仪类型。静电场仅有吸力，转子离电极越近吸力就越大，这就使转子处于不稳 定状态。用一套支承电路改变转子所受的力，可使转子保持在中心位置。静电陀 螺仪采用非接触支承，不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低达 10 ～10 度/时。 它不能承受较大的冲击和振动。它的缺点是结构和制造工艺复杂，成本较高。 4. 挠性陀螺仪 转子装在弹性支承装置上的陀螺仪。 在挠性陀螺仪中应用较广的是动力调谐 挠性陀螺仪。它由内挠性杆、外挠性杆、平衡环、转子、驱动轴和电机等组成。 它靠平衡环扭摆运动时产生的动力反作用力矩(陀螺力矩)来平衡挠性杆支承产生 的弹性力矩，从而使转子成为一个无约束的自由转子，这种平衡就是调谐。挠性 陀螺仪是 60 年代迅速发展起来的惯性元件，它因结构简单、精度高(与液浮陀螺 相近)、成本低，在飞机和导弹上得到了广泛应用。 5. 激光陀螺仪 它的结构原理与上面几种陀螺仪完全不同。 激光陀螺实际上是一种环形激光 器， 没有高速旋转的机械转子， 但它利用激光技术测量物体相对于惯性空间的角 速度，具有速率陀螺仪的功能。激光陀螺仪的结构和工作是：用热膨胀系数极小 的材料制成三角形空腔。在空腔的各顶点分别安装三块反射镜，形成闭合光路。 腔体被抽成真空，充以氦氖气，并装设电极，形成激光发生器。激光发生器产生 两束射向相反的激光。 当环形激光器处于静止状态时，两束激光绕行一周的光程 相等，因而频率相同，两个频率之差(频差)为零，干涉条纹为零。当环形激光器 绕垂直于闭合光路平面的轴转动时，与转动方向一致的那束光的光程延长，波长 增大，频率降低;另一束光则相反，因而出现频差，形成干涉条纹。单位时间的 干涉条纹数正比于转动角速度。激光陀螺的漂移率低达 0.1～0.01 度/时，可靠性 高，不受线加速度等的影响，已在飞行器的惯性导航中得到应用，是很有发展前 途的新型陀螺仪。
陀螺仪的应用及发展_宋桂云
陀螺仪的应用及发展宋桂云(北京长征天民高科技有限公司,北京100076)摘 要:论述陀螺的发展现状和应用前景。
光纤陀螺是近几年发展最为迅速的陀螺品种,是发展的主要方向。
陀螺及其相关技术除航空航天导航的主要用途之外,还可广泛地应用于民用领域。
关键词:陀螺;制导;光纤;激光中图分类号:TD178;V241 5;TN256;TH744 5 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2002)04-0108-04收稿日期:2002-07-15作者简介:宋桂云(1967-),女,北京市人,工程师由于陀螺在任何环境下都具有自主导航能力的这一特性,自问世以来,就引起极大关注,一直被广泛地运用于航海、航空、航天、军事等领域,而且一直是各国重点发展的技术之一,发展迅速。
在科学技术突飞猛进的今天,与陀螺相关的技术,仍然是人们关注的焦点之一。
现在,陀螺及其相关技术已经在我国国民经济的各个部门(包括军用和民用)得到广泛运用,在矿产资源钻探和开采中也有它的踪迹,这一技术具有强大的生命力和广泛的应用前景。
1 陀螺的发展简史陀螺的原意为高速旋转的刚体,而现在一般将能够测量相对惯性空间的角速度和角位移的装置称为陀螺。
陀螺是一种即使无外界参考信号也能探测出运载体本身姿态和状态变化的内部传感器,其功能是敏感运动体的角度、角速度和角加速度。
利用陀螺的定轴性和进动性可测量运动体的姿态角(航向、俯仰、滚动),精确测量运动体的角运动,通过陀螺组成的惯性坐标系实现稳定惯性平台。
