静电陀螺仪实心铝铍转子结构及工艺技术
发布时间：2021-04-03 22:29
静电陀螺仪是目前实用的精度最高的陀螺仪,实心球转子是静电陀螺仪中最关键的部件。实心球转子的结构精度对静电陀螺仪的整体精度有着非常重要的影响。提高静电陀螺仪实心球转子的结构精度,需要从球转子的研磨加工、球转子内部结构形式的选择和球转子内部结构的加工与装配三个方面进行研究。静电陀螺仪实心球转子的研磨加工选用的研磨设备为四轴球体研磨机,该设备可以实现加工出精度达到球度0.05μm、表面粗糙度小于Ra0.01μm的10mm标准球体;静电陀螺仪实心球转子内部结构形式的选择是利用高等机构学中的坐标变换原理对常用结构的转动惯量误差进行计算分析,计算结果表明,内部镶嵌三根空间内相互平行钽丝形式的球转子转动惯量误差更小、结构精度更高;实心球转子上三个孔的加工采用的是激光打孔,加工设备为皮秒激光器配合四轴精密加工平台,四轴精密加工平台通过NX10.0进行三维建模设计,整个平台可以实现X、Y、Z轴三个方向上的精密移动和Z轴方向上的精密转动,通过输入坐标从而实现加工位置的定位,这种加工孔的方法的设计可以实现孔的位置精度在0.5μm以内,从而保证了惯性主轴的位置精度;实心球转子与钽丝的孔轴装配采用的是基于四轴精...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静电陀螺仪Fig.1Electrostaticgyroscope
第1章绪论-3-静电陀螺仪球形转子工作在近乎真空的环境中，在此条件下球形转子除了受到静电支撑力的作用外不受其它任何力的作用，球转子以超高速度绕惯性主轴旋转，在其他方向上位移为零保持不动。为了实现上述球转子的工作状态，静电陀螺仪的各个主要组成部件应满足以下条件：1）球形转子。球转子的材料必须选择是刚度高、密度低、物理化学稳定性好、无剩磁的导电金属，在加工成型后质量平衡度要高，球转子进入到工作旋转状态下应具有理想的球形度。2）电极壳体。电极壳体一定要选择物理化学稳定性好、散热快、绝缘绝磁的非金属材料，上下两个碗状壳体合并后的内球面应保证较高的球形度与较小的表面粗糙度。3）静电支撑系统。静电支撑系统应具有无限的支撑刚度，并且形成的静电支撑力在各个方向上均指向球转子中心。4）真空维持系统。上下电极壳体合并后，要确保壳体内无限接近真空下的气体压力。图2静电干扰力矩与误差来源Fig.2Electrostaticinterferencemomentanderrorsource
华北理工大学硕士学位论文-12-现主要对以下两种实心球转子结构进行分析：第一种球转子的内部构造是在直径10mm金属铍球的中镶嵌三根空间位置如图3所示的钽丝，在加工制造过程中要精确保证钽丝位置从而确保球转子的质量平衡度，以形成惯性主轴，三根钽丝空间内相互平行且相互夹角为120°，如图3。（a）俯视图（b）左视图图3三根钽丝相互平行的球转子结构Fig.3Threetantalumwiresareparalleltoeachother另一种结构是在金属铍球中加入三根钽丝如图4所示，其中的三根钽丝位置分布参考四轴球体研磨机的四根轴线，任意两根钽丝间夹角为109.4712°，三根钽丝汇交于球心，每根钽丝与H轴垂直的平面间的夹角均为19.4712°，三根钽丝在与H轴垂直的平面上影射后相互间夹角为120°，从而形成图示位置的惯性主轴[22]。（a）俯视图（b）左视图图4三根钽丝具有夹角的球转子结构Fig.4Threetantalumwireshaveanangularballrotorstructure
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于机器视觉和力反馈的自动装配技术研究[J]. 徐远,宋爱国,李会军. 测控技术. 2019(04)
[2]惯性导航技术介绍及应用发展研究[J]. 谭鹏辉. 科技视界. 2016(12)
[3]薄壁环形件用激光打孔夹具结构改进[J]. 朱立云,孟宪国,刘金华,邱兆峰. 中国新技术新产品. 2016(05)
[4]钛球表面研磨技术研究[J]. 谢军,黄燕华,李朝阳,张海军,李国,宋成伟,魏胜,张昭瑞. 强激光与粒子束. 2015(07)
[5]高功率皮秒紫外激光器新进展[J]. 毛小洁. 中国光学. 2015(02)
[6]国外铍材应用与加工进展[J]. 王锐,王长青,赵春阳. 导航与控制. 2015(01)
[7]现代机械制造工艺及精密加工技术的应用分析[J]. 何亚南. 科技创新与应用. 2014(28)
[8]国内外铍及含铍材料的研究进展[J]. 许德美,秦高梧,李峰,王战宏,钟景明,何季麟,何力军. 中国有色金属学报. 2014(05)
[9]精密陶瓷球体研磨过程中材料去除模型的研究[J]. 郁炜,吕冰海,袁巨龙. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(02)
