專利名稱：光纖陀螺教學實驗尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種適用于光纖陀螺教學實驗尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)。利用光纖陀螺作為 角速度傳感器，設計出適用于教學演示的光纖陀螺尋北儀，可以實現(xiàn)對地理北極、地 軸北極的尋找以及對緯度和地球自轉(zhuǎn)角速度的測量。
背景技術(shù)：
力學定律告訴我們，關(guān)在一個"黑箱"內(nèi)的觀察者，在勻速直線運動中無法知道 他的運動。但如果這個"黑箱"具有加速度，那么檢測其線性加速度或旋轉(zhuǎn)則是可能 的，這就是慣性制導和導航的基本原理。知道了運動體的初始方向和位置，對測量的 加速度和旋轉(zhuǎn)速率進行(數(shù)學)積分就得到運動體的姿態(tài)和軌跡。這種慣性技術(shù)完全 是自主式的，無需外部基準不受任何盲區(qū)效應或干擾的影響。50年代以來，這種 自主式慣性技術(shù)已經(jīng)成為民用或軍用航空、航海和航天系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。
慣性技術(shù)的發(fā)展與陀螺儀的發(fā)展密切相關(guān)。陀螺儀作為一種對慣性空間角運動的 慣性敏感器，可用于測量運載體姿態(tài)角和角速度，是構(gòu)成慣性系統(tǒng)的基礎核心器件。 1913年，薩格奈克(Sagnac)論證了運用無運動部件的光學系統(tǒng)同樣能夠檢測相 對慣性空間的旋轉(zhuǎn)。他采用一個環(huán)形干涉儀，并證實在兩個反向傳播的光路中，旋轉(zhuǎn) 產(chǎn)生一個相位差。當然，由于靈敏度非常有限，最初的裝置全然不是一個實用的旋轉(zhuǎn) 速率傳感器。1962年，Rosenthal提出采用一個環(huán)形激光腔增強靈敏度，其中反向 傳播的兩束光波沿著封閉的諧振腔傳播多次，以增強薩格奈克效應，此即諧振式光纖 陀螺R-FOG的理論基礎。由于20世紀70年代在對電信應用的低損耗光纖，固態(tài) 半導體光源和探測器的研發(fā)上付出的巨大努力，用多匝光纖線圈代替環(huán)形激光器，通 過多次循環(huán)來增加薩格奈克效應已成為可能，在此背景下出現(xiàn)干涉式光纖陀螺。光纖 陀螺儀自問世以來，已經(jīng)發(fā)展為慣性技術(shù)領域具有劃時代特征的新型主流儀表，具有 高可靠性、長壽命、快速啟動、大動態(tài)范圍等一系列優(yōu)點。它適合于結(jié)構(gòu)設計要求小 型化的中等精度應用領域飛機的姿態(tài)/航向基準系統(tǒng)，導彈的戰(zhàn)術(shù)制導，也可應用 于教學實驗、鈷井測量，機器人和汽車的制導系統(tǒng)。地球上某一點處的地理北向為該點子午線的北向切線方向，即地球上該點處水平 面上指向北極點的切線方向。地球表面或地球內(nèi)或地球上空某一點處某一方向的北向 角是指該方向在該點處水平面上的投影與地理北向的夾角。通過某種方法確定北向角 的過程叫尋北，具備尋北功能的儀器設備叫尋北儀，尋北儀在陸地車輛導航、火炮瞄 準發(fā)射、航空航天、航海，地球物理探測、煤礦開采、大地測量、隧道建設、石油探 井等軍民領域具有非常廣泛的應用前景。
早期一般采用磁尋北(電子羅盤)、陀螺尋北、加速度計尋北、無線電尋北等， 由于機電陀螺等存在啟動時間長、與重力加速度有關(guān)、有轉(zhuǎn)動部件、抗振動和沖擊能 力差等不足，而光纖陀螺具有成本低、可靠性高、性能好、體積小、啟動時間短、與 重力加速度無關(guān)等優(yōu)點，光纖陀螺成為尋北裝置的首選慣性器件。
隨著我國航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，作為當代的大學生，應該了解和掌握更多的 航空航天技術(shù)。為了使學生更加了解光纖陀螺的工作原理和應用，通過學生實際操作 實驗設備達到尋北目的，使學生通過測量測試獲得所在位置的絆度和地球自轉(zhuǎn)角速 度，并為了方便學生測量、減小實驗環(huán)境的建造費用等，本發(fā)明人設計了一個基于光 纖陀螺教學實驗尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)。 發(fā) 明 內(nèi) 容