也就是说,可以利用陀螺的特性建立一个相对惯性空间的人工参考坐标系,通过精确的陀螺仪和加速度计测出运载器(包括火箭、导弹、潜艇、远程飞机、宇航飞行器等)的旋转运动和直线运动信号,经计算机综合计算,并指令姿态控制系统和推进系统,实现运载器的完全自主导航。
惯性制导技术第一次应用于第二次世界大战时德国的V-2火箭。
现代导弹、宇航飞行器等多采用惯性制导的方法。
1970年,我国人造地球卫星发射成功,其中也应用了惯性制导技术。
陀螺仪原理2运动方程
(s)
M x1 ( s )
反馈系统，如果前向通道有积 分环节，则其稳态特征一般主要 由反馈通道决定
1 1 Hs 1 Hs 2 2 J s J s x y
稳态响应，令上式中 s→0，则
M x1
Jy
H2
M x1
1 H
等效弹簧效应
进动效应
二自由度陀螺仪 系统模型：传递函数 2 J x s ( s) Hs ( s) M x1 ( s) 拉氏变换方程 2 J y s ( s) Hs ( s) M y ( s)
求解两个框架角α、β ，得到
H ( s) M x1 ( s) M y ( s) 2 2 2 2 JxJ ys H s( J x J y s H ) Jx H ( s) M y ( s) M x1 ( s) 2 2 2 2 JxJ ys H s( J x J y s H )
M cos H J x x H cos M y Jy
二自由度陀螺仪 运动方程：力矩投影
力矩的投影 ：Mx1 和 Mx 之间
M x1 M x cos M x M x1 / cos
代入前式，得到
M x1 cos H J x cos H cos M y Jy
1 J x s ( s) Hs ( s) J x 2 J y s ( s) Hs ( s) J y 1
2
求解α(s) 和β(s)，得到
/J 1 H 1 x ( s) J x J y s 2 H 2 s( J x J y s 2 H 2 ) s 2 H 2 / J x J y s( s 2 H 2 / J x J y ) 1 / J y H JxJ y 1 HJ x 1 1 (s) 2 2 2 2 2 2 2 J x J y s H s( J x J y s H ) s H / J x J y s( s H 2 / J x J y )
20陀螺PPT课件(2024)
15
惯性导航系统概述
01
惯性导航系统（INS）定义
一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。
2024/1/30
02
INS基本原理
利用陀螺仪和加速度计等惯性元件来测量运载体本身的加速度，经过积
分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。
03
INS特点
隐蔽性好、抗干扰能力强、数据更新率高，但存在误差积累问题。
24
VR/AR设备运动跟踪与姿态识别
头部跟踪
陀螺仪可实时检测用户头 部的角速度和加速度，实 现VR/AR设备中的头部跟 踪功能。
2024/1/30
手势识别
结合陀螺仪数据与图像识 别技术，可实现VR/AR设 备中的手势识别功能，增 强用户体验。
场景渲染
陀螺仪数据可用于优化 VR/AR场景中的渲染效果 ，提高画面流畅度和真实 感。
陀螺原理
当陀螺受到外力作用时，其自转轴将 绕某一固定点（支点）作进动，且进 动角速度与外力矩成正比，而与陀螺 的转动惯量成反比。
