陀螺定义,基本特性及分类

凡是能够产生陀螺效应 的装置都可称为陀螺仪。
陀螺仪坐标系 ——OX轴与转子轴重合，OY轴与内环 轴重合，OX和OY轴的交点O为坐标原点，而OZ轴垂直 于XOY平面。
二、陀螺仪的分类
1、根据主轴自由度数目分： （1）两自由度陀螺仪 （2）单自由度陀螺仪
（2）单自由度陀螺仪
固 定 内 、 外 环 中 任意一个
1、稳定性
陀螺转子的主 轴指向保持不 变 。 —— 陀 螺 仪的稳定性 （定轴性）
冲击力矩作用在转子未自转的陀螺仪上
内环绕力矩方向翻滚多周
冲击力矩作用在高速自转的陀螺仪上
冲击力矩作用 下，主轴作高 频微幅振荡— —章动
前提
转子未自转
转子高速自转
试验动作
缓慢转动底座
现象 转子和内外环一 转子和内外环不随
外力矩M作用产生 进动的同时，将 产生一个与外力 矩大小相等、方 向 相 反 的 力 矩 Mr 。
四、小结
1、陀螺仪的定义： 凡是绕回转体的对称轴作高速旋转的刚体 都称为陀螺。 凡是能够产生陀螺效应的装置都可称为陀 螺仪。
2、陀螺仪的分类： （1）按主轴具有的自由度数目分 （2）按重心与支架中心的位置 （3）按支承方式分 （4）按产生陀螺效应的原理不同分
机械轴承支承
陀螺仪实用的开端
¾转子陀螺的发展
机械轴承存在摩擦力矩，不可能使陀螺 仪达到很高精度。人们采用各种特殊的支承 方式来支承转子，以提高陀螺仪的精度。
试想一下有什么支承方式可以减小 摩擦？
（2）液浮陀螺仪
（3）气浮陀螺仪
（4）静电陀螺仪
（5）挠性陀螺仪
（a）细颈式
（b）动力调谐式

产生陀螺效应的原理
2、根据陀螺仪重心与支架中心的位置分 （1）平衡陀螺仪（无定位陀螺仪） ：
陀螺仪的重心与支架中心重合（自由陀 螺仪）
（2）重力陀螺仪 （定位陀螺仪）：
陀螺仪的重心偏离支架中心
（a）沿主轴水平偏移 （b）沿赤道轴偏移
（c）沿主轴垂直偏移
3、根据陀螺仪的支 承方式不同可分为 ：
（1）框架陀螺仪 用万向支架悬挂陀
地陀螺
转碟
抖 空 竹
一、陀螺仪的定义
凡是绕回转体的对称轴作高速旋转的刚体 都称为陀螺。
主轴或极轴 赤道轴、赤道平面
陀螺仪是陀螺及悬 挂装置的总称。
陀螺仪由转子、 内环、外环和基 座组成。悬挂装 置称为万向支架。
陀螺仪具有保持给定方 位并能反映载体角位移 或角速度的能力称为陀 螺效应。
转子 陀螺仪
振动 陀螺仪
粒子 陀螺仪
光学 陀螺仪
利用高速转子
利用高频 振动物体
利用 基本粒子
利用 光学效应
三、陀螺仪的基本特性
陀螺转子无自转时，转动基座 转子、内外环随基座一起转动。 陀螺仪的运动性质与一般刚体没有什么区别。
冲击力矩作用在转子未自转的陀螺仪上 内环绕力矩方向翻滚多周
3、陀螺仪的基本特性：
（1）稳定性 （2）进动性 （3）陀螺力矩。
第五章 陀螺仪基本理论
主要内容
陀螺仪的定义、基本特性及分类 陀螺力学基础 陀螺仪基本特性的力学解释 自由陀螺仪的视运动 两自由度陀螺仪的运动方程、基本分析 单自由度陀螺仪的基本特性
5.1 陀螺仪的定义、基本 特性及分类
本节主要内容
陀螺仪的定义 陀螺仪的分类 陀螺仪的基本特性
玩具陀螺
陀螺仪的进动性 在外力矩作用下，陀螺仪主轴转动方向与 外力矩向量方向不一致，而是与外力矩向 量垂直，并力图使主轴以最短途径向外力 矩向量靠拢的特性。
■主轴转动方向与外力矩向量垂直 ■力图使主轴以最短途径向外力矩向量靠拢
（a）绕内环轴进动 （b）绕外环轴进动
3、陀螺力矩（陀螺反力矩）
陀螺反力矩 陀螺仪在受到
螺转子
¾转子陀螺的起源
1852年，法国科学家傅科首次提出“陀螺仪” 概念，并利用其定轴性设计了一种最早的陀螺 仪，用于观察地球自转现象。
此后50年，未制造实用的陀螺仪 制约因素：转子的高速旋转和支承方式
¾转子陀螺的发展
异步电动机 滚珠轴承
1908安休兹利用框架式 陀螺仪，研制陀螺罗盘，
测量轮船航向
起转动
着底座转动
主轴 很容易改变方位 保持初始方位不变
前提
转子未自转
转子高速自转
试验动作
给内环施加冲击力矩
现象 内环转动很多周 陀螺无明显的运动
主轴 很容易改变方位 主轴方位无明显改变， 只有微小的偏离
陀螺仪的稳定性 z定轴性 z抗冲击性
2、进动性——不同于非陀螺体的最主要特性
在内环轴上作用力矩，转子不绕内环轴转动，而是 绕外环轴转动。