本發(fā)明的目的是以教學實驗演示為基礎，把由光纖陀螺為主構(gòu)成的尋北儀的原理 展示出來，使實驗者能夠1) 了解光纖陀螺的主要物理原理——Sagnac效應；2) 理解四位置法以及一元線形回歸法的原理和消除誤差的基本方法；3)通過學生實際 操作實驗設備以達到尋北目的，同時獲得實驗室所在諱度和地球自轉(zhuǎn)角速度；4)使 學生更加了解光纖陀螺的工作原理和應用，對光纖陀螺的工作原理有一個基本的認 識，了解調(diào)制解調(diào)以及閉環(huán)工作的基本原理。本發(fā)明的適用于光纖陀螺教學實驗尋北 儀的微調(diào)機構(gòu)，采用了高分辨率、小尺寸的結(jié)構(gòu)形式，滿足尋北儀對微調(diào)角度的需要。
本發(fā)明的一種光纖陀螺教學實驗尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，該轉(zhuǎn)位機構(gòu)包括有分光計 (3)、支架(1)、托盤(2)、刻度盤(4)、透明指示針(15);所述支架(1)由右 支撐板(11)、左支撐板(12)、底板(13)、右軸承組件(14)、左軸承組件(19)、 A托架(16)、 B托架(17)、轉(zhuǎn)軸(18)、透明指示針(15)組成；
刻度盤(4)為帶有刻線的圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤上刻有360條刻線，每一刻線代表轉(zhuǎn) 動1° ;刻度盤(4)的中心開有通孔，通孔用于將刻度盤(4)套接在轉(zhuǎn)軸(18) 的D凸起(183)上；刻度盤(4)與透明指示針(15)的配合能夠觀察到轉(zhuǎn)軸(18) 帶動托盤(2)轉(zhuǎn)動的角度；透明指示針(15)為L形結(jié)構(gòu)，在連接面(151)上設有G沉頭孔(154)，在 指針面(152)的中心開有指示針(153);
托盤(2)上開有多個A減重孔(22),托盤(2)以中心線(21)對稱設有A 組沉頭孔(23)、 B組沉頭孔(24)，在托盤(2)的中心且以中心線(21)對稱設 有A通孔(25)、 B通孔(26),托盤(2)的四個角上分別開有C螺紋孔(27); 右支撐板(11)的A面(lla)上設有右圓孔(111)、 K通孔(lld)，右圓孔 (111)內(nèi)設有A內(nèi)圓臺(112)， A內(nèi)圓臺(112)上均勻間隔分布設有A螺紋孔 (112a)、 B螺紋孔(112b)，右圓孔(111)的外緣四周均勻開有D沉頭孔(113); 右支撐板(11)的C面(11c)上設有G螺紋孔(114); K通孔(lid)用于轉(zhuǎn)軸 (18)的右端(181b)穿過；A內(nèi)圓臺(112)用于安裝右軸承組件(14)的A端 蓋(142)，且A端蓋(142)上的E沉頭孔(142b)與A螺紋孔(112a)對齊， E沉頭孔(142b)與A螺紋孔(112a)中放置有六角圓柱頭螺釘；B螺紋孔(112b) 與A軸承端蓋(143)上的J通孔(143b)對齊，且通過六角圓柱頭螺釘?shù)穆菁y端 穿過J通孔(143b)后與B螺紋孔(112b)配合，實現(xiàn)將A軸承端蓋(143)安 裝在右支撐板(11)的B面(lib)上；
左支撐板(12)的D面(12a)上設有左圓孔(121)、 L通孔(12d)，左圓孔 (121)內(nèi)設有B內(nèi)圓臺(122)， B內(nèi)圓臺(122)上均勻間隔分布設有H螺紋孔 (122a)、 I螺紋孔(122b); L通孔(12d)用于轉(zhuǎn)軸(18)的左端(181a)穿過； B內(nèi)圓臺(122)用于安裝左軸承組件(19)的B端蓋(192),且B端蓋(192) 上的F沉頭孔(192b)與H螺紋孔(122a)對齊；I螺紋孔(122b)與B軸承端 蓋(193)上的M通孔(193b)對齊，且通過六角圓柱頭螺釘?shù)穆菁y端穿過M通 孔(193b)后與I螺紋孔(122b)配合，實現(xiàn)將B軸承端蓋(193)安裝在左支撐 板(12)的E面(12b)上；
底板(13)的中心位置開有3個C沉頭孔(132)，底板(13)上開有多個B 減重孔(131);底板(13)的左端上安裝有左支撐板(12)，底板(13)的右端上
安裝有右支撐板(11);
右軸承組件(14)由A角接觸球軸承(141)、 A端蓋(142)、 A軸承端蓋(143) 構(gòu)成，A角接觸球軸承(141)設置在A端蓋(142)、 A軸承端蓋(143)之間；A 端蓋(142)的中心開有H通孔(142a)， A端蓋(142)上設有E沉頭孔(142b), E沉頭孔(142b)內(nèi)放置有六角圓柱頭螺釘；A軸承端蓋(143)的中心開有I通孔 (143a)， A軸承端蓋(143)上設有J通孔(143b);左軸承組件(19)由B角接觸球軸承(191)、 B端蓋(192)、 B軸承端蓋(193) 構(gòu)成，B角接觸球軸承(191)設置在B端蓋(192)、 B軸承端蓋(193)之間；B 端蓋(192)的中心開有C盲孔(192a)， B端蓋(192)上設有F沉頭孔(192b)， F沉頭孔(192b)內(nèi)放置有六角圓柱頭螺釘；B軸承端蓋(193)的中心開有F通 孔(193a)， B軸承端蓋(193)上設有J螺紋孔(193b);
