一种小型整体式挠性接头及微型大速率动调陀螺仪制造技术

一种小型整体式挠性接头及微型大速率动调陀螺仪，小型整体式挠性接头由一块弹性材料制作而成，体积小、结构简单，避免了内、外挠性接头的焊接环节，提高了挠性接头的加工精度；利用该整体式挠性接头组成的微型大速率动调陀螺仪采用哑铃式对称结构，一端为陀螺仪转动部分，另一端为驱动电机部分，小型整体式挠性接头将陀螺仪转动部分和电机驱动部分进行连接，减小了动调陀螺仪的体积，提高了陀螺仪耐力学环境能力，提高了陀螺仪的测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种小型整体式挠性接头及利用该整体式挠性接头组成的微型 大速率动调陀螺仪，该动调陀螺仪可用以检测运动载体的角速度和角度增量， 作为运动载体的姿态敏感器件。
技术介绍
挠性接头是动调陀螺仪的关4建部件，又称挠性支承，由平衡环、 一对内挠 性杆和一对外挠性杆组成，内挠性杆将陀螺仪平衡环与驱动轴联系起来，外挠 性杆将平衡环与转子联系起来。挠性接头传递驱动轴加给陀螺转子的旋转力矩， 使陀螺转子绕内、外扭杆具有转动自由度，平衡环所产生的动力补偿力矩可以 抵消挠性杆的正弹性力矩。2005年第三期的《航天制造技术》发表的《挠性接 头刚度的有限元刚度计算》指出挠性接头角位移刚度计算的准确程度直接影响 着调谐陀螺仪的设计，可以把挠性杆等效为某种杆件，对它进行抗弯或抗扭的林士鄂编著的《动力调谐陀螺仪》 一书指出挠性接头应有足够的强度和 刚度，以保证在线加速、振动、沖击情况下转子质心不偏离支承中心，应具有 尽可能低的角位移刚度K0、尽可能高的品质因数Fm,减小正交漂移系数，满足 陀螺仪精度要求。挠性接头材料的选取直接影响挠性接头的刚度和耐力学环境 能力，可以把材料的许用应力对弹性模量的比值当作材料的质量指标，应从这 几个方面考虑材料的稳定性，对于惯导级陀螺仪，要求变形的稳定值范围为 (1~10) xicr6;具有高的许用应力〔a〕，以便在一定承载能力下使接头尺寸 为最小；具有低的弹性模量E,弹性模量温度系数要低，要求为恒弹性材料； 材料的阻尼系数5要小，常用材料为弹性合金马氏体时效钢。目前获得广泛应用的挠性接头多为分离式结构，其平衡环、内、外挠性杆接的方式联结在一起，组合时挠性杆容易受力变 性，增大了正交漂移系数，组合精度难于保证，定位与固定在工艺上仍有一定 难度，组装应力使漂移系数稳定性差，同时可靠性降低，将影响陀螺仪耐力学 环境能力。动力调谐陀螺仪是两自由度挠性支承陀螺仪，其转子经挠性支承与电机驱 动轴连接，并在电机的驱动下，相对壳体作高速转动。当动调陀螺仪在调谐转 速下工作时，挠性接头的弹性恢复力矩可以完全被平衡环振荡运动产生的动力 反弹性力矩所抵消。这时陀螺仪转子将稳定在惯性空间，成为不受约束的自由 转子。在捷联惯测组合系统应用时，陀螺仪与伺服回路组成闭合系统，在力矩 器产生的力矩驱动下，陀螺转子跟踪仪表壳体运动，分别测量沿陀螺仪两输出轴的加矩电流(或经I/F变换为脉冲频率)值，则可分别测得仪表壳体绕相应 输入轴相对惯性空间的运动角速度，经捷联解算即可得到运载体的角速度。现有动调陀螺仪存在功耗大、体积大、重量大的缺点，陀螺仪体积小、精 度高、测量范围广等要求较难同时满足，挠性接头由内、外挠性接头组和而成， 结构复杂，组合困难，不易加工，耐力学环境能力低。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种小型整体式挠 性接头及利用该整体式挠性接头组成的微型大速率动调陀螺仪。小型整体式挠性接头由一块弹性材料制作而成，体积小、结构简单，避免 了内、外挠性接头的焊接环节，提高了挠性接头的加工精度。微型大速率动调陀螺仪采用哑铃式对称结构， 一端为陀螺仪转动部分，另 一端为驱动电机部分，小型整体式挠性接头将陀螺仪转动部分和电机驱动部分 进行连接，减小了动调陀螺仪的体积，提高了陀螺仪耐力学环境能力，提高了 陀螺4义的测量精度。本专利技术的技术解决方案为 一种小型整体式挠性接头，由整体弹性材料制 成，包括上环、平衡环和下环三部分，上环为法兰盘结构，法兰盘中心加工成5一个带有螺紋的内孔，平衡环为筒状结构，平衡环的外壁均布四对直径相同的通孔，每对通孔之间互呈90度分布，其中第一对通孔与第三对通孔相对平衡 环的轴线呈180度对称，第二对通孔与第四对通孔相对平衡环的轴线呈180度 对称，第一对通孔两孔之间的圆心连线和第三对通孔两孔之间的圆心连线与平 衡环轴向之间的夹角均为135度，第二对通孔两孔之间的圓心连线和第四对通 孔两孔之间的圆心连线与平衡环轴向之间的夹角均为45度，四对通孔两孔之 间各形成一组细径，第 一对通孔中的第 一通孔与第三对通孔中的第六通孔之间、 第 一对通孔中的第二通孔与第三对通孔中的第五通孔之间、第二对通孔中的第 三通孔与第四对通孔中的第八通孔之间、第二对通孔中的第四通孔与第四对通 孔中的第七通孔之间均通过通槽相连通，下环为"T"型结构，下环的中心加 工有内螺紋用于和动调陀螺仪的电机驱动轴联结，外部加工有外螺紋用于和动 调陀螺仪的限制环联结。