專利名稱：一種小型整體式撓性接頭及微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型整體式撓性接頭及利用該整體式撓性接頭組成的微型 大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀，該動(dòng)調(diào)陀螺儀可用以檢測(cè)運(yùn)動(dòng)載體的角速度和角度增量， 作為運(yùn)動(dòng)載體的姿態(tài)敏感器件。
背景技術(shù)：
撓性接頭是動(dòng)調(diào)陀螺儀的關(guān)4建部件，又稱撓性支承，由平衡環(huán)、 一對(duì)內(nèi)撓 性桿和一對(duì)外撓性桿組成，內(nèi)撓性桿將陀螺儀平衡環(huán)與驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)系起來，外撓 性桿將平衡環(huán)與轉(zhuǎn)子聯(lián)系起來。撓性接頭傳遞驅(qū)動(dòng)軸加給陀螺轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力矩， 使陀螺轉(zhuǎn)子繞內(nèi)、外扭桿具有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，平衡環(huán)所產(chǎn)生的動(dòng)力補(bǔ)償力矩可以 抵消撓性桿的正彈性力矩。2005年第三期的《航天制造技術(shù)》發(fā)表的《撓性接 頭剛度的有限元?jiǎng)偠扔?jì)算》指出撓性接頭角位移剛度計(jì)算的準(zhǔn)確程度直接影響 著調(diào)諧陀螺儀的設(shè)計(jì)，可以把撓性桿等效為某種桿件，對(duì)它進(jìn)行抗彎或抗扭的
林士鄂編著的《動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀》 一書指出撓性接頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和 剛度，以保證在線加速、振動(dòng)、沖擊情況下轉(zhuǎn)子質(zhì)心不偏離支承中心，應(yīng)具有 盡可能低的角位移剛度K0、盡可能高的品質(zhì)因數(shù)Fm,減小正交漂移系數(shù)，滿足 陀螺儀精度要求。撓性接頭材料的選取直接影響撓性接頭的剛度和耐力學(xué)環(huán)境 能力，可以把材料的許用應(yīng)力對(duì)彈性模量的比值當(dāng)作材料的質(zhì)量指標(biāo)，應(yīng)從這 幾個(gè)方面考慮材料的穩(wěn)定性，對(duì)于慣導(dǎo)級(jí)陀螺儀，要求變形的穩(wěn)定值范圍為 (1~10) xicr6;具有高的許用應(yīng)力〔a〕，以便在一定承載能力下使接頭尺寸 為最??；具有低的彈性模量E,彈性模量溫度系數(shù)要低，要求為恒彈性材料； 材料的阻尼系數(shù)5要小，常用材料為彈性合金馬氏體時(shí)效鋼。
目前獲得廣泛應(yīng)用的撓性接頭多為分離式結(jié)構(gòu)，其平衡環(huán)、內(nèi)、外撓性桿接的方式聯(lián)結(jié)在一起，組合時(shí)撓性桿容易受力變 性，增大了正交漂移系數(shù)，組合精度難于保證，定位與固定在工藝上仍有一定 難度，組裝應(yīng)力使漂移系數(shù)穩(wěn)定性差，同時(shí)可靠性降低，將影響陀螺儀耐力學(xué) 環(huán)境能力。
動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀是兩自由度撓性支承陀螺儀，其轉(zhuǎn)子經(jīng)撓性支承與電機(jī)驅(qū) 動(dòng)軸連接，并在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，相對(duì)殼體作高速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)動(dòng)調(diào)陀螺儀在調(diào)諧轉(zhuǎn) 速下工作時(shí)，撓性接頭的彈性恢復(fù)力矩可以完全被平衡環(huán)振蕩運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力 反彈性力矩所抵消。這時(shí)陀螺儀轉(zhuǎn)子將穩(wěn)定在慣性空間，成為不受約束的自由 轉(zhuǎn)子。在捷聯(lián)慣測(cè)組合系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)，陀螺儀與伺服回路組成閉合系統(tǒng)，在力矩 器產(chǎn)生的力矩驅(qū)動(dòng)下，陀螺轉(zhuǎn)子跟蹤儀表殼體運(yùn)動(dòng)，分別測(cè)量沿陀螺儀兩輸出
軸的加矩電流(或經(jīng)I/F變換為脈沖頻率)值，則可分別測(cè)得儀表殼體繞相應(yīng) 輸入軸相對(duì)慣性空間的運(yùn)動(dòng)角速度，經(jīng)捷聯(lián)解算即可得到運(yùn)載體的角速度。
