CN217236820U - 一种短轴柄半球谐振子及半球谐振陀螺仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种短轴柄半球谐振子及半球谐振陀螺仪，主要解决现有半球谐振子加工难度大、加工周期长以及存在结构失效的问题。该短轴柄半球谐振子包括轴柄和壳体，壳体为半球罩体状结构，其套设在轴柄上，且与轴柄同轴设置；轴柄一端延伸至壳体外侧，另一端设置在壳体内部，其两侧的端面上均设置有环形装配凸台，用于增加装配的接触面积；轴柄在壳体内部的轴向长度为壳体内壁半径的1/3～1/2。上述半球谐振陀螺仪包括外壳、基座和短轴柄半球谐振子；外壳为半球罩体状结构，基座设置在外壳下方，与外壳形成一密封安装腔体，短轴柄半球谐振子设置在密封安装腔体内。

Description

一种短轴柄半球谐振子及半球谐振陀螺仪

技术领域

本实用新型属于半球谐振陀螺仪领域，具体涉及一种短轴柄半球谐振子及半球谐振陀螺仪。

背景技术

半球谐振陀螺仪是一种利用半球谐振子振动驻波沿环向的进动来测量外壳旋转的无转子式振动陀螺，其核心结构为半球谐振子。由于其具有体积小、质量轻、功耗低、启动时间短、抗干扰能力强等特点，广泛应用于航空、航天、导航制导领域。

为了获得高精度的半球谐振陀螺仪，在实践过程中通常选取品质因数较高的熔融石英作为材料，但目前的半球谐振子由于支撑轴柄较长，在保证壳体与支撑轴柄中心轴一致性要求的前提下，加工难度较大、加工周期较长；此外，目前的支撑轴柄与基座、外壳的连接位置侧向接触面积不足，容易因横向载荷过大引起结构失效。

发明内容

为了解决现有半球谐振子加工难度大、加工周期长以及存在结构失效的问题，本实用新型提出了一种短轴柄半球谐振子及半球谐振陀螺仪。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种短轴柄半球谐振子，包括轴柄和壳体，所述壳体为半球罩体状结构，其套设在轴柄上，且与轴柄同轴设置；所述轴柄一端延伸至壳体外侧，另一端设置在壳体内部，其两侧的端面上均设置有环形装配凸台，用于增加装配的接触面积；所述轴柄在壳体内部的轴向长度为壳体内壁半径的1/3～1/2。

同时，本实用新型还提供一种半球谐振陀螺仪，包括外壳、基座和短轴柄半球谐振子；所述短轴柄半球谐振子包括轴柄和壳体，所述壳体为半球罩体状结构，其套设在轴柄上，且与轴柄同轴设置；所述轴柄一端延伸至壳体外侧，另一端设置在壳体内部，其两侧的端面上均设置有环形装配凸台，用于增加装配的接触面积；所述轴柄在壳体内部的轴向长度为壳体内壁半径的1/3～1/2；所述外壳为半球罩体状结构，所述基座设置在外壳下方，与外壳形成一密封安装腔体，所述短轴柄半球谐振子设置在密封安装腔体内；所述外壳的内壁顶端设置有第一环形装配槽，用于与轴柄上端的环形装配凸台连接配合，增加接触面积；所述基座包括安装底座和设置在安装底座上方的安装凸台，所述安装凸台的直径小于安装底座的直径，且安装凸台的顶端设置有第二环形装配槽，所述第二环形装配槽与轴柄底端的环形装配凸台连接配合，增加接触面积。

进一步地，所述第一环形装配槽、第二环形装配槽与环形装配凸台的接触面上设置有玻璃胶。

进一步地，所述外壳的顶部设置有第一圆柱体，用于与外罩进行装配连接。

进一步地，所述外壳的下部外壁上设置有圆柱型凸台，用于与外罩进行装配连接。

进一步地，所述圆柱型凸台的外径与安装底座的直径相同。

进一步地，所述外壳的下部内壁面设置为与短轴柄半球谐振子外表面平行的半球型弧面，所述半球型弧面与外壳的下部内壁面之间留有空隙。

进一步地，所述轴柄与壳体的内表面、外表面通过光滑曲面过渡连接，用于防止应力集中。

进一步地，所述外壳、基座和短轴柄半球谐振子的材质为熔融石英。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型半球谐振子的轴柄较短，当半球谐振子承受横向过载时可以减小轴柄处的跨度，改善半球谐振子的承力状况。半球谐振子的轴柄两侧的端面上均设置有环形装配凸台，通过环形装配凸台，半球谐振子可以与基座、外壳使用玻璃胶粘结在一起，从而增加装配的接触面积，改善谐振子轴柄处的受力情况，同时减小谐振子的加工难度。

2.本实用新型外壳的上部设置有第一圆柱体，可以与谐振陀螺的外罩装配在一起，内侧设有第一环形装配槽，可以与半球谐振子装配在一起，增加半球谐振子的接触面积，改善其受力情况。外壳的下部设置有圆柱型凸台，可与外罩进行装配。

3.本实用新型外壳呈罩体状，其壳体中部厚度比壳体下部厚度较小，可减少高精度加工部分的面积。

4.本实用新型基座上的第二环形装配槽增大了与半球谐振子的接触面积，改善了半球谐振子轴柄的受力情况，安装凸台可补足因为半球谐振子轴柄较短而无法使支撑延伸到安装底座的距离。

