挠性陀螺柔性器件装配关键技术研究

摘要

陀螺装配在陀螺仪的制造和应用领域具有广泛的应用前景。本课题针对挠性陀螺结构、刚度、装配误差模型、装配策略等问题进行了深入的分析和研究，建立挠性陀螺装配实验系统，为挠性陀螺自动化、高精度组装奠定了基础。
　　本文采用整体刚度法，进行了挠性陀螺接头刚度的分析。首先对挠性陀螺接头进行了模型建立，根据挠性接头的正弹性系数计算公式，通过实际测量得到的接头几何参数计算挠性接头正弹性系数，为陀螺装配后达到调谐状态提供了理论依据。通过对接头整体等刚度的分析，提出了装配中要严格保证接头尺寸匹配的要求，对接头选配和装配指标的保证具有指导意义。
　　在对动力调谐陀螺刚度和漂移误差分析的基础上，建立了由内外挠性接头装配所形成的十字型铰链模型，并利用伪刚度理论对该模型进行了分析，得出了内外挠性接头两铰链的相对位置关系对十字型铰链模型的影响曲线。通过影响曲线的分析，给出了内外接头铰链方位偏差对十字铰链模型刚度的影响程度，而模型刚度变化则对整个陀螺的装配精度提出了同轴和正交的要求，对整个陀螺仪的装配和调试起到了指导作用。
　　建立了显微视觉系统，对挠性接头的细颈尺寸和分布情况进行了检测计算，检验接头加工质量。在装配过程中对接头细颈铰链图像进行实时检测，指导装配过程，从而保证装配指标满足要求。
　　根据分析得出的装配关键指标，建立了基于显微视觉结合力传感检测技术的装配系统。采用视觉系统对装配中接头的正交性偏差进行检测；利用精密定位和力传感技术对装配径向偏差进行调整；通过压电陶瓷驱动实现接头轴向对中。最后进行了初步的装配实验，结果各项指标均满足装配要求。
　　本文的研究成果不仅可用于挠性接头装配应用中，也可对接头的加工质量进行检验，为接头的加工和装配都提供了可以借鉴的理论和实践经验。

目录

挠性陀螺柔性器件装配关键技术研究

RESEARCH ON ASSEMBLY KEY TECHNOLOGY OF FLEXIBLE GYRO JOINTS

摘要

Abstract

绪论

1.1 课题背景及选题意义

1.2 挠性陀螺装配概况

1.2.1 挠性陀螺与挠性支承的发展

1.2.2 挠性陀螺装配问题

1.3 国内外微装配研究发展状况

1.4 论文主要研究内容

第2章 挠性陀螺结构及误差分析

2.1 引言

2.2 挠性陀螺结构特点

2.2.1 挠性接头结构

2.2.2 多平衡环挠性接头

2.3 陀螺漂移误差分析

2.3.1 自转轴角偏移引起的漂移误差

2.3.2 不等弹性引起的漂移误差

2.3.3 角振动引起的漂移误差

2.3.4 质心偏移引起的漂移误差

2.4 陀螺结构和误差对装配的要求

2.5 本章小结

第3章 挠性陀螺装配力学模型建立和分析

3.1 引言

3.2 挠性陀螺接头装配刚度模型

3.2.1 挠性接头刚度分析

3.2.2 装配体刚度计算分析

3.3 十字铰链模型

3.3.1 伪刚度体理论

3.3.2 模型分析

3.4 本章小结

第4章 柔性铰链分布情况识别与检测方法

4.1 引言

4.2 挠性陀螺柔性铰链分布情况

4.3 铰链分布检测

4.3.1 铰链分布情况图像检测方法

4.3.2 铰链分布情况图像检测结果

4.4 铰链刚度情况的有限元分析

4.5 本章小结

第5章 挠性陀螺接头装配系统及实验

5.1 引言

5.2 装配方法

5.2.1 径向装配策略

5.2.2 铰链正交调整策略

5.2.3 轴向装配策略

5.3 系统总体结构

5.4 装配实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致谢