2024/1/30
4
陀螺分类及应用领域
2024/1/30
陀螺分类
根据工作原理和结构特点，陀螺 可分为机械陀螺、光学陀螺、微 机械陀螺和原子陀螺等。
应用领域
陀螺在航空、航天、航海、兵器 、汽车、机器人等领域有着广泛 的应用，如惯性导航、姿态控制 、稳定平台等。
21
典型案例分析：无人机飞行姿态稳定控制
无人机飞行姿态稳定控 制需求
陀螺仪在无人机姿态稳 定控制中应用
无人机姿态稳定控制效 果评估
无人机在飞行过程中需要保持稳定的 姿态，以确保其正常飞行并完成任务 。因此，需要通过稳定控制系统对无 人机的姿态进行控制。
陀螺基本特性的力学解释
F + FN + (− ma) = 0
(*)
将－ma用力的符号FI表示，称为质点的惯性力，即
FI = −ma
则(*)式在形式上可理解为质点在主动力F，约束力FN 和质点的惯性力FI的作用下处于平衡，即
F + FN + FI = 0
当非自由质点运动时，作用于质点上的主动力、约束 力与质点的惯性力在形式上组成一平衡力系，这就是 质点的达朗贝尔原理。
动量矩矢量总是沿着最短 途径向外力矩方向靠拢来 判断进动角速度的方向。
动量矩 H 在惯性空间的
转动角速度 ω
v =ω×H ω×H =M
陀螺仪产生进动的物理实质： 内因：动量矩 外因：外力矩试图改变动量矩方向
转子绕自转轴以等 角速度相对内环转动， 转子又连同内、外环 绕外环轴以等角速度 相对惯性空间转动。
M z = −Hωy
三、陀螺力矩
当外界施加力矩使陀 螺进动时，必然存在反 作用力矩，其大小相等, 方向与外力矩的方向相 反，且作用在给陀螺施 加力矩的物体上。
有力矩，必有反作用力矩，二者大小相等，方向相反, 且分别作用在两个不同的物体上 陀螺仪进动的反作用力矩，通常简称为“陀螺力矩”
ω ×=M
dH = 0 dt
即 H = 常数
动量矩矢量 H 与陀螺转子的自转轴近似重合
动量矩矢量 H 的方向不变亦即陀螺仪主轴
在空间的方位不变
当冲击力矩作用时，则根据动量矩定理 dH = M dt
dH = Mdt
dH → 0
H → 常数
在冲击力矩作用下，陀螺仪主轴在空间的位置 没有明显的改变。
冲击力矩作用在转子未自转的陀螺仪上 内环绕力矩方向翻滚多周
惯性导航_第3章
武汉大学测绘学院 卫星应用研究所
它的核心部分为产生谐振运动的壳体(或
称谐振子)。谐振壳体有圆柱形和半球形 两种类型，目前后者应用较普遍。 半球谐振陀螺仪的随机漂移率可做到 0.005度/小时，可应用于炮弹的制导系 统中。
武汉大学测绘学院 卫星应用研究所
6.激光陀螺仪
早在1913年，法国科 学家萨格奈克 (Sagnac)提出一种 环形回路干涉仪，即 著名的萨格奈克干涉 仪，它成后来开发发 激光陀螺仪的基础。
陀螺仪— — 旋转的不倒翁
广义讲,凡是绕定点转动的刚体都可称为陀螺 仪;狭义讲,只有高速旋转的对称刚体,其自转轴 能在空间改变所指方向的才能成为应用的陀螺 仪。 1852年法国科学家傅科给陀螺仪定义为具有大 角动量的装置。陀螺(gyroscope)一词起源于 文明古国希腊,它含有“ 对称和旋转” 的意思,俄 语和英语中陀螺这一单词都是取自希腊语中的 译音,即含有“ 观察转动装置” 的意思。
武汉大学测绘学院 卫星应用研究所
常用的各种陀螺仪
自从框架式陀螺仪被应用到 工程实际后，为了减少支承 的干扰力矩，先后发展了下 列各种不同支承的陀螺仪， 此外还发展了没有转子和支 承等转动部件的光学陀螺 仪，例如激光陀螺仪、光纤 陀螺仪等已得到广泛应用。
