新型转子式微陀螺球碟转子结构设计

摘要

微陀螺在当今社会发挥的作用越来越重要，其自身发展速度突飞猛进，但都存在一定的问题。其中，磁悬浮转子微陀螺由于利用涡流效应会产生发热问题，其转子侧向刚度低也限制了其转速的提高；而静电悬浮式陀螺虽然精度很高，但存在加工成本高，静电支撑所需电压过高等缺点。针对上述缺点及不足，本文主要从转子结构上进行突破，从而实现结构相对简单，成本低，转速高，精度高的新型陀螺仪。
　　本文通过液浮陀螺的基本相关原理提出全新的球碟式转子，利用SolidWorks、Ansys、Workbench、Fluent等软件通过对转子的建模，有限元分析及转子与定子间的摩擦情况，优化尺寸。用SolidWorks进行系统建模，初步设计尺寸，考察干涉等问题。用Ansys对转子自身进行有限元分析，施加边界条件，分别对转子所受应力，自身产生的应变，及其模态进行分析。考察该结构的可行性、证明其优越性。用Workbench及Fluent，分别考察转子定子间的滚动摩擦以及液体流动所产生的粘滞力，将两者结合分析，得出转子定子的间隙及浮液状况对转子高速转动时产生的摩擦阻力的影响。
　　最后结合上述结果优化设计出的转子尺寸。制作出结构简单，控制电路简化，方便加工，成本低廉的高精度陀螺仪。这将是陀螺发展的一个创新，并且对航空航天，武器，通信产生深远影响。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外悬浮式陀螺的研究现状及分析

1.3 本文的主要研究内容

第2章 新型转子式微陀螺的相关原理

2.1液浮式陀螺的基本原理

2.2哥氏效应

2.3 光滑表面转子所受的粘滞阻力

2.4模态分析理论

2.5本章小结

第3章 新型转子建模及有限元分析

3.1新型转子式微陀螺整体结构建模

3.2对转子进行应力、应变分析

3.3新型转子式微陀螺震动模态分析

3.4本章小结

第4章 转子定子间隙对摩擦情况的影响

4.1滚动摩擦产生的阻力矩

4. 2分析液体粘滞阻力

4.3 本章小结

结论

参考文献

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