轉(zhuǎn)軸(18)的軸體上從左至右順次設有轉(zhuǎn)軸左端(181a)、 A間隙(182a)、 A 凸起(184)、 B凸起(185)、 C凸起(186)、 D凸起(183)、 B間隙(182b)、 轉(zhuǎn)軸右端(181b); B凸起(185)的圓周面上開有A錐孔(185a)、 B鍵槽(185b)， 且A錐孔(185a)與B鍵槽(185b)以轉(zhuǎn)軸(18)的中心軸線對稱設置；C凸起
(186)的圓周面上開有B錐孔(186a)、 C鍵槽(186b)，且B錐孔(186a)與 C鍵槽(186b)以轉(zhuǎn)軸(18)的中心軸線對稱設置；轉(zhuǎn)軸右端(181b)的圓周面 上開有D鍵槽(181c),通過在D鍵槽(181c)內(nèi)放置C鍵(5C);轉(zhuǎn)軸(18) 的右端(181b)穿過A托架(16)的C通孔(162)，則A托架(16)套接在B 凸起(185)上，通過在A托架(16)的A鍵槽(167)與B凸起(185)上的B 鍵槽(185b)中放置A鍵(5A)實現(xiàn)將A托架(16)鍵合在轉(zhuǎn)軸(18)的B凸起
(185)上；在A托架(16)的E螺紋孔(166)中放置A頂絲(163)，且該A 頂絲(163)的錐端與B凸起(185)上的A錐孔(185a)配合，能夠?qū)崿F(xiàn)A托架
(16) 與轉(zhuǎn)軸(18)的B凸起(185)緊固；轉(zhuǎn)軸(18)的右端(181b)穿過B 托架(17)的D通孔(172)，則B托架(17)套接在C凸起(186)上，通過在 B托架(17)的E鍵槽(177)與C凸起(186)上的C鍵槽(186b)中放置B 鍵(5B)實現(xiàn)將B托架(17)鍵合在轉(zhuǎn)軸(18)的C凸起(186)上；在B托架
(17) 的M螺紋孔(176)中放置B頂絲(173)，且該B頂絲(173)的錐端與C 凸起(186)上的B錐孔(186a)配合，能夠?qū)崿F(xiàn)B托架(17)與轉(zhuǎn)軸(18)的 C凸起(186)緊固；
A托架(16)與B托架(17)的結(jié)構(gòu)相同；
A托架(16)的托架體(161)中心位置上設有C通孔(162)， C通孔(162) 的外緣上開有A鍵槽(167); A托架(16)的A上托面(165)上設有D組螺紋孔
(164)、 E螺紋孔(166)，且E螺紋孔(166)位于上托面(165)的中心位置， E螺紋孔(166)內(nèi)安裝有A頂絲(163), A頂絲(163)上設有螺紋，A頂絲(163) 的錐部置于轉(zhuǎn)軸(18)的B凸起(185)上的A錐孔(185a)中；B托架(17)的托架體(171)中心位置上設有D通孔(172)， D通孔(172) 的外緣上開有E鍵槽(177); B托架(17)的上托面(175)上設有L組螺紋孔(174)、 M螺紋孔(176)，且M螺紋孔(176)位于B上托面(175)的中心位置，M螺紋 孔(176)內(nèi)安裝有B頂絲(173)， B頂絲(173)上設有螺紋，B頂絲(173) 的錐部置于轉(zhuǎn)軸(18)的C凸起(186)上的B錐孔(186a)中。
本發(fā)明光纖陀螺教學實驗尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)的優(yōu)點在于(1)轉(zhuǎn)位機構(gòu)具有水 平軸轉(zhuǎn)動與調(diào)整，垂直軸轉(zhuǎn)動與調(diào)整功能；(2)轉(zhuǎn)位機構(gòu)的尺寸大、剛性強，便于 安裝大尺寸的光纖陀螺；(3)整體采用鋁合金等輕質(zhì)材料，總體質(zhì)量輕；(4)采用 了水平轉(zhuǎn)位刻度尺及其觀察窗，便于學生操作和觀察；(5)采用了垂直轉(zhuǎn)位刻度尺 及其觀察窗，便于學生操作和觀察；(6)整體結(jié)構(gòu)開闊，便于操作、觀察和便于手 動調(diào)整，外形迷人。


圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是分光計的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明托盤的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明支架的結(jié)構(gòu)圖。
圖4一1是本發(fā)明透明指示針的結(jié)構(gòu)圖。
圖4A (a)是本發(fā)明A托架的結(jié)構(gòu)圖。
圖4A (b)是本發(fā)明B托架的結(jié)構(gòu)圖。
圖4B是本發(fā)明轉(zhuǎn)軸的爆炸示圖。
