CN205981220U - 一种用于高过载环境的微机械陀螺结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于双质量差分式微机械陀螺结构技术领域，具体涉及一种用于高过载应用条件的双质量块差分式微机械陀螺结构。所述的微机械陀螺结构包括通过耦合梁连接的左右质量框，质量框包括驱动框和检测框，驱动框和检测框通过折叠弹性梁连接，驱动框和检测框上分布有弹性止挡；其特征为耦合梁、折叠弹性梁和弹性止挡的根部具备圆弧过渡特征。本实用新型的能够使微机械陀螺弹性梁根部的应力集中降低百分之六十，并通过弹性止档避免微机械陀螺可动部分在超过设定位移极限时发生碰撞损伤。本实用新型所提出的微机械陀螺结构能够降低在高冲击作用对弹性止档的要求，降低具备抗高冲击能力的微机械陀螺加工工艺难度。

Description

一种用于高过载环境的微机械陀螺结构

技术领域

本发明属于双质量差分式微机械陀螺结构技术领域，具体涉及一种用于高过载应用条件的双质量块差分式微机械陀螺结构。

背景技术

微机械陀螺具有量程大，抗冲击性强的特点，在惯性制导领域具有广泛的应用，其中用于高过载应用条件的线振动微机械陀螺更是成为制导领域的应用主流。

双质量差分式线振动电容式陀螺的主要结构为两个通过耦合梁连接的质量框，这两个质量框一个在平面内进行运动方向相反的振动。如图1所示，一种具备正交误差补偿结构差分式微机械陀螺，包括左质量框1，右质量框2，耦合梁3，左驱动框1和右驱动框2通过耦合梁3联结。左质量框与右质量框结构相同。左质量框包括驱动框1-1，驱动框1-1通过折叠弹性梁1-2a，1-2b，1-2c和1-2d与外界锚点连接，驱动框1-1通过折叠弹性梁1-4a，1-4b，1-4c和1-4d与检测框1-5连接，驱动框1-1的两侧对称分布驱动梳齿1-3a和1-3b，驱动框的四角分布驱动弹性止挡1-7a，1-7b，1-7c和1-7d；检测框1-5的内部具备检测梳齿1-6，内部的四个角分布相同的驱动弹性止挡1-8a，1-8b，1-8c和1-8d。

两个振动质量框分别通过静电力驱动，在平面内沿X轴反方向运动，当微机械陀螺敏感到Z轴的角速率时，在哥氏效应的作用下，两个质量框分别受到Y方向的哥氏力，从而推动质量框在Y方向发生位移。分别对两个质量框在Y方向的位移进行检测并进行差分，即可实现对沿Z轴输入的角速率进行测量。

目前中高精度的双质量块差分式梳齿线振动微机械陀螺多为高真空封装，其欠阻尼的内部环境会使微机械陀螺在承受高冲击时更容易发生结构损坏，其中微机械陀螺的驱动弹性梁、检测弹性梁和耦合弹性梁是已损坏且难以加强的部位，这三部位的任何损伤都会导致陀螺无法工作，而这类陀螺是应用在制导领域的主流产品。因此中高精度的双质量差分式微机械陀螺更需要进行抵抗高冲击的结构设计。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种用于高过载环境的双质量差分式微机械陀螺结构。

本发明的技术方案：一种用于高过载环境的微机械陀螺结构，所述的微机械陀螺结构包括通过耦合梁连接的左右质量框，质量框包括驱动框和检测框，驱动框和检测框通过折叠弹性梁连接，驱动框和检测框上分布有弹性止挡；

其特征为耦合梁、折叠弹性梁和弹性止挡的根部具备圆弧过渡特征。

本发明的有益效果：本发明的能够使微机械陀螺弹性梁根部的应力集中降低百分之六十，并通过弹性止档避免微机械陀螺可动部分在超过设定位移极限时发生碰撞损伤。本发明所提出的微机械陀螺结构能够降低在高冲击作用对弹性止档的要求，降低具备抗高冲击能力的微机械陀螺加工工艺难度。

附图说明

图1是本发明所示的一实施例的用于高过载环境的双质量差分式微机械陀螺整体结构示意图；

图2是所示实施例中具备圆弧特征折叠弹性梁具体结构示意图；

图3是所示实施例中具备圆弧特征的耦合梁具体结构示意图；

图4是所示实施例中具备圆弧特征的弹性止档具体结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，用于高过载环境的双质量差分式微机械陀螺的驱动折叠弹性梁和检测折叠弹性梁结构大致相同，两端分别连接不同的框架，中间具备与连接端垂直的U型折弯结构，在结构垂直折弯的部位具备圆弧过渡特征1-9a，1-9b，1-9c和1-9d，使得折叠弹性梁在该部位的应力集中降低百分之四十至六十。

如图3所示，用于高过载环境的双质量差分式微机械陀螺的左右质量框之间的耦合梁两端分别连接左右质量框，中间具备与连接端沿垂直的双U型结构，在结构垂直折弯的部位均具备圆弧过渡特征1-10a，1-10b，1-10c，1-10d，1-10e，1-10f，1-10g和1-10h，使得折叠弹性梁在该部位的应力集中降低百分之四十至六十。

如图4所示，用于高过载环境的双质量差分式微机械陀螺的弹性止档由与阻挡块和弹性杆组成，阻挡块为刚度极大的方块组成，与可动结构连接；弹性杆由两根尺寸相同，刚度较小的长杆组成，将阻挡块限制在一定空间内，弹性杆与外界固定锚点连接，弹性杆与外部锚点连接的结构折弯的部位应当具备圆弧过渡特征1-11a，1-11b和1-11，使得弹性杆在该部位的应力集中降低百分之四十至六十。

以下为具体工作方式，当具备正交误差补偿结构差分式微机械陀螺工作时，驱动梳齿1-3a和1-3b在驱动框1-1上产生与谐振频率相同的静电驱动力，将左质量框1驱动到目标振动幅值，该目标幅值应在驱动弹性止档1-7a，1-7b，1-7c和1-7d所允许的范围内；同时右质量框2与左质量框1运动方向相反，幅值相同。

当差分式微机械陀螺受到沿驱动方向的高冲击时，左质量框1中的弹性止档1-7a，1-7b，1-7c和1-7d会限制驱动框1-1的X方向运动直至其达到设计最大位移，防止驱动框1-1接触到外部固定锚点，同时驱动弹性梁1-2a，1-2b，1-2c和1-2d在该条件下会产生最大变形，其根部的圆弧特征会将该变形条件下的应力大幅降低，使其不至于产生结构的损伤破坏，从而使得差分式微机械陀螺能够抵抗驱动方向的高过载。

当差分式微机械陀螺受到沿检测方向的高冲击时，左质量框1中的弹性止档1-8a，1-8b，1-8c和1-8d会限制驱动框1-1的Y方向运动直至其达到设计最大位移，防止驱动框1-1接触到外部固定锚点，同时检测弹性梁1-4a，1-4b，1-4c和1-4d在该条件下会产生最大变形，其根部的圆弧特征会将该变形条件下的应力大幅降低，使其不至于产生结构的损伤破坏，从而使得差分式微机械陀螺能够抵抗检测方向的高过载。

Claims (1)

1.一种用于高过载环境的微机械陀螺结构，所述的微机械陀螺结构包括通过耦合梁连接的左右质量框，质量框包括驱动框和检测框，驱动框和检测框通过折叠弹性梁连接，驱动框和检测框上分布有弹性止挡；

其特征为耦合梁、折叠弹性梁和弹性止挡的根部具备圆弧过渡特征。