現(xiàn)有動(dòng)調(diào)陀螺儀存在功耗大、體積大、重量大的缺點(diǎn)，陀螺儀體積小、精 度高、測(cè)量范圍廣等要求較難同時(shí)滿足，撓性接頭由內(nèi)、外撓性接頭組和而成， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組合困難，不易加工，耐力學(xué)環(huán)境能力低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種小型整體式撓 性接頭及利用該整體式撓性接頭組成的微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀。
小型整體式撓性接頭由一塊彈性材料制作而成，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免 了內(nèi)、外撓性接頭的焊接環(huán)節(jié)，提高了撓性接頭的加工精度。
微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀采用啞鈴式對(duì)稱結(jié)構(gòu)， 一端為陀螺儀轉(zhuǎn)動(dòng)部分，另 一端為驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分，小型整體式撓性接頭將陀螺儀轉(zhuǎn)動(dòng)部分和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分 進(jìn)行連接，減小了動(dòng)調(diào)陀螺儀的體積，提高了陀螺儀耐力學(xué)環(huán)境能力，提高了 陀螺4義的測(cè)量精度。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為 一種小型整體式撓性接頭，由整體彈性材料制 成，包括上環(huán)、平衡環(huán)和下環(huán)三部分，上環(huán)為法蘭盤結(jié)構(gòu)，法蘭盤中心加工成
5一個(gè)帶有螺紋的內(nèi)孔，平衡環(huán)為筒狀結(jié)構(gòu)，平衡環(huán)的外壁均布四對(duì)直徑相同的
通孔，每對(duì)通孔之間互呈90度分布，其中第一對(duì)通孔與第三對(duì)通孔相對(duì)平衡 環(huán)的軸線呈180度對(duì)稱，第二對(duì)通孔與第四對(duì)通孔相對(duì)平衡環(huán)的軸線呈180度 對(duì)稱，第一對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第三對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線與平 衡環(huán)軸向之間的夾角均為135度，第二對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第四對(duì)通 孔兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為45度，四對(duì)通孔兩孔之 間各形成一組細(xì)徑，第 一對(duì)通孔中的第 一通孔與第三對(duì)通孔中的第六通孔之間、 第 一對(duì)通孔中的第二通孔與第三對(duì)通孔中的第五通孔之間、第二對(duì)通孔中的第 三通孔與第四對(duì)通孔中的第八通孔之間、第二對(duì)通孔中的第四通孔與第四對(duì)通 孔中的第七通孔之間均通過通槽相連通，下環(huán)為"T"型結(jié)構(gòu)，下環(huán)的中心加 工有內(nèi)螺紋用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)，外部加工有外螺紋用于和動(dòng) 調(diào)陀螺儀的限制環(huán)聯(lián)結(jié)。
一種微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀，主要包括單邊開口飛輪、磁鋼環(huán)組件、隔磁環(huán)、 導(dǎo)磁環(huán)、整體式撓性接頭、調(diào)整平^"環(huán)、限止環(huán)、調(diào)諧桿、力矩器骨架、力矩 器線圈、磁芯、傳感器線圏、絕緣子、底座、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、驅(qū)動(dòng)軸、 上軸承、下軸承、擋板、內(nèi)軸套、外軸套、螺帽，底座將動(dòng)調(diào)陀螺儀分為電機(jī) 驅(qū)動(dòng)部分和陀螺儀轉(zhuǎn)子部分，其中；茲鋼環(huán)組件、隔f茲環(huán)、導(dǎo)》茲環(huán)順序粘接在單 邊開口飛輪上組成陀螺儀轉(zhuǎn)子部分，整體式撓性接頭的上環(huán)與單邊開口飛輪相 連，下環(huán)通過驅(qū)動(dòng)軸與電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分相連，調(diào)諧桿安裝在調(diào)整平衡環(huán)內(nèi)后整體 粘接在整體式撓性接頭內(nèi)部、限止環(huán)粘接在整體式撓性接頭外部，整體式撓性 