1.液浮陀螺仪 2.气浮陀螺仪 3.静电陀螺仪 4.挠性陀螺仪 5.谐振式陀螺仪 6.激光陀螺仪 7.光纤陀螺仪
武汉大学测绘学院 卫星应用研究所
转子陀螺仪的组成与精度指标
在转子式陀螺仪中，最基本的元件包括下列 四种 : 1.陀螺转子及其驱动元件 2.万向支架 3.力矩器 4.角度传感器
武汉大学测绘学院 卫星应用研究所
机械转子陀螺仪-二自由度解析
如果外加力矩方向不断改变，大致可以用简谐函数描述
M x1 (t) M ox sin at
M x1 (s)
M ox a
s2
2 a
初始条件都为零时，陀螺频域输出响应为：
(s)
J y M oxa
(J x J y s2 H 2 )(s2
2 a
)
(s)
HM oxa
M y0 H
2
t
JeM y0 H2
2
JeM y0 H2
2
旋轮线：圆周运动（章动）和平移运动（进动）的合成。解释：
圆周运动线速度：J e M y0 H M y0 H 2 Je H
圆心移动速度：M y0 H
两种运动合成的结果：车轮无摩擦滚动——旋轮线
由此可以得到从 Mx1、My 分别到α 和β 的四个传递函数
改写分母项
J x J ys2
H2
J x J y (s2
H2 JxJy
)
JxJy
(s2
2 0
)
固有振荡频率
二自由度陀螺 脉冲响应：输入输出
冲击力矩的数学模型：脉冲函数，数值极大，时间极短，对 时间的积分是一个有限值
M x1(t) M x1 (t)
消去时间变量，得轨迹方程
2
1 0
2
1 0
2
轨迹圆，半径…圆心…频率…
二自由度陀螺 脉冲响应：计算例子
陀螺仪原理
英文名称：gyroscope定义：利用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。
利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪。
简介绕一个支点高速转动的刚体称为陀螺(top)。
通常所说的陀螺是特指对称陀螺，它是一个质量均匀分布的、具有轴对称形状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴。
由苍蝇后翅（退化为平衡棒）仿生得来。
在一定的初始条件和一定的外在力矩作用下，陀螺会在不停自转的同时，还绕着另一个固定的转轴不停地旋转，这就是陀螺的旋进(precession)，又称为回转效应(gyroscopic effect)。
陀螺旋进是日常生活中常见的现象，许多人小时候都玩过的陀螺就是一例。
陀螺仪人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪(gyroscope)，它在科学、技术、军事等各个领域有着广泛的应用。
比如：回转罗盘、定向指示仪、炮弹的翻转、陀螺的章动、地球在太阳（月球）引力矩作用下的旋进（岁差）等。
陀螺仪的种类很多，按用途来分，它可以分为传感陀螺仪和指示陀螺仪。
传感陀螺仪用于飞行体运动的自动控制系统中，作为水平、垂直、俯仰、航向和角速度传感器。
指示陀螺仪主要用于飞行状态的指示，作为驾驶和领航仪表使用。
现在的陀螺仪分为，压电陀螺仪，微机械陀螺仪，光纤陀螺仪，激光陀螺仪，都是电子式的，可以和加速度计，磁阻芯片，GPS，做成惯性导航控制系统。