[10]现代机械制造工艺及精密加工技术研究[J]. 王越,王乾,王明红,杜向阳. 科技创业家. 2013(14)
硕士论文
[1]基于皮秒激光的高深径比晶圆微孔加工方法与实验[D]. 陈伟帆.广东工业大学 2018
[2]静电陀螺仪空心铍转子动态特性分析[D]. 石楠.华北理工大学 2015
[3]静电陀螺仪长球形空心铍转子研磨技术[D]. 王凌霄.河北联合大学 2014
[4]静电陀螺仪空心铍转子的形态研究[D]. 李勇.河北理工大学 2008
本文编号：3117200
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静电陀螺仪Fig.1Electrostaticgyroscope
第1章绪论-3-静电陀螺仪球形转子工作在近乎真空的环境中，在此条件下球形转子除了受到静电支撑力的作用外不受其它任何力的作用，球转子以超高速度绕惯性主轴旋转，在其他方向上位移为零保持不动。为了实现上述球转子的工作状态，静电陀螺仪的各个主要组成部件应满足以下条件：1）球形转子。球转子的材料必须选择是刚度高、密度低、物理化学稳定性好、无剩磁的导电金属，在加工成型后质量平衡度要高，球转子进入到工作旋转状态下应具有理想的球形度。2）电极壳体。电极壳体一定要选择物理化学稳定性好、散热快、绝缘绝磁的非金属材料，上下两个碗状壳体合并后的内球面应保证较高的球形度与较小的表面粗糙度。3）静电支撑系统。静电支撑系统应具有无限的支撑刚度，并且形成的静电支撑力在各个方向上均指向球转子中心。4）真空维持系统。上下电极壳体合并后，要确保壳体内无限接近真空下的气体压力。图2静电干扰力矩与误差来源Fig.2Electrostaticinterferencemomentanderrorsource
华北理工大学硕士学位论文-12-现主要对以下两种实心球转子结构进行分析：第一种球转子的内部构造是在直径10mm金属铍球的中镶嵌三根空间位置如图3所示的钽丝，在加工制造过程中要精确保证钽丝位置从而确保球转子的质量平衡度，以形成惯性主轴，三根钽丝空间内相互平行且相互夹角为120°，如图3。（a）俯视图（b）左视图图3三根钽丝相互平行的球转子结构Fig.3Threetantalumwiresareparalleltoeachother另一种结构是在金属铍球中加入三根钽丝如图4所示，其中的三根钽丝位置分布参考四轴球体研磨机的四根轴线，任意两根钽丝间夹角为109.4712°，三根钽丝汇交于球心，每根钽丝与H轴垂直的平面间的夹角均为19.4712°，三根钽丝在与H轴垂直的平面上影射后相互间夹角为120°，从而形成图示位置的惯性主轴[22]。（a）俯视图（b）左视图图4三根钽丝具有夹角的球转子结构Fig.4Threetantalumwireshaveanangularballrotorstructure
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于机器视觉和力反馈的自动装配技术研究[J]. 徐远,宋爱国,李会军. 测控技术. 2019(04)
[2]惯性导航技术介绍及应用发展研究[J]. 谭鹏辉. 科技视界. 2016(12)
[3]薄壁环形件用激光打孔夹具结构改进[J]. 朱立云,孟宪国,刘金华,邱兆峰. 中国新技术新产品. 2016(05)
[4]钛球表面研磨技术研究[J]. 谢军,黄燕华,李朝阳,张海军,李国,宋成伟,魏胜,张昭瑞. 强激光与粒子束. 2015(07)
[5]高功率皮秒紫外激光器新进展[J]. 毛小洁. 中国光学. 2015(02)
[6]国外铍材应用与加工进展[J]. 王锐,王长青,赵春阳. 导航与控制. 2015(01)
[7]现代机械制造工艺及精密加工技术的应用分析[J]. 何亚南. 科技创新与应用. 2014(28)
[8]国内外铍及含铍材料的研究进展[J]. 许德美,秦高梧,李峰,王战宏,钟景明,何季麟,何力军. 中国有色金属学报. 2014(05)
[9]精密陶瓷球体研磨过程中材料去除模型的研究[J]. 郁炜,吕冰海,袁巨龙. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(02)
[10]现代机械制造工艺及精密加工技术研究[J]. 王越,王乾,王明红,杜向阳. 科技创业家. 2013(14)
硕士论文
[1]基于皮秒激光的高深径比晶圆微孔加工方法与实验[D]. 陈伟帆.广东工业大学 2018
[2]静电陀螺仪空心铍转子动态特性分析[D]. 石楠.华北理工大学 2015
[3]静电陀螺仪长球形空心铍转子研磨技术[D]. 王凌霄.河北联合大学 2014
[4]静电陀螺仪空心铍转子的形态研究[D]. 李勇.河北理工大学 2008
本文编号：3117200
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