圖4C是本發(fā)明托架的另一視角的結(jié)構(gòu)圖。
圖4D是本發(fā)明右支撐板的A面的結(jié)構(gòu)圖。
圖4E是本發(fā)明右支撐板的B面的結(jié)構(gòu)圖。
圖4F是本發(fā)明左支撐板的D面的結(jié)構(gòu)圖。
圖4G是本發(fā)明左支撐板的E面的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明右軸承組件的爆炸示圖。
圖6是本發(fā)明左軸承組件的爆炸示圖。
圖中 l.支架 ll.右支撐板 lla.A面 llb.B面llc.C面lld.K通孔111.右圓孔112.A內(nèi)圓臺112&^螺紋孔
112b.B螺紋孔113.D沉頭孔114.G螺紋孔12.左支撐板12a.D面
12b.E面12d丄通孔121.左圓孔122.B內(nèi)圓臺122a.H螺紋孔
122b.I螺紋孔13.底板131.B減重孔132.C沉頭孔14.右軸承組件
141.A角接觸球軸承141a.G通孔142.A端蓋142a.H通孔
142b.E沉頭孔143.A軸承端蓋143a.I通孔143b.J通孔15.透明指示針
151.連接面152.指針面153.指示針154.G沉頭孔16.A托架
161.A托架體162.C通孔163.A頂絲164.D組螺紋孔165.A上托面
166.E螺紋孔167.A鍵槽17.B托架171.B托架體172.D通孔
173.B頂絲174丄組螺紋孔175.B上托面176.M螺紋孔177.E鍵槽
18.轉(zhuǎn)軸181a.轉(zhuǎn)軸左端181b.轉(zhuǎn)軸右端181c.D鍵槽182a.A間隙
182b.B間隙183.D凸起184.A凸起185.B凸起185a.A錐孔
185b.B鍵槽186.C凸起186a.B錐孔186b.C鍵槽19.左軸承組件
191.B角接觸球軸承191a.E通孔192.B端蓋192a.C盲孔
192b.F沉頭孔193.B軸承端蓋193a.F通孔193b.M通孔2.托盤
21.中心線22.A減重孔23.A組沉頭孔24.B組沉頭孔25.A通孔
26.B通孔27.C螺紋孔3.分光計31.連接盤32.F螺紋孔
4.刻度盤5A.A鍵5B.B鍵5C.C鍵
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
參見圖1所示，本發(fā)明是一種適用于光纖陀螺教學實驗尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，該
轉(zhuǎn)位機構(gòu)由支架l、托盤2、刻度盤4、透明指示針15和分光計3組成；
刻度盤4為帶有刻線的圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤上刻有360條刻線，每一刻線代表轉(zhuǎn)動 1° ?？潭缺P4的中心開有通孔，通孔用于將刻度盤4套接在轉(zhuǎn)軸18的D凸起183 上?？潭缺P4與透明指示針15的配合可以觀察到轉(zhuǎn)軸18帶動托盤2轉(zhuǎn)動的角度。 參見圖4一1所示，透明指示針15為透明材料(有機玻璃)加工成一體成型件， 透明指示針15為L形結(jié)構(gòu)，在連接面151上設有G沉頭孔154，在指針面152的 中心開有指示針153。 G沉頭孔154與G螺紋孔114 (如圖4D所示，設在右支撐 板11的C面1 lc上)對齊，且通過螺釘?shù)穆菁y端穿過G沉頭孔154后與G螺紋 孔114配合，實現(xiàn)將L形透明指示針15安裝在右支撐板11的C面1 lc上。指示 針153的針頭用于指示出刻度盤4的圓周上的刻線，通過透明指示針15的針頭指 向刻線讀取轉(zhuǎn)動角度數(shù)。參見圖2所示，分光計3選取JJY型1的分光計，分光計是一種角度的測量儀 器。分光計3的連接盤31上設有的F螺紋孔32， F螺紋孔32與支架1的底板13 上設有的C沉頭孔132對齊，且通過螺釘穿過C沉頭孔132后，螺釘螺紋連接在F 螺紋孔32中，實現(xiàn)支架1的底板13安裝在連接盤31上。
參見圖3所示，托盤2上開有多個A減重孔22，托盤2以中心線21對稱設有 A組沉頭孔23、 B組沉頭孔24，在托盤2的中心且以中心線21對稱設有A通孔 25、 B通孔26，托盤2的四個角上分別開有C螺紋孔27; A減重孔22用于減輕 托盤2的重量，同時也可以為光纖陀螺引出的導線通過；A組沉頭孔23與A托架 16的A上托面165上的D組螺紋孔164對齊，并通過螺釘穿過A組沉頭孔23后 與D組螺紋孔164配合實現(xiàn)托盤2與A托架16固定;B組沉頭孔24與B托架17 的B上托面175上的L組螺紋孔174對齊，并通過螺釘穿過B組沉頭孔24后與L 組螺紋孔174配合實現(xiàn)托盤2與B托架17固定；A通孔25用于放置A頂絲163 的一端，B通孔26用于放置B頂絲173的一端；C螺紋孔27用于將光纖陀螺安裝 在托盤2上。