接頭的平衡環(huán)部分、調(diào)整平衡環(huán)、調(diào)諧桿共同組成撓性調(diào)諧裝置，力矩器線圏 粘貼于力矩器骨架上組成力矩器組件并位于陀螺一f義轉(zhuǎn)子內(nèi)，力矩器組件整體固 定在底座上，傳感器線圈粘貼于磁芯上并固定在底座上，傳感器線圈與導(dǎo)磁環(huán) 構(gòu)成電感式傳感器，擋板、上軸承、內(nèi)軸套、外軸套、下軸承固定在支座和驅(qū) 動(dòng)軸之間構(gòu)成驅(qū)動(dòng)軸的支撐機(jī)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子通過螺帽固定安裝在驅(qū)動(dòng)軸一端帶 動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)定子固定在底座上，絕緣子用于將力矩器組件、電感式傳感器和電機(jī)信號(hào)線引出。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于
(1 )本發(fā)明的小型整體式撓性接頭由一塊彈性材料加工而成，將平衡環(huán)、 上環(huán)、下環(huán)固聯(lián)在一起，避免了上、下環(huán)的焊接環(huán)節(jié)，解決了撓性接頭加工難 度大，精度難保證，耐力學(xué)環(huán)境能力差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，可以減小正交漂移 系數(shù)，提高漂移系數(shù)穩(wěn)定性。
(2 )本發(fā)明的動(dòng)調(diào)陀螺儀由于采用啞鈴式對(duì)稱結(jié)構(gòu)， 一端為陀螺儀轉(zhuǎn)動(dòng)部 分，另一端為電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，陀螺儀轉(zhuǎn)動(dòng)部分和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的連接采用小型 整體式撓性接頭，該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)組合式撓性接頭相比，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，避免了上、 下?lián)闲灾С薪M合，將該小型撓性接頭應(yīng)用于動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀，使得動(dòng)力調(diào)諧陀 螺儀的外型尺寸可以由原來的cj)50x78mm縮小為0>28x34mm，并且可以減少 裝配誤差，縮短陀螺儀的加工周期，提高陀螺儀正交漂移系數(shù)的穩(wěn)定性和耐力 學(xué)環(huán)境能力。
(3) 調(diào)整平衡環(huán)和調(diào)諧桿采用高比重鴒基合金材料制成，材料密度高，為 18.5g/cm3，通過調(diào)整平衡環(huán)可以初步調(diào)節(jié)平衡環(huán)極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與赤道轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 進(jìn)而調(diào)整與調(diào)整平衡環(huán)螺紋連接的調(diào)諧桿，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)諧，方便可靠。
(4) 磁鋼環(huán)組件釆用八塊高磁能積銣鐵硼永磁合金N45M制作而成，提高 了氣隙磁密；單邊開口飛輪、隔磁環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)采用高飽和軟磁材料1J50制作， 形成良好磁路，以減小漏磁，提高主氣息》茲通密度；
(5) 力矩器骨架采用氮化鋁高導(dǎo)熱材料，力矩器線圈使用耐高溫漆包線繞 制線圈，提高散熱能力，改善大速率下大電流帶來的熱效應(yīng)，提高陀螺儀速率 線性度精度，陀螺儀靜態(tài)測(cè)量精度小于0.17h,最大測(cè)量范圍為3007s。
(6) 驅(qū)動(dòng)軸支承裝置采用C106093A2微型滾珠軸承，軸承尺寸小，摩擦 力矩小，使驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用內(nèi)、外軸套高度差調(diào)整軸承承受的預(yù)緊力， 提高軸系結(jié)構(gòu)剛度，提高陀螺儀耐力學(xué)環(huán)境性能。