结构基本上陀螺仪是一种机械装置，其主要部分是一个对旋转轴以极高角速度旋转的转子，转子装在一支架内；在通过转子中心轴XX1上加一内环架，那么陀螺仪就可环绕飞机两轴作自由运动；然后，在内环架外加上一外环架；这个陀螺仪有两个平衡环，可以环绕飞机三轴作自由运动，就是一个完整的太空陀螺仪(space gyro)。
历史早于874年，中国陕西省法门寺供奉佛指舍利的贡品中，曾出现过用陀螺仪制作的香囊1850年法国的物理学家莱昂·傅科（J.Foucault）为了研究地球自转，首先发现高速转动中的转子（rotor），由于惯性作用它的旋转轴永远指向一固定方向，他用希腊字gyro（旋转）和skopein（看）两字合为gyro scopei 一字来命名这种仪表。
陀螺仪振动陀螺
陀螺分解图 谐振子振型图 力发生器和传感器分布图
壳体谐振陀螺 振型偏转描述
谐振子分解： 谐振子分解：弹性质量环 激振、弹性变形： 激振、弹性变形： 圆 椭圆 圆 椭圆 长短轴反复交替 四波腹振型 基座转动前后， 基座转动前后，振型相对基座的偏转
振型相对惯性空间的旋转， 振型相对惯性空间的旋转，比基座滞后 了一个角度， 了一个角度，造成振型偏转
ψ = Kφ
或
ψ = K ∫ ω dt
K 标度因数。对于 4 波节振型，K≈0.3 标度因数。 波节振型， ≈
壳体谐振陀螺 振型运动分析
波腹位置的质点： 波腹位置的质点：沿径向振动 波节位置的质点： 波节位置的质点：沿切向振动 其它位置的质点： 其它位置的质点：两种振动合成 设波腹径向振幅 r0 波节处切向振幅 s0 则距波节θ 则距波节θ处：
Delco的三种型号半球谐振陀螺参数 Delco的三种型号半球谐振陀螺参数
其中Tm = 2ms 0Fra bibliotekx mωω n
& Jθ& + cθ& + kθ = Tm cos ω n t
假设音叉对中心轴的转动惯量为 J，阻力系数为 c，扭转刚度为 k，音 ， ， ， 叉绕中心轴的角位移为θ 叉绕中心轴的角位移为θ，可导出动力学方程
引入
得到
2 kJ && + 2ζω θ + ω 2θ = Tm cos ω t & θ 0 0 n J
壳体谐振陀螺
振动陀螺仪， 振动陀螺仪，工作部件是很薄的圆口 壳体， 壳体，基本原理是振型偏转 缘于布里安 1890 年的发现和分析 半球形的玻璃杯绕中心线旋转时， 半球形的玻璃杯绕中心线旋转时， 杯口振动的四波腹图案发生偏转 经分析，该现象源于苛氏效应 经分析， 该发现长期未引起注意，直到 1980年前后才被利用研制壳体谐振 年前后才被利用研制壳体谐振 陀螺仪。 陀螺仪。 核心部分：谐振子（ 核心部分：谐振子（一端约束一 端开口的薄壁壳体）， ），半球形或圆 端开口的薄壁壳体），半球形或圆 柱形
小型静电陀螺仪静电场基本干扰力矩分析
小型静电陀螺仪静电场基本干扰力矩分析2，辽宁大连1160003，辽宁大连116000摘要:静电场产生的基本干扰力矩是由于陀螺仪内部电荷与外部静电场之间的相互作用而产生的。
陀螺仪内部电荷在静电场的作用下受到电场力的作用，从而引起陀螺仪的旋转。
这种旋转力矩被称为干扰力矩，会对陀螺仪的稳定性和精度造成影响。
本文通过对小型静电陀螺仪静电场基本干扰力矩的分析，探讨了干扰力矩的产生机制以及对陀螺仪稳定性的影响。
通过实验测量和理论推导，得出了干扰力矩与陀螺仪电荷、距离、电场强度等因素之间的关系，并提出了降低干扰力矩的方法和策略。
本研究对于提高小型静电陀螺仪的稳定性和精度具有一定的指导意义。