參見圖4、圖4A (a)、圖4A (b)、圖4B、圖4C、圖4D、圖4E、圖4F、 圖4G所示，支架1由右支撐板11、左支撐板12、底板13、右軸承組件14、左軸 承組件19、 A托架16、 B托架17、轉(zhuǎn)軸18、透明指示針15組成。
右支撐板ll (圖4D所示)的A面lla上設有右圓孔111、 K通孔lld，右圓 孔111內(nèi)設有A內(nèi)圓臺112， A內(nèi)圓臺112上均勻間隔分布設有A螺紋孔112a、 B螺紋孔112b，右圓孔111的外緣四周均勻開有D沉頭孔113;右支撐板11的C 面llc上設有G螺紋孔114; K通孔lld用于轉(zhuǎn)軸18的右端181b穿過；A內(nèi)圓 臺112用于安裝右軸承組件14的A端蓋142，且A端蓋142上的E沉頭孔142b 與A螺紋孔112a對齊，E沉頭孔142b與A螺紋孔112a中放置有六角圓柱頭螺 釘；B螺紋孔112b與A軸承端蓋143上的J通孔143b對齊，且通過六角圓柱頭 螺釘?shù)穆菁y端穿過J通孔143b后與B螺紋孔112b配合，實現(xiàn)將A軸承端蓋143 安裝在右支撐板11的B面1 lb上(圖4E所示)；D沉頭孔113內(nèi)放置的六角圓柱 頭螺釘，該六角圓柱頭螺釘?shù)穆菁y端與微調(diào)機構(gòu)的連接端連接，實現(xiàn)將微調(diào)機構(gòu)安裝 在右支撐板11的A面lla上；G螺紋孔114通過與螺釘?shù)呐浜蠈⑼该髦甘踞?5 安裝在C面llc上；從右支撐板11的B面llb上可以看出，右圓孔lll也是一 個沉頭孔結(jié)構(gòu)。左支撐板12 (圖4G所示)的D面12a上設有左圓孔121、 L通孔12d,左圓 孔121內(nèi)設有B內(nèi)圓臺122， B內(nèi)圓臺122上均勻間隔分布設有H螺紋孔122a、 I螺紋孔122b;從左支撐板12的E面12b (圖4F所示)上可以看出，左圓孔121 也是一個沉頭孔結(jié)構(gòu)。L通孔12d用于轉(zhuǎn)軸18的左端181a穿過；B內(nèi)圓臺122 用于安裝左軸承組件19的B端蓋192，且B端蓋192上的F沉頭孔192b與H螺 紋孔122a對齊，F(xiàn)沉頭孔192b與H螺紋孔122a中放置有六角圓柱頭螺釘；I螺 紋孔122b與B軸承端蓋193上的M通孔193b對齊，且通過六角圓柱頭螺釘?shù)穆?紋端穿過M通孔193b后與I螺紋孔122b配合，實現(xiàn)將B軸承端蓋193安裝在左 支撐板12的E面12b上(圖4F所示)。
底板13 (圖4所示)的中心位置開有3個C沉頭孔132，底板13上開有多個 B減重孔131;底板13的左端上安裝有左支撐板12,底板13的右端上安裝有右支 撐板11; C沉頭孔132內(nèi)放置有內(nèi)六角圓柱頭螺釘，該3個六角圓柱頭螺釘?shù)穆菁y 端分別穿過C沉頭孔132后螺紋連接在螺紋孔32內(nèi)，從而實現(xiàn)將底板13與分光計 3的連接盤31連接，達到將支架1與分光計3的固定連接。
右軸承組件14 (圖5所示)由A角接觸球軸承141、 A端蓋142、 A軸承端蓋 143構(gòu)成，A角接觸球軸承141設置在A端蓋142、 A軸承端蓋143之間；A端蓋 142的中心開有H通孔142a， A端蓋142上設有E沉頭孔142b， E沉頭孔142b 內(nèi)放置有六角圓柱頭螺釘；A軸承端蓋143的中心開有I通孔143a， A軸承端蓋 143上設有J通孔143b;在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)軸18的右端181b順次穿過刻度盤4的 中心孔、I通孔143a、 G通孔141a、 H通孔142a后與微調(diào)機構(gòu)鍵合。
左軸承組件19 (圖6所示)由B角接觸球軸承191、 B端蓋192、 B軸承端蓋 193構(gòu)成，B角接觸球軸承191設置在B端蓋192、 B軸承端蓋193之間；B端 蓋192的中心開有C盲孔192a，B端蓋192上設有F沉頭孔192b，F(xiàn)沉頭孔192b 內(nèi)放置有六角圓柱頭螺釘；B軸承端蓋193的中心開有F通孔193a， B軸承端蓋 193上設有J螺紋孔193b;在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)軸18的左端181a順次穿過J螺紋孔 193b、 E通孔191a后，置于C盲孔192a內(nèi)，B端蓋192安裝在B內(nèi)圓臺122 上。轉(zhuǎn)軸18 (圖4B、圖4C所示)的軸體上從左至右順次設有轉(zhuǎn)軸左端181a、 A 間隙182a、 A凸起184、 B凸起185、 C凸起186、 D凸起183、 B間隙182b、 轉(zhuǎn)軸右端181b;
