1、 JIANGXINORMALUNIVERSITY2016届本科毕业论文目：关于陀螺 平衡 的研究题 仪 问题Title: The research about the balance of the gyroscope院系名称：物理与通信 子学院电学生姓名： 航纪 学生学号： 1207020028 专 业： 物理学（ 范） 师指导老师： 王 琦（副教授） 完成时间： 2016 年 4 月 声 明本人慎重声明：所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。其中除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写并以某种方式公开过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构
2、的学位或证书而做的材料。其他同志对本研究所做的任何贡献均以在文中做了明确的说明并表示致谢。本毕业设计（论文）成果是本人在江西师范大学读书期间在指导老师指导下取得的，成果归江西师范大学所有。特此声明。声明人（毕业设计（论文）作者）学号：声明人（毕业设计（论文）作者）签名：签名日期： 年 月日III摘 要仪在 学教 的 学中 已经有所 及， 的 学特 是 做 时表 的特 。 中的 仪 有 以 地 的 的特 。本文 仪 的currency1开“，以设fifl的方式 特 在的 。”了 仪的，以及式 仪和 仪的构和，并 学方currency1 仪的进和 ，得 种下的 ， 对 仪在 的发 做 设。关键词：
3、 仪，进， ， ，fi IVAbstractThe gyroscope has been mentioned in the part of mechanics during the course ofgeneral physics. When the gyroscope is rotating with a high speed, it can keep balanceconstantly and resist to a force making it incline, which is the gyroscopes mechanicalfeature .This thesis will st
4、art from analyzing the situation of the rotating gyroscope,then the reason why this feature exists will be explained in the way of assuming theexperiments. First of all, it mainly introduces the movement of the gyroscope, and thestructure and the movement rule of the leverage gyroscope and the gimba
5、l gyroscope.Besides, it analyzes the gyroscopes movement and rotation effect at the mechanicaspect, which comes to the condition of balance in both cases of movements. At last, afuture vision of the gyroscope will be conceived in this thesis.Key words: Gyroscope, procession, rotation effect, the con
6、dition of balance, practicalapplicationV目 录 对不同 仪的 了 方 仪 仪 fifl 仪的构currency1 仪 问题 仪 的currency1 式 仪的进currency1 仪的 currency1 仪 的 式 仪的进 仪的 仪的fi 仪的 仪在 的 束语 参考文献： 1引言早在十八世纪中叶时期，在拉格朗日 欧拉等多位科学家已经完整的建立了刚体 点 的经典 论的 下， 仪发 的 论基础也得了奠 。在二十世纪初，在航海方的 仪又称经被发明 ，且 了远洋航行。在如的 代，各式各样的 仪已经被发明 并 fi 生活当中，本文 体研究 基本的 仪的 问题，对
7、 仪在 科技的发 领域做 设，为人民的生活 供更好的 质体fl， 能被更多的人所 。2对不同类型陀螺仪的认识与了解正在 中的 仪 有 地 和断地反 切把 推的企图。 仪 为身所 有的 属 ，所以根据 仪的 学特 制作 不同的仪，并 在不同的方。 仪按功能区currency1 currency1为以下几种： 方 仪 仪等。下简单”几种 仪的工作 ：2.1陀螺罗盘仪是 以飞行 体确 方 并寻找地 位置的三由度 仪。的外环是铅 的， 的轴 地放置在 午内， 的正端指 北，在支点下方有 不 小锤固 于内环。当重心沿着铅轴 下或 上偏离支承中心， 轴偏离 午时，时偏离 而产生重 矩 进 午，种利 重 矩
8、的 称摆式。2.2陀螺稳定器仪是根据 仪的 特 船体得 的装置。施利克的被式fi质上是大 的二由度重 仪，其 轴铅 放置，框轴 行II于船的横轴。当轮船发生摇晃时， 仪产生的 矩迫框携带 起相对于船体 进。种摇摆式的 进起另 矩，促船体得 种很的姿。斯佩里发明的式 装置是在施利克的被式 的基础上增加了 以操 的小 的 仪， 沿船体横轴放置。如果船体发生摇晃，小 沿着铅 轴发生 进，促 仪框轴上的 制 及时开，在轴上施加 矩方 相同的 矩， 以加 框的进和由此 进产生的果对整 船体进行 。2.3陀螺稳定平台仪以 仪为的 制成， 体在 了 的姿，能在 间中 姿的装置。 外环和内环 成 框轴上的 矩
9、，其产生 矩 矩 ， 仪 进 的 称为 。 以 确 位方 的仪得 不偏 的果。2.4陀螺方向仪仪能 在航 方 时的 度以及航 方位。 方 仪是 有三由度均 仪， 固 在航 上， 轴 供了 间所 的方 。在起飞 轴 整 并 指 仪表的 方位， 当航 铅 轴 时，仪表的 方位 和 轴发生相对 ，样 以得 的 度。由于外 的 ， 轴不 指 的方 而是 发生 偏 ，所以 经过 时间对 进行 的 整。2.5陀螺垂直仪仪利 摆式 对偏离 位置的 体发生 的功能， 对 仪施加增加 正 矩以 确标 地currency1，又称 仪。 仪中的 轴发生偏离地currency1时， 矩“ 摆式 的号，此时 矩产生正
10、矩，在 矩作 下 轴 进地currency1位置。III3实验室陀螺仪的结构分析本文currency1fifl 中 的 种 仪，currency1fi是 仪和 式仪。仪由 和框 成，在不同fl 框的下 的作 不 样，所以按框的fl currency1又有三由度 仪和二由度 仪，里的三由度仪 是上 的 仪。三由度 仪构上由 和 框构成。如图 所示，在有任何 矩装置时， 已经构成 由的 仪，当 时， 在三 间中 的姿。除了上所 的 仪外，有 种 的 仪，称为 式 仪。名是由 为的构， 端是 由度 仪， 仪的 以 为 轴， 以 轴进行 。另 端是 重 ，重 的质”和位置以的 ， 是 式 仪 。如图所
11、示，仪中 的 体， 的 轴 着 点进行 ，种 称 为进 。4陀螺仪平衡问题4.1陀螺仪平衡状态的分析4.1.1杠杆式陀螺仪的进动分析下以设的方式 研究 式 仪的进，设 的重”为 1G， 支点的离为1l 的重”为， 在的点支点的离为。图2 式 仪图1 仪IV如图 所示，设起“时 端相对 时下， 此时有1 1 2 2Gl G l （ ）1 2 1 1 2 2M M M l G l G= + = uur uuur uuur r uur ur uur（ ）1 1 2 2M m gl m gl= - （ ） 矩的方 外。dL Mdt=ur uur （ ） 仪 时 ， 产生 沿 ， 仪指 支点的 ”，此时系中 在 方 不同的 ”。 ”加，成 的 ”，促 方 的 ”方 。时间的推 ， 做时 的 轮 时 ，同 得的是 做 时 的。如图 所示，设起“时 端 仪重” 致， 此时 是 的1 1 2 2=Gl G l （ ）1 2 1 1 2 2M M M l G l G= + = uur uuur uuur r uur ur uur（ ）1 1 2 2=0M m gl m gl= - （ ）=0dL Mdt=ur uur （ ）所以种下，不 仪的 方 是 时是 时，系的 ” 是，所以时间的 也不 做 。图5 端 VI