圖1為整體式撓性接頭的立體圖； 圖2為整體式撓性接頭的主視圖； 圖3為圖1的剖面圖4為圖2的剖面圖，截取剖面與圖3相差90。； 圖5為撓性接頭平衡環(huán)部分的側(cè)面展開圖； 圖6為動(dòng)調(diào)陀螺^f義的組成結(jié)構(gòu)圖； 圖7為動(dòng)調(diào)陀螺儀中調(diào)整平衡環(huán)的外形圖； 圖8為動(dòng)調(diào)陀螺儀中力矩器定圈組件組成結(jié)構(gòu)圖； 圖9為動(dòng)調(diào)陀螺儀中陀螺儀轉(zhuǎn)子部分組成結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 如圖1、 2、 3、 4所示，小型撓性接頭由整體彈性材料制成，其結(jié)構(gòu)包括 上環(huán)101、平衡環(huán)102和下環(huán)103三部分組成，調(diào)整環(huán)102為筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部 用于放置調(diào)整平衡環(huán)，平衡環(huán)102外壁均布四對(duì)通孔104,每對(duì)通孔之間互呈 90度分布，每個(gè)通孔的直徑為03mm。如圖5所示，四對(duì)通孔104分別為第 一通孔401、第二通孔402、第三通孔403、第四通孔404、第五通孔405、第 六通孔406、第七通孔407、第八通孔408，其中第一通孔401與第二通孔402 作為第一對(duì)通孔，第三通孔403與第四通孔404作為第二對(duì)通孔，第五通孔 405與第六通孔406作為第三對(duì)通孔，第七通孔407與第八通孔408作為第四 對(duì)通孔，其中第一對(duì)通孔與第三對(duì)通孔沿調(diào)整環(huán)的軸線呈180度對(duì)稱，第二對(duì) 通孔與第四對(duì)通孔沿調(diào)整環(huán)的軸線呈180度對(duì)稱，第一對(duì)通孔與第二對(duì)通孔、 第二對(duì)通孔與第三對(duì)通孔、第三對(duì)通孔與第四對(duì)通孔、第四對(duì)通孔與第一對(duì)通 孔相互垂直。其中第一通孔401與第二通孔402兩孔之間的圓心連線和第五通 孔405與第六通孔406兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為135 度，并在兩孔之間形成一組0.03mm寬度的細(xì)徑5，其中第三通孔403與第四 通孔404兩孔之間的圓心連線和第七通孔407與第/\通孔408兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為45度，并在兩孔之間形成一組0.03mm寬 度的細(xì)徑5，四對(duì)通孔4共形成四組細(xì)徑5，四組細(xì)徑5中相臨的兩組互呈90°, 由于每組細(xì)徑均與平衡環(huán)2的軸向斜置45°,可同時(shí)承受徑向及軸向載荷，相 鄰兩組細(xì)頸垂直分布，可^f吏陀螺轉(zhuǎn)子繞相互正交的兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使陀螺儀具有 兩個(gè)自由度。四對(duì)通孔中每?jī)蓚€(gè)通孔通過一個(gè)寬度為0.35mm的通槽6相連通， 其中第一通孔401與第六通孔406相連通，第二通孔402與第五通孔405相 連通，第三通孔403與第八通孔408相連通，第四通孔404與第七通孔407 相連通，本實(shí)用新型的這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以減小陀螺儀正交漂移系數(shù)，降低動(dòng)態(tài) 誤差，更好的保證陀螺儀的耐力學(xué)環(huán)境能力。如圖4所示，上環(huán)1為一個(gè)法蘭 盤結(jié)構(gòu)，法蘭盤中心加工成一個(gè)用于安裝陀螺儀靜平衡螺帽的內(nèi)孔，內(nèi)孔加工 有M5螺紋，法蘭盤四周均布加工12個(gè)cM.4mm通孔，并將任意四個(gè)互成90 度的通孔加工成沉頭孔用于和陀螺儀飛輪聯(lián)結(jié)。如圖3和圖4所示，下環(huán)3為 "T"型結(jié)構(gòu)，下環(huán)3的外圓加工成M8螺紋，用于和動(dòng)調(diào)陀螺yf義的限制環(huán)聯(lián)結(jié)， 內(nèi)孔加工有M1.6螺紋，用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)。
'J、型整體式撓性接頭材料采用鈮基無磁性恒彈制成，該材料由鋼鐵研究總院 生產(chǎn)，通常使用3J33，材料彈性模量E較小，為1xl07~1.15x107g/mm2，減 小了撓性接頭角位移剛度Ko，提高了撓性接頭的靈敏度，陀螺儀正交漂移系數(shù) 小于4(。)/h/g，本實(shí)用新型由于避免了內(nèi)、外撓性接頭組合環(huán)節(jié)，可以提高 陀螺儀耐力學(xué)環(huán)境能力，陀螺儀耐沖擊大于50g，耐過載大于40g,耐隨機(jī)振 動(dòng)大于6g。本實(shí)用新型的撓性接頭外形尺寸為(J)8.5x9.5mm，為設(shè)計(jì)小型化陀 螺儀提供可行性。