关键词:小型静电陀螺仪；静电场；基本干扰力矩；稳定性；精度引言静电陀螺仪作为一种重要的惯性导航仪器，广泛应用于航天、导弹、飞机等领域。
然而，由于静电场的存在，陀螺仪会受到基本干扰力矩的影响，从而降低了其稳定性和精度。
因此，研究静电场基本干扰力矩的产生机制，并采取相应的措施来减小干扰效应，对于提高陀螺仪的性能具有重要意义。
1小型静电陀螺仪静电场基本干扰力矩与陀螺仪电荷的关系陀螺仪是一种通过自转实现稳定旋转的装置，而静电陀螺仪则利用了静电力的作用，使得陀螺仪能够在接触表面时保持自由旋转。
这是一种令人叹为观止的现象，而其中的关键即是来自陀螺仪电荷的影响。
在小型静电陀螺仪的设计中，它的底部通常会增加一个电荷，这个电荷会与地面或其他物体的电荷相互作用，产生静电场。
静电场的作用效果，在某种程度上，类似于重力对陀螺仪的作用，可以产生一个微小的干扰力矩。
当陀螺仪自身的旋转稳定性受到干扰时，这个静电场基本干扰力矩就能够发挥重要作用，将陀螺仪稳定在旋转中，使其保持平衡[1]。
而这个静电场基本干扰力矩与陀螺仪电荷之间的关系也是非常紧密的。
电荷的性质决定了它在静电场中的受力情况，不同的电荷之间会相互吸引或排斥，产生不同的力矩效果。
因此，当改变陀螺仪电荷的大小或者改变其正负性时，静电场基本干扰力矩也会随之改变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｌ引言
静 电陀 螺 倥星 一 种 自 由 转子 陀 螺 仪 ．它 的 基 本 原 理 是 利用 静 电场 的 静 电 吸力 使球 形 金 属 转 于 在 自由 悬 洋 状 态 下 高 速 旋转 ． 西而 从 车 消 除 了 机 械 摩 擦 ，可 以 获得 投 高 的 精 度 静 电 陀 螺 仪 已 成 为 当 今 国 际 公 认 的 具 有 最 高精 度 的惯性元件 ” 影 响 其 精 度 的 主要 误 差 之 一 是 漂 移 误 差 。
２转 子 的 动 态 变 形 分 析
（ ） 转子 结构 １ 球 转 于是 静 电陀 螺 仪 的核 心 元 件 ， 它的 品 质 优劣 和 精 度 高 低 ，将 直 接 影响 静 电 陀 螺倥 的 工 作 性 铯和 精 度 由 于静 电 陀 螺 电 场 的 支 承 力很 小 。在 比 较 容 易 达 到真 空 度 的 条 件 下 ， 可 以支 承 的 最大 质 量 为 ３ ｇ 因 而转 子 必 须根 轻 为此 静 电 ０， 陀螺 仪 的球 形 转 子 均用 低 密 度 金 属材 料 镀 制 成 ．并 且 将转 子 做成 空 球 壳 ， 空 心球 形 转 子 的 重 量 一般 不 超 过 ｌ 。转 动 Ｏ ｇ
惯量是描述质量分布状批 的一个重要参数，即刚悼做定轴转
动 的惯 性 量 度 。对 于 质量 一 定 的转 子 ，采 用 空 心结 构 也 可 以
增大转动惯量 由于转子工作时放置在高 真空的 陶瓷球 腔
内， 依靠 与 腔 内壁 电 极之 间 静 电 场产 生 的 吸 力 ． 转子 在 磁 场 作 用 下可 以无 物理 支 撑 而绕 其 极 轴 高 速旋 转 为 使转 子 有 一 个稳 定 的转 动 轴 ，必 须 有 一 个轴 的 转 动 惯量 较 大 昕 以在 赤
