论文在调研和分析国内外微机械陀螺结构设计的研究现状的基础上，针对微机械水平轴陀螺的应用需求和目前微机械水平轴陀螺设计中存在的问题，确定了体硅微机械轮式水平轴陀螺研究这一主题，并完成设计、加工和测试三种轮式水平轴陀螺的工作。　　本文首先介绍了微机械陀螺发展历史与现状，重点提出了轮式水平轴陀螺的优势和应用特点。然后以微机械陀螺的动力学分析为基础，介绍了微机械陀螺的工作原理，其中包括对微机械陀螺机械耦合的理论分析和解耦方法的归纳，以及对陀螺主要性能参数等的讨论，为后续的陀螺结构设计提供理论依据。　　在充分利用北京大学现有设计优势和工艺传统的前提下，并针对水平轴陀螺设计中存在的诸多问题，论文提出三种轮式水平轴陀螺的设计方案，分别为单解耦全闭合轮式水平轴陀螺，单解耦半闭合轮式水平轴陀螺和应用不等高检测梳齿的双解耦轮式水平轴陀螺。本文在对微机械轮式水平轴陀螺理论分析的基础上，按照陀螺机械解耦特点和检测方式的不同，分别对三种陀螺的结构特点和设计思路作了详细的阐述和论证。从提高陀螺各方面性能和解决实际存在的问题出发，对陀螺结构关键部分形态和特征尺寸进行了改进，提出了全闭合式复合质量块、对称1/4圆环复合质量块、复合叉指式驱动扭转梁、具有解耦作用的检测扭转梁等创新性结构。　　在陀螺的设计过程中，利用有限元仿真软件ANSYS以及数据处理软件Matlab等工具，对三种陀螺进行了比较系统的仿真，其中包括陀螺的模态振型、机械耦合、谐振频率匹配等，同时据此对陀螺的特征尺寸进行了优化。本文特别地以刻蚀工艺带来的线宽损失误差以及减薄工艺带来的结构层厚度误差为重点，仿真分析了陀螺的工艺精度误差对器件性能的影响，并在此基础上优化陀螺结构参数，降低工艺误差对器件性能造成的负面影响。　　所设计的三种体硅微机械轮式水平轴陀螺工艺加工综合应用了传统的三块版SOG(silicon-on-glass)工艺和北京大学开发的以复合掩模为基础的五块版SOG工艺，本文主要以流程图的形式对以上两种工艺的具体加工步骤做了简要介绍。　　论文工作对已经加工完成的两种微机械轮式水平轴陀螺进行了基本性能测试，其中包括模态频率、耦合性能、输出灵敏度、零偏稳定性等，对测试结果进行了分析，并提出了可能的改进方案。对陀螺的工艺误差的影响进行进行了评估，通过测试结果说明了通过合理设计陀螺特征参数，可以有效降低频率差对线宽损失误差的敏感性。