如圖6所示，微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀采用啞鈴式結(jié)構(gòu)，包括前蓋1、單邊開 口飛輪2、磁鋼環(huán)組件3、隔磁環(huán)4、導(dǎo)磁環(huán)5、整體式撓性接頭6、調(diào)整平衡 環(huán)7、限止環(huán)8、調(diào)諧桿9、力矩器骨架10、力矩器線圏11、磁芯12、傳感器 線圏13、絕緣子14、底座15、電機(jī)定子16、電機(jī)轉(zhuǎn)子17、驅(qū)動(dòng)軸18、上軸 承19、下軸承20、擋板21、內(nèi)軸套22、外軸套23、螺帽24、螺母25、后蓋
926,底座15將動(dòng)調(diào)陀螺儀分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分和陀螺儀轉(zhuǎn)子部分，其中磁鋼環(huán) 組件3、隔磁環(huán)4、導(dǎo)磁環(huán)5順序粘接在單邊開口飛輪2上組成陀螺儀轉(zhuǎn)子部 分，整體式撓性接頭6的上環(huán)與單邊開口飛輪2相連，下環(huán)通過驅(qū)動(dòng)軸18與 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分相連，調(diào)諧桿9安裝在調(diào)整平衡環(huán)7內(nèi)后整體粘接在整體式撓性 接頭6內(nèi)部、限止環(huán)8粘接在整體式撓性接頭6外部，整體式撓性接頭6的平 衡環(huán)部分、調(diào)整平^f釺環(huán)7、限止環(huán)8和調(diào)諧桿9共同組成撓性調(diào)諧裝置，力矩 器線圏11粘貼于力矩器骨架10上組成力矩器組件并位于陀螺儀轉(zhuǎn)子內(nèi)，力矩 器組件整體固定在底座15上，傳感器線圈13粘貼于》茲芯12上并固定在底座 15上，傳感器線圈13與導(dǎo)磁環(huán)5構(gòu)成電感式傳感器，擋板21、上軸承19、 內(nèi)軸套22、外軸套23、下軸承20固定在支座15和驅(qū)動(dòng)軸18之間構(gòu)成驅(qū)動(dòng)軸 18的支撐機(jī)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子17通過螺帽24固定安裝在驅(qū)動(dòng)軸18 —端帶動(dòng)驅(qū)動(dòng) 軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)定子16固定在底座15上，絕緣子14用于將力矩器組件、電 感式傳感器和電機(jī)信號(hào)線引出。底座15在徑向方向通過玻璃燒結(jié)方式安裝了 16個(gè)絕緣子導(dǎo)電桿，絕緣子14為儀表內(nèi)部電氣部件與外部輸出插座的聯(lián)結(jié)裝 置；電機(jī)組件由電機(jī)定子16、電機(jī)轉(zhuǎn)子17、驅(qū)動(dòng)軸18、上軸承19、下軸承 20、擋板21、內(nèi)軸套22、外軸套23、螺帽24、螺母25組成，采用小型磁滯 電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為12000轉(zhuǎn)/分鐘，工作電流0.15A，同步時(shí)間小于10秒，慣 性時(shí)間8 ~ 15秒，電機(jī)支撐系統(tǒng)為一對(duì)背靠背安裝的C106093A2微型滾珠軸 承，該型號(hào)軸承洛陽(yáng)軸承研究所生產(chǎn)，軸承為含油軸承，可使用于120。C以下 的環(huán)境溫度，電機(jī)壽命可達(dá)到15000小時(shí)，該種型號(hào)的軸承尺寸小，摩擦力矩 小，使驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，使用內(nèi)、外軸套高度差調(diào)整軸承承受的預(yù)緊力，可以 提高軸系結(jié)構(gòu)剛度，提高陀螺儀耐力學(xué)環(huán)境性能。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸18通過整體式撓性接頭6與陀螺轉(zhuǎn)子相連，當(dāng)對(duì)電機(jī)定子16 激磁繞組通以三相交流電時(shí)，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，電機(jī)轉(zhuǎn) 子17連同驅(qū)動(dòng)軸18—起帶動(dòng)整體式撓性接頭6及陀螺轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)，電感 式傳感器測(cè)量出陀螺儀轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)角信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)前置放大器、伺服回路》文大解調(diào)后輸給力矩器線圈11，力矩器定圏與陀螺儀轉(zhuǎn)子上的磁鋼環(huán)組件3組成
永磁動(dòng)鐵式力矩器，可對(duì)陀螺施加必要的控制力矩。