一种微型大速率动调陀螺仪，主要包括单边开口飞轮、磁钢环组件、隔磁环、 导磁环、整体式挠性接头、调整平^"环、限止环、调谐杆、力矩器骨架、力矩 器线圈、磁芯、传感器线圏、绝缘子、底座、电机定子、电机转子、驱动轴、 上轴承、下轴承、挡板、内轴套、外轴套、螺帽，底座将动调陀螺仪分为电机 驱动部分和陀螺仪转子部分，其中；兹钢环组件、隔f兹环、导》兹环顺序粘接在单 边开口飞轮上组成陀螺仪转子部分，整体式挠性接头的上环与单边开口飞轮相 连，下环通过驱动轴与电机驱动部分相连，调谐杆安装在调整平衡环内后整体 粘接在整体式挠性接头内部、限止环粘接在整体式挠性接头外部，整体式挠性 接头的平衡环部分、调整平衡环、调谐杆共同组成挠性调谐装置，力矩器线圏 粘贴于力矩器骨架上组成力矩器组件并位于陀螺一f义转子内，力矩器组件整体固 定在底座上，传感器线圈粘贴于磁芯上并固定在底座上，传感器线圈与导磁环 构成电感式传感器，挡板、上轴承、内轴套、外轴套、下轴承固定在支座和驱 动轴之间构成驱动轴的支撑机构，电机转子通过螺帽固定安装在驱动轴一端带 动驱动轴转动，电机定子固定在底座上，绝缘子用于将力矩器组件、电感式传感器和电机信号线引出。本专利技术与现有技术相比的优点在于(1 )本专利技术的小型整体式挠性接头由一块弹性材料加工而成，将平衡环、 上环、下环固联在一起，避免了上、下环的焊接环节，解决了挠性接头加工难 度大，精度难保证，耐力学环境能力差，结构复杂的问题，可以减小正交漂移 系数，提高漂移系数稳定性。(2 )本专利技术的动调陀螺仪由于采用哑铃式对称结构， 一端为陀螺仪转动部 分，另一端为电机驱动部分，陀螺仪转动部分和电机驱动部分的连接采用小型 整体式挠性接头，该结构与传统组合式挠性接头相比，结构更简单，避免了上、 下挠性支承组合，将该小型挠性接头应用于动力调谐陀螺仪，使得动力调谐陀 螺仪的外型尺寸可以由原来的cj)50x78mm缩小为0>28x34mm，并且可以减少 装配误差，缩短陀螺仪的加工周期，提高陀螺仪正交漂移系数的稳定性和耐力 学环境能力。(3) 调整平衡环和调谐杆采用高比重鴒基合金材料制成，材料密度高，为 18.5g/cm3，通过调整平衡环可以初步调节平衡环极转动惯量与赤道转动惯量， 进而调整与调整平衡环螺紋连接的调谐杆，可以实现精细调谐，方便可靠。(4) 磁钢环组件釆用八块高磁能积铷铁硼永磁合金N45M制作而成，提高 了气隙磁密；单边开口飞轮、隔磁环、导磁环采用高饱和软磁材料1J50制作， 形成良好磁路，以减小漏磁，提高主气息》兹通密度；(5) 力矩器骨架采用氮化铝高导热材料，力矩器线圈使用耐高温漆包线绕 制线圈，提高散热能力，改善大速率下大电流带来的热效应，提高陀螺仪速率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型整体式挠性接头，其特征在于：由整体弹性材料制成，包括上环（１０１）、平衡环（１０２）和下环（１０３）三部分，上环（１０１）为法兰盘结构，法兰盘中心加工成一个带有螺纹的内孔，平衡环（１０２）为筒状结构，平衡环（１０２）的外壁均布四对直径相同的通孔（１０４），每对通孔之间互呈９０度分布，其中第一对通孔与第三对通孔相对平衡环（１０２）的轴线呈１８０度对称，第二对通孔与第四对通孔相对平衡环（１０２）的轴线呈１８０度对称，第一对通孔两孔之间的圆心连线和第三对通孔两孔之间的圆心连线与平衡环（１０２）轴向之间的夹角均为１３５度，第二对通孔两孔之间的圆心连线和第四对通孔两孔之间的圆心连线与平衡环（１０２）轴向之间的夹角均为４５度，四对通孔两孔之间各形成一组细径（１０５），第一对通孔中的第一通孔（４０１）与第三对通孔中的第六通孔（４０６）之间、第一对通孔中的第二通孔（４０２）与第三对通孔中的第五通孔（４０５）之间、第二对通孔中的第三通孔（４０３）与第四对通孔中的第八通孔（４０８）之间、第二对通孔中的第四通孔（４０４）与第四对通孔中的第七通孔（４０７）之间均通过通槽（１０６）相连通，下环（１０３）为“Ｔ”型结构，下环（１０３）的中心加工有内螺纹用于和动调陀螺仪的电机驱动轴联结，外部加工有外螺纹用于和动调陀螺仪的限制环联结。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宝余，褚小青，刘朝霞，关宇美，楚贤，蒋苏丹，朱佩霞，孙奎强，张敏红，邹琪，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]