陀螺转子动平衡校正系统与工艺研究

摘要

其他陀螺相比，动力调谐陀螺仪结构简单，体积小巧，重量轻，成本低廉，精度及可靠性高，功耗小，使用寿命长，因而广泛应用于飞机、舰艇以及航空航天等各种先进武器系统等设备的惯导系统中。挠性陀螺转子作为动力调谐陀螺仪的关键部件，其在高速运动下的动平衡指标是保障陀螺仪精度的重要保证。目前由于陀螺仪转子的结构尺寸及装配工艺限制，陀螺转子动平衡仍以人工调整为主，调整的效率及精度主要靠工人长期工作积累的经验保证且效率低下。为了提高动力调谐陀螺仪的使用精度以及提高陀螺转子动平衡的效率，设计制造出一台陀螺转子动平衡校正系统显得十分必要。
　　本系统主要包含以下部分：陀螺装夹模块、转子位置测量模块、转子动平衡校正模块、机器视觉模块以及工业计算机。陀螺装夹模块主要作用是在校正过程中固定陀螺仪，并通过自带的 owis升降平台保证转子轴径处调整螺纹孔与调整螺钉处于同一高度，为了消除转子转动给测量带来的不准确性还加入了气动夹紧装置，转子位置测量模块通过双位移传感器装置可有效测量转子实际位移量，转子动平衡校正模块主要通过拖拽调整螺钉实现转子移动，机器视觉模块用以实现调整螺纹孔的自动对准功能。基于labview图形化编程语言编写了转子动平衡校正设备的控制程序，实现各模块间的实时通讯。
　　在校正过程中发现由于转子与轴承端面间摩擦力较大，故而转子爬行现象明显，通过对整个校正系统建立二元振子模型，推导出其动力学表达式并以此得出影响转子爬行的主要因素。为了得出各主要影响因素对爬行现象的影响，利用Adams仿真软件对整个校正系统进行仿真分析，以此优化设计结构及校正工艺。通过在前后的设备上进行校正实验，验证了仿真结果的正确性，并在校正过程中有效减小爬行现象的产生。
　　本设备可实现陀螺转子动平衡的精密校正，其校正精度可达±0.5μm，满足调整要求，且调整效率明显高于人工手动调整，并且杜绝了手动调整过程中因调整螺钉旋转产生的碎屑问题，减小了对陀螺仪的污染，满足设计要求。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 挠性转子动平衡

1.3 微位移机构

1.4 摩擦及爬行现象

1.5 本文研究内容和章节安排

2 陀螺转子动平衡校正设备研制

2.1 动力调谐陀螺仪简介及动平衡校正原理

2.2 陀螺转子动平衡校正设备

2.3 动平衡校正设备控制系统

2.4 设备软件功能介绍

2.5 本章小结

3 转子爬行现象的理论及仿真分析

3.1 几种常见的爬行模型

3.2 转子动平衡校正系统摩擦模型

3.3 动平衡校正系统的Adams仿真分析

3.4 本章小结

4 动平衡校正设备及工艺优化

4.1 校正工艺优化

4.2 校正设备优化

4.3 动平衡校正实验

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