如圖7所示，調(diào)整平衡環(huán)為"T"形結(jié)構(gòu)，采用高比重鴒基合金材料制成， 密度為18.5g/cm3，通過調(diào)整平衡環(huán)可以初步調(diào)節(jié)平衡環(huán)極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與赤道轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量，進(jìn)而調(diào)整與調(diào)整平衡環(huán)螺紋連接的調(diào)諧桿，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)諧，方便 可靠。
如圖8所示，陀螺儀力矩器定圈組件由力矩器骨架10、力矩器線圏11組 成，力矩器骨架10使用氮化鋁高導(dǎo)熱材料，力矩器線圏11使用耐高溫漆包線 繞制線圈，力矩器線圈11盡量增加力矩器線圈匝數(shù)，匝數(shù)達(dá)到160匝，線圈 的線徑cN0.1mm，這樣可以提高力矩器力矩系數(shù)，改善大速率下大電流帶來的 熱效應(yīng)，提高陀螺儀速率線性度精度，使陀螺儀靜態(tài)測(cè)量精度小于0.17h，最 大測(cè)量范圍為3007s。
如圖9所示，陀螺儀轉(zhuǎn)動(dòng)部分由單邊開口飛輪2、 ^茲鋼環(huán)組件3、隔磁環(huán)4、 導(dǎo)磁環(huán)5組成，飛輪2為單邊開口，結(jié)構(gòu)形式筒單，單邊開口飛輪2、隔磁環(huán) 4、導(dǎo)磁環(huán)5采用高飽和軟磁材料1J50制作，具有較好的綜合磁性能，初始導(dǎo) 磁率和最大導(dǎo)磁率較高，|i0.8〉 3. 5x103Gs/Oe, ia m > 2.5x104Gs/Oe，磁鋼環(huán) 組件3由八塊扇形磁鋼拼裝成磁環(huán)，采用高磁能積銣鐵硼永磁合金N45M材料， 徑向充磁。單邊開口飛輪2、隔磁環(huán)4和導(dǎo)磁環(huán)5可以形成良好磁路，以減小 漏磁，漏磁小于5Gs，提高主氣息磁通密度達(dá)到3900Gs,可以提高力矩器力 矩系數(shù)。
本發(fā)明未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種小型整體式撓性接頭，其特征在于由整體彈性材料制成，包括上環(huán)(101)、平衡環(huán)(102)和下環(huán)(103)三部分，上環(huán)(101)為法蘭盤結(jié)構(gòu)，法蘭盤中心加工成一個(gè)帶有螺紋的內(nèi)孔，平衡環(huán)(102)為筒狀結(jié)構(gòu)，平衡環(huán)(102)的外壁均布四對(duì)直徑相同的通孔(104)，每對(duì)通孔之間互呈90度分布，其中第一對(duì)通孔與第三對(duì)通孔相對(duì)平衡環(huán)(102)的軸線呈180度對(duì)稱，第二對(duì)通孔與第四對(duì)通孔相對(duì)平衡環(huán)(102)的軸線呈180度對(duì)稱，第一對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第三對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)(102)軸向之間的夾角均為135度，第二對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第四對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)(102)軸向之間的夾角均為45度，四對(duì)通孔兩孔之間各形成一組細(xì)徑(105)，第一對(duì)通孔中的第一通孔(401)與第三對(duì)通孔中的第六通孔(406)之間、第一對(duì)通孔中的第二通孔(402)與第三對(duì)通孔中的第五通孔(405)之間、第二對(duì)通孔中的第三通孔(403)與第四對(duì)通孔中的第八通孔(408)之間、第二對(duì)通孔中的第四通孔(404)與第四對(duì)通孔中的第七通孔(407)之間均通過通槽(106)相連通，下環(huán)(103)為“T”型結(jié)構(gòu)，下環(huán)(103)的中心加工有內(nèi)螺紋用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)，外部加工有外螺紋用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的限制環(huán)聯(lián)結(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型整體式撓性接頭，其特征在于所述 細(xì)徑(105)的寬度為0.03mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型整體式撓性接頭，其特征在于所述 通槽(106)的寬度為0,35mm。
