基于加工误差仿真的半球谐振子优化设计

针对半球谐振陀螺谐振子制造过程中存在的加工误差,采用有限元仿真,分析了半球谐振子结构参数、尺寸公差和形位公差变化对其工作模态频率和临近模态频率的影响,研究了半球谐振子形位公差变化对频率裂解和品质因数的影响。通过仿真分析可知,半球谐振子结构参数壁厚、半球中心半径及内倒角半径都会影响模态频率;半球谐振子形位公差中的内外球心距离误差对其工作模态影响较大,中心轴平行误差对频率裂解和品质因数影响较大;半球谐振子壁厚、内倒角半径、小柱半径及内外球心距离误差变化会使工作模态频率与相邻模态间存在干扰。在此基础上,提出了半球谐振子结构参数及形位公差优化设计建议,并通过半球谐振子品质因数Q值和频率裂解测量对该建议进行了验证。

半球谐振陀螺质量不均匀性调平技术研究综述

半球谐振陀螺是具有精度高、质量小、寿命长等特点的新型固态陀螺,在航海、航空、航天等领域有着广泛应用前景。半球谐振陀螺的质量不均匀性调平技术是制造高精度半球谐振陀螺的关键技术。针对半球谐振陀螺质量不均匀性调平技术,首先对谐振子性能影响最大的四次谐波缺陷辨识方法及其关键性能指标发展现状进行了分析;其次,对影响谐振子性能的一次、二次、三次谐波缺陷辨识方法进行了归纳梳理;然后,总结分析了谐振子四类调平工艺——传统机械加工、化学刻蚀、激光刻蚀和离子束刻蚀的工艺方法及特点;最后,展望了谐振子调平技术待解决的问题及未来研究的重点。

半球谐振陀螺谐波缺陷振动特性有限元分析

半球谐振陀螺具有惯导级性能、寿命长、可靠性高、体积小、质量小、精度高的特点,在航空、航海、卫星等领域有着广泛应用前景,研究半球谐振子不平衡质量与频率裂解关系是制造高精度半球谐振陀螺的关键。针对半球谐振子质量不平衡问题,分析了谐振子不同谐波质量缺陷分布与频率裂解关系。采用有限元仿真的方法,分析了半球谐振子不同谐波质量缺陷的模态振型、固有频率、频率裂解的变化规律,研究了谐振子质量缺陷沿球壳周向和径向分布对振动特性的影响。基于有限元仿真的结果表明:二、四次谐波缺陷质量差对频率裂解有明显影响,二者呈线性比例关系,比例系数分别为536.57和1779.5,同时谐振子质量差分布在壳体唇沿位置对频率裂解影响较大。该结果对开展半球谐振陀螺调平技术研究提供了参考,具有一定指导意义。