B凸起185的圓周面上開有A錐孔185a、 B鍵槽185b，且A錐孔185a與B 鍵槽185b以轉(zhuǎn)軸18的中心軸線對稱設置；
C凸起186的圓周面上開有B錐孔186a、 C鍵槽186b，且B錐孔186a與C 鍵槽186b以轉(zhuǎn)軸18的中心軸線對稱設置。
轉(zhuǎn)軸右端181b的圓周面上開有D鍵槽181c，通過在D鍵槽181c內(nèi)放置C 鍵5C，該C鍵5C與D鍵槽181c的配合能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)軸18的右端181b與微調(diào)機 構(gòu)鍵合，從而達到微調(diào)機構(gòu)在轉(zhuǎn)動方式下使轉(zhuǎn)軸18轉(zhuǎn)動。
A間隙182a、 B間隙182b為工藝間隙。
轉(zhuǎn)軸18的右端181b穿過A托架16的C通孔162，則A托架16套接在B 凸起185上，通過在A托架16的A鍵槽167與B凸起185上的B鍵槽185b中 放置A鍵5A實現(xiàn)將A托架16鍵合在轉(zhuǎn)軸18的B凸起185上;在A托架16的E 螺紋孔166中放置A頂絲163，且該A頂絲163的錐端與B凸起185上的A錐孔 185a配合，能夠?qū)崿F(xiàn)A托架16與轉(zhuǎn)軸18的B凸起185緊固。
轉(zhuǎn)軸18的右端181b穿過B托架17的D通孔172，則B托架17套接在C 凸起186上，通過在B托架17的E鍵槽177與C凸起186上的C鍵槽186b中 放置B鍵5B實現(xiàn)將B托架17鍵合在轉(zhuǎn)軸18的C凸起186上；在B托架17的 M螺紋孔176中放置B頂絲173,且該B頂絲173的錐端與C凸起186上的B 錐孔186a配合，能夠?qū)崿F(xiàn)B托架17與轉(zhuǎn)軸18的C凸起186緊固。
A托架16 (圖4A (a)所示)與B托架17 (圖4A (b)所示)的結(jié)構(gòu)相同。
A托架16的托架體161中心位置上設有C通孔162， C通孔162的外緣上開 有A鍵槽167;A托架16的A上托面165上設有D組螺紋孔164、E螺紋孔166， 且E螺紋孔166位于上托面165的中心位置，E螺紋孔166內(nèi)安裝有A頂絲163， A頂絲163上設有螺紋，A頂絲163的錐部置于轉(zhuǎn)軸18的B凸起185上的A錐孔 185a中；在本發(fā)明中，C通孔162用于轉(zhuǎn)軸18通過，C通孔162上的A鍵槽167 是用于轉(zhuǎn)軸18通過C通孔162后，采用A鍵5A卡合在A鍵槽167、 B鍵槽185b (B鍵槽185b設在B凸起185上)內(nèi)使A托架16在轉(zhuǎn)軸18的轉(zhuǎn)動條件下帶動A 托架16也轉(zhuǎn)動，從而達到托盤2轉(zhuǎn)動。B托架17的托架體171中心位置上設有D通孔172, D通孔172的外緣上開 有E鍵槽177; B托架17的上托面175上設有L組螺紋孔174、 M螺紋孔176， 且M螺紋孔176位于B上托面175的中心位置，M螺紋孔176內(nèi)安裝有B頂絲 173， B頂絲173上設有螺紋，B頂絲173的錐部置于轉(zhuǎn)軸18的C凸起186上的 B錐孔186a中；在本發(fā)明中，D通孔172用于轉(zhuǎn)軸18通過，D通孔172上的E 鍵槽177是用于轉(zhuǎn)軸18通過D通孔172后，采用B鍵5B卡合在E鍵槽177、 C 鍵槽186b (C鍵槽186b設在C凸起186上)內(nèi)使B托架17在轉(zhuǎn)軸18的轉(zhuǎn)動條 件下帶動B托架17也轉(zhuǎn)動，從而達到托盤2轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的目的是以教學實驗演示為基礎，把由光纖陀螺為主構(gòu)成的尋北儀的原理 展示出來，使實驗者能夠1) 了解光纖陀螺的主要物理原理——Sagnac效應；2) 理解四位置法以及一元線形回歸法的原理和消除誤差的基本方法；3)通過學生實際 操作實驗設備以達到尋北目的，同時獲得實驗室所在諱度和地球自轉(zhuǎn)角速度；4)使 學生更加了解光纖陀螺的工作原理和應用，對光纖陀螺的工作原理有一個基本的認 識，了解調(diào)制解調(diào)以及閉環(huán)工作的基本原理。本發(fā)明的適用于光纖陀螺教學實驗尋北 儀的微調(diào)機構(gòu)，采用了高分辨率、小尺寸的結(jié)構(gòu)形式，滿足尋北儀對微調(diào)角度的需要。
權(quán)利要求