4、 一種利用權(quán)利要求1所述小型整體式撓性接頭組成的微型大速率動(dòng)調(diào) 陀螺儀，其特征在于主要包括單邊開口飛輪(2)、》茲鋼環(huán)組件(3)、隔磁環(huán)(4 )、導(dǎo)磁環(huán)(5 )、整體式撓性接頭(6 )、調(diào)整平衡環(huán)(7 )、限止環(huán)(8 )、調(diào) 諧桿(9)、力矩器骨架(10)、力矩器線圈(11 )、磁芯(12)、傳感器線圏(13)、 絕緣子(14)、底座(15)、電機(jī)定子(16)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(17)、驅(qū)動(dòng)軸(18)、上軸承(19)、下軸承(20)、擋板(21)、內(nèi)軸套(22)、外軸套(23)、螺帽 (24),底座(15)將動(dòng)調(diào)陀螺儀分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分和陀螺儀轉(zhuǎn)子部分，其中 磁鋼環(huán)組件(3)、隔磁環(huán)(4)、導(dǎo)磁環(huán)(5)順序粘接在單邊開口飛輪(2)上 組成陀螺儀轉(zhuǎn)子部分，整體式撓性接頭(6)的上環(huán)與單邊開口飛4侖(2)相連， 下環(huán)通過驅(qū)動(dòng)軸(18)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分相連，調(diào)諧桿(9)安裝在調(diào)整平衡環(huán) (7)內(nèi)后整體粘接在整體式撓性接頭(6)內(nèi)部，限止環(huán)(8)粘接在整體式 撓性接頭(6)外部，整體式撓性接頭(6)的平衡環(huán)部分、調(diào)整平衡環(huán)(7)、 調(diào)諧桿(9)共同組成撓性調(diào)諧裝置，力矩器線圈(11 )粘貼于力矩器骨架(10) 上組成力矩器組件并位于陀螺儀轉(zhuǎn)子內(nèi)，力矩器組件整體固定在底座(15)上， 傳感器線圈(13)粘貼于磁芯(12)上并固定在底座(15)上，傳感器線圈(13) 與導(dǎo)磁環(huán)(5)構(gòu)成電感式傳感器，擋板(21)、上軸承(19)、內(nèi)軸套(22)、 外軸套(23)、下軸承(20)固定在支座(15)和驅(qū)動(dòng)軸(18)之間構(gòu)成驅(qū)動(dòng) 軸(18)的支撐機(jī)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子(17)通過螺帽(24)固定安裝在驅(qū)動(dòng)軸(18) 一端帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)定子(16)固定在底座(15)上，絕緣子(14) 用于將力矩器組件、電感式傳感器和電才幾信號(hào)線引出。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀，其特征在于所述的 調(diào)整平衡環(huán)(7)采用密度為18.5g/cmS的高比重鎢基合金材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀，其特征在于所述的 單邊開口飛輪(2)、隔磁環(huán)(4)、導(dǎo)磁環(huán)(5)釆用1J50軟磁材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀，其特征在于所述的 石茲鋼環(huán)組件(3)采用銣鐵硼7l^茲合金N45M材料。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀，其特征在于所述的 力矩器骨架(10)采用氮化鋁材料。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀，其特征在于所述的 上軸承(19)、下軸承(20)采用C106093A2微型含油滾珠軸承。
全文摘要
一種小型整體式撓性接頭及微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀，小型整體式撓性接頭由一塊彈性材料制作而成，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了內(nèi)、外撓性接頭的焊接環(huán)節(jié)，提高了撓性接頭的加工精度；利用該整體式撓性接頭組成的微型大速率動(dòng)調(diào)陀螺儀采用啞鈴式對(duì)稱結(jié)構(gòu)，一端為陀螺儀轉(zhuǎn)動(dòng)部分，另一端為驅(qū)動(dòng)電機(jī)部分，小型整體式撓性接頭將陀螺儀轉(zhuǎn)動(dòng)部分和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行連接，減小了動(dòng)調(diào)陀螺儀的體積，提高了陀螺儀耐力學(xué)環(huán)境能力，提高了陀螺儀的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01C19/04GK101634556SQ20091009108
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者關(guān)宇美, 劉朝霞, 孫奎強(qiáng), 張敏紅, 朱佩霞, 賢 楚, 胡寶余, 蔣蘇丹, 褚小青, 琪 鄒 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所