漂 移 误 差 主 要 来 辑 于 静 电 支 承 干 扰 力 矩 ． 而静 电 盘 承 于 扰 力矩 产 生 干 转 子 的 回 球 度 误 差 因此 ，要 提 高 静 电 陀 螺 倥 的 精 度 ．就 必 须 保 证 球 形 转 子 在工 作状 态 下 的 球 形 度 ．即 必 须 减 小转 予 的 圆球 度误 差 ．转 子 的 圆 球 度 差 （ ３个相 互 正交 截 面最 太 匮 度 误差 ）分 为静 态 匿 球 度 误 差 和 动 态 匮 球 度 曝差 静 态 圆球 度 混差 主要 山 工 艺 误 差 和 静 态变 形 组 成 动 态 圈球 度 误 差 即 为 转 子 高 速 旋 转 所 产 生 的 肖 心 变 形 减 小 加 工 ｒ艺 误 差 就 需 要 使 用 高 精 度 的 加 工 、 计 量 进备 ， 摸 索 新 的 ｊ ｒ艺 途 径 等 ．而 碱 小 转 子变 形 就 需 要仝 面 考 １ １ ¨ 虑 膨 响 转 子 蹙 Ｊ 各 种 因 素 并 对 其 变 形 进 行 精 确 计 算 ， 建 移的 取 恰 当 的 转 ｒ 构 形 状 因 此 ，球 形 转 子 的加 工 工 艺 以 及 结 溅 小 球 形转 子 的］ 作 变 形是 研 制 工 作 的 重 点 和难 点 ” 国 内有 少 作 者 剥 转 子 的 变 形 问 题 进 行 过 分 析 计 算 ， 程 雷 等 人 对 静 电 陀 螺 仪 实 心 转 子 的 变形 进 行 了 分 析 ；
道处加大转子壁 厚，即增加一个对称于转子极轴的赤道环 ，
使转 子 极 轴的 转 动 惯量 太 于 转 予 赤道 转 动 惯量 ，从 而 使转 子 绕 搔 轴 稳 定旋 转 。 转 子 的理 想 结 构 妞 图 ｌ 示 ，但 是 在 所
颜 明 、李 德 才 等 人 Ｉ 对 小 型 静 电 陀 螺 仪 转 子 （ 有 铜 柱 镶 的 空心 转 子 ） 的 变 形进 行 了 变 形 及 干 扰 力 矩 分 析 ；张 军 安 等 人 刈 变 心 转 子 静 电 陀 螺 议 转 于 材 料 及 结 构 进 行 丁理 对 静 电陀 螺 仪 空 心 球 形 转 子进 行
离 心 变 形 是 引 起 转 子 圆球 度 误 差 的 主 要 原 因之 一 。 当
维普资讯
与开 发
静 电陀螺仪 空心 球形 转 子的动 态 变形 分析
刘 瑞 歌 ，宋 锋。 ，刘 瑞 英
０ ｌＯ ） ７Ｏ １
（． 州学 院 自动 化 系， 山 东 滨 州 １ 滨 ２ ６０ ；２河 北 农 业 大 学 ， 河 北 保 定 ５６３ ．
沧 研 究 ： 刘 瑞 欧 等 』 、
了 静 态 变 形 和 一 态 变 形 分 析 本 文 埘 空 心 球 形 转 子 以 及 由 】 加 误 差 造 成 的 结 掏 不 对 称 的 转 子 ，进 行 了工 作状 态 下 的 有 限 元 分 析 ．模 拟 Ｉ 工 作 状 态 下 的转 子动 态离 心 变 形 ， 讨 臼 论 了 【 状 卷 下 的转 子 离心 变 形 对 圆球 度 的 影 响 ，提 出 了 怍 喊 小 和 朴 偿 圆 球 度 误 差 晌措 施 。
收稿 ¨Ｉ ：２Ｍ ｝ ｌ （ 一 ０ ｌ ：修 日期 ：２ （５ ］一 Ｊ ４ ８ ０Ｉ ８ ｌ ｔ －￣ ８
图 ｌ 转子结 掏
维普资讯
转 子 的 实 际 加 工 过 程 中 ，加 工 误 差 是 存 在 的 并 且 是 不 可 避
下 面 就 转速 ２ ０ ０／ ｉ 情 况 对 转子 进 行 分析 。对 于 转子 ４０ ｒｍ ｎ的 的 离 心 变 形 ， 即 使 采 用 高 强 度 的 材 料或 者 改 变 转 子 的 结 构 ，也 只能 减 少 其 变 形 量 ，不 能 够 消 除 。