1、一種光纖陀螺教學實驗尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，該轉(zhuǎn)位機構(gòu)包括有分光計(3)，其特征在于還包括有支架(1)、托盤(2)、刻度盤(4)、透明指示針(15)；所述支架(1)由右支撐板(11)、左支撐板(12)、底板(13)、右軸承組件(14)、左軸承組件(19)、A托架(16)、B托架(17)、轉(zhuǎn)軸(18)、透明指示針(15)組成；刻度盤(4)為帶有刻線的圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤上刻有360條刻線，每一刻線代表轉(zhuǎn)動1°；刻度盤(4)的中心開有通孔，通孔用于將刻度盤(4)套接在轉(zhuǎn)軸(18)的D凸起(183)上；刻度盤(4)與透明指示針(15)的配合能夠觀察到轉(zhuǎn)軸(18)帶動托盤(2)轉(zhuǎn)動的角度；透明指示針(15)為L形結(jié)構(gòu)，在連接面(151)上設有G沉頭孔(154)，在指針面(152)的中心開有指示針(153)；托盤(2)上開有多個A減重孔(22)，托盤(2)以中心線(21)對稱設有A組沉頭孔(23)、B組沉頭孔(24)，在托盤(2)的中心且以中心線(21)對稱設有A通孔(25)、B通孔(26)，托盤(2)的四個角上分別開有C螺紋孔(27)；右支撐板(11)的A面(11a)上設有右圓孔(111)、K通孔(11d)，右圓孔(111)內(nèi)設有A內(nèi)圓臺(112)，A內(nèi)圓臺(112)上均勻間隔分布設有A螺紋孔(112a)、B螺紋孔(112b)，右圓孔(111)的外緣四周均勻開有D沉頭孔(113)；右支撐板(11)的C面(11c)上設有G螺紋孔(114)；K通孔(11d)用于轉(zhuǎn)軸(18)的右端(181b)穿過；A內(nèi)圓臺(112)用于安裝右軸承組件(14)的A端蓋(142)，且A端蓋(142)上的E沉頭孔(142b)與A螺紋孔(112a)對齊，E沉頭孔(142b)與A螺紋孔(112a)中放置有六角圓柱頭螺釘；B螺紋孔(112b)與A軸承端蓋(143)上的J通孔(143b)對齊，且通過六角圓柱頭螺釘?shù)穆菁y端穿過J通孔(143b)后與B螺紋孔(112b)配合，實現(xiàn)將A軸承端蓋(143)安裝在右支撐板(11)的B面(11b)上；左支撐板(12)的D面(12a)上設有左圓孔(121)、L通孔(12d)，左圓孔(121)內(nèi)設有B內(nèi)圓臺(122)，B內(nèi)圓臺(122)上均勻間隔分布設有H螺紋孔(122a)、I螺紋孔(122b)；L通孔(12d)用于轉(zhuǎn)軸(18)的左端(181a)穿過；B內(nèi)圓臺(122)用于安裝左軸承組件(19)的B端蓋(192)，且B端蓋(192)上的F沉頭孔(192b)與H螺紋孔(122a)對齊；I螺紋孔(122b)與B軸承端蓋(193)上的M通孔(193b)對齊，且通過六角圓柱頭螺釘?shù)穆菁y端穿過M通孔(193b)后與I螺紋孔(122b)配合，實現(xiàn)將B軸承端蓋(193)安裝在左支撐板(12)的E面(12b)上；底板(13)的中心位置開有3個C沉頭孔(132)，底板(13)上開有多個B減重孔(131)；底板(13)的左端上安裝有左支撐板(12)，底板(13)的右端上安裝有右支撐板(11)；右軸承組件(14)由A角接觸球軸承(141)、A端蓋(142)、A軸承端蓋(143)構(gòu)成，A角接觸球軸承(141)設置在A端蓋(142)、A軸承端蓋(143)之間；A端蓋(142)的中心開有H通孔(142a)，A端蓋(142)上設有E沉頭孔(142b)，E沉頭孔(142b)內(nèi)放置有六角圓柱頭螺釘；A軸承端蓋(143)的中心開有I通孔(143a)，A軸承端蓋(143)上設有J通孔(143b)；左軸承組件(19)由B角接觸球軸承(191)、B端蓋(192)、B軸承端蓋(193)構(gòu)成，B角接觸球軸承(191)設置在B端蓋(192)、B軸承端蓋(193)之間；B端蓋(192)的中心開有C盲孔(192a)，B端蓋(192)上設有F沉頭孔(192b)，F(xiàn)沉頭孔(192b)內(nèi)放置有六角圓柱頭螺釘；B軸承端蓋(193)的中心開有F通孔(193a)，B軸承端蓋(193)上設有J螺紋孔(193b)；轉(zhuǎn)軸(18)的軸體上從左至右順次設有轉(zhuǎn)軸左端(181a)、A間隙(182a)、A凸起(184)、B凸起(185)、C凸起(186)、D凸起(183)、B間隙(182b)、轉(zhuǎn)軸右端(181b)；B凸起(185)的圓周面上開有A錐孔(185a)、B鍵槽(185b)，且A錐孔(185a)與B鍵槽(185b)以轉(zhuǎn)軸(18)的中心軸線對稱設置；C凸起(186)的圓周面上開有B錐孔(186a)、C鍵槽(186b)，且B錐孔(186a)與C鍵槽(186b)以轉(zhuǎn)軸(18)的中心軸線對稱設置；轉(zhuǎn)軸右端(181b)的圓周面上開有D鍵槽(181c)，通過在D鍵槽(181c)內(nèi)放置C鍵(5C)；轉(zhuǎn)軸(18)的右端(181b)穿過A托架(16)的C通孔(162)，則A托架(16)套接在B凸起(185)上，通過在A托架(16)的A鍵槽(167)與B凸起(185)上的B鍵槽(185b)中放置A鍵(5A)實現(xiàn)將A托架(16)鍵合在轉(zhuǎn)軸(18)的B凸起(185)上；在A托架(16)的E螺紋孔(166)中放置A頂絲(163)，且該A頂絲(163)的錐端與B凸起(185)上的A錐孔(185a)配合，能夠?qū)崿F(xiàn)A托架(16)與轉(zhuǎn)軸(18)的B凸起(185)緊固；轉(zhuǎn)軸(18)的右端(181b)穿過B托架(17)的D通孔(172)，則B托架(17)套接在C凸起(186)上，通過在B托架(17)的E鍵槽(177)與C凸起(186)上的C鍵槽(186b)中放置B鍵(5B)實現(xiàn)將B托架(17)鍵合在轉(zhuǎn)軸(18)的C凸起(186)上；在B托架(17)的M螺紋孔(176)中放置B頂絲(173)，且該B頂絲(173)的錐端與C凸起(186)上的B錐孔(186a)配合，能夠?qū)崿F(xiàn)B托架(17)與轉(zhuǎn)軸(18)的C凸起(186)緊固；A托架(16)與B托架(17)的結(jié)構(gòu)相同；A托架(16)的托架體(161)中心位置上設有C通孔(162)，C通孔(162)的外緣上開有A鍵槽(167)；A托架(16)的A上托面(165)上設有D組螺紋孔(164)、E螺紋孔(166)，且E螺紋孔(166)位于上托面(165)的中心位置，E螺紋孔(166)內(nèi)安裝有A頂絲(163)，A頂絲(163)上設有螺紋，A頂絲(163)的錐部置于轉(zhuǎn)軸(18)的B凸起(185)上的A錐孔(185a)中；B托架(17)的托架體(171)中心位置上設有D通孔(172)，D通孔(172)的外緣上開有E鍵槽(177)；B托架(17)的上托面(175)上設有L組螺紋孔(174)、M螺紋孔(176)，且M螺紋孔(176)位于B上托面(175)的中心位置，M螺紋孔(176)內(nèi)安裝有B頂絲(173)，B頂絲(173)上設有螺紋，B頂絲(173)的錐部置于轉(zhuǎn)軸(18)的C凸起(186)上的B錐孔(186a)中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，其特征在于透明指示針(15)為有機玻璃加 工成的一體成型件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，其特征在于A間隙(182a)、 B間隙(182b) 為工藝間隙。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，其特征在于分光計(3)選取JJY型1的分 光計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖陀螺教學實驗尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，該轉(zhuǎn)位機構(gòu)包括有分光計(3)，其特征在于還包括有支架(1)、托盤(2)、刻度盤(4)、透明指示針(15)；所述支架(1)由右支撐板(11)、左支撐板(12)、底板(13)、右軸承組件(14)、左軸承組件(19)、A托架(16)、B托架(17)、轉(zhuǎn)軸(18)、透明指示針(15)組成；該轉(zhuǎn)位機構(gòu)優(yōu)點在于(1)轉(zhuǎn)位機構(gòu)具有水平軸轉(zhuǎn)動與調(diào)整，垂直軸轉(zhuǎn)動與調(diào)整功能；(2)轉(zhuǎn)位機構(gòu)的尺寸大、剛性強，便于安裝大尺寸的光纖陀螺；(3)整體采用鋁合金等輕質(zhì)材料，總體質(zhì)量輕；(4)采用了水平轉(zhuǎn)位刻度尺及其觀察窗，便于學生操作和觀察；(5)采用了垂直轉(zhuǎn)位刻度尺及其觀察窗，便于學生操作和觀察；(6)整體結(jié)構(gòu)開闊，便于操作、觀察和便于手動調(diào)整，外形迷人。
文檔編號G09B25/00GK101320529SQ20081011686
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者周海濤, 姜長星, 張小躍, 張春熹, 琳 李, 楊德偉, 攀 歐, 董全林, 敏 韓 申請人:北京航空航天大學