附图说明

图1为本实用新型半球谐振陀螺仪的剖视图；

图2为本实用新型半球谐振陀螺仪的短轴柄半球谐振子结构示意图；

图3为本实用新型半球谐振陀螺仪的外壳结构示意图；

图4为本实用新型半球谐振陀螺仪的外壳剖视图；

图5为本实用新型半球谐振陀螺仪的基座结构示意图。

附图标记：1-外壳，2-短轴柄半球谐振子，3-基座，11-第一环形装配槽，12-第一圆柱体，13-圆柱型凸台，14-半球型弧面，21-轴柄，22-壳体，23-环形装配凸台，31-第二环形装配槽，32-安装凸台，33-安装底座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本实用新型的技术原理，目的并不是用来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型提供一种加工简单、具有抗高横向过载的短轴柄半球谐振子及半球谐振陀螺仪。半球谐振陀螺仪主要由激励电极、检测电极和半球谐振子构成。其中半球谐振子是半球谐振陀螺仪的核心部件，其性能决定了半球谐振陀螺仪的性能。工作时，半球谐振子需要在一定的外力激励条件下形成四波腹振动的振型，从而具备敏感角速率的性能。

如图2所示，本实用新型提供的短轴柄半球谐振子材质为熔融石英，其包括轴柄21以及套设在轴柄21上，并与轴柄21同轴设置、整体呈半球罩体状的壳体22，轴柄21一端延伸至壳体22外侧，另一端设置在壳体22内部，轴柄21轴线处的上下端面设有用于装配的环形装配凸台23，用于增加装配的接触面积。轴柄21与壳体22的内表面、外表面通过光滑曲面过渡连接，用于防止应力集中。

本实用新型半球谐振子缩短了轴柄21的长度，轴柄在壳体内部的轴向长度为壳体内壁半径的1/3～1/2。当半球谐振子承受横向过载的时候可减小轴柄21处的跨度，改善半球谐振子的承力状况。半球谐振子轴线两端设有环形装配凸台23，通过环形装配凸台23，半球谐振子可以和基座3、外壳1使用玻璃胶粘结在一起，从而增加装配的接触面积，改善半球谐振子轴柄21处的受力情况，同时减小半球谐振子的加工难度，缩短加工周期。

如图1至图5所示，本实用新型提供的半球谐振陀螺仪包括外壳1、基座3和上述短轴柄半球谐振子2；该外壳1和基座3用于装配短轴柄半球谐振子2，其材质为熔融石英，外壳1为半球罩体状结构，基座3设置在外壳1下方，与外壳1形成一密封安装腔体，短轴柄半球谐振子2设置在密封安装腔体内。外壳1的内壁顶端设置有第一环形装配槽11，用于与轴柄21上端的环形装配凸台23连接配合，且接触面上设置有玻璃胶粘，增加接触面积；同时，外壳1的顶部设置有第一圆柱体12，用于与外罩进行装配连接。外壳1的下部外壁上设置有圆柱型凸台13，也用于与外罩进行装配连接，此时，圆柱型凸台13的外径与安装底座33的直径相同。外壳1的下部内壁面设置为与短轴柄半球谐振子2外表面平行的半球型弧面14，半球型弧面14与外壳1的下部内壁面之间留有空隙以便半球谐振子振动。

本实用新型外壳1上部的第一圆柱体12可以与半球谐振陀螺仪的外罩装配在一起，内侧存在一个第一环形装配槽11，可以与短轴柄半球谐振子2装配在一起，增加短轴柄半球谐振子2的接触面积，改善其受力情况。外壳1下部外侧为一圆柱型表面，可与外罩进行装配；外壳1下部内侧为一半球型弧面14，且与半球谐振子外表面平行，相互之间留有空隙以便谐振子振动。外壳1的该半球型弧面14上设置有激励电极(一般是8个)，激励电极与对应的半球谐振子外表面金属膜层形成电容，可以通过控制其电场的变化对半球谐振子进行激励，使其振动。激励电极一般周向均匀分布，相互两对激励电极之间隔离设置。外壳1中部的厚度比壳体22下部缩减，可减少高精度加工部分的面积。

上述基座3从上到下整体为两段半径逐段增大的圆柱形结构，具体包括安装底座33和设置在安装底座33上方的安装凸台32，安装凸台32的直径小于安装底座33的直径，安装凸台32的顶端设置有第二环形装配槽31，用于与轴柄21底端的环形装配凸台23连接配合，且接触面上设置有玻璃胶，增加接触面积。基座3上的第二环形装配槽31增大了与短轴柄半球谐振子2的接触面积，改善了轴柄21的受力情况。安装凸台32可补足因为轴柄21较短而无法使支撑延伸到安装底座33的距离。基座3的安装底座33外侧圆柱面可以与外罩装配在一起对其进行固定，其上表面还与外壳1粘接在一起，提供密封。

Claims (10)

1.一种短轴柄半球谐振子，其特征在于：包括轴柄(21)和壳体(22)，所述壳体(22)为半球罩体状结构，其套设在轴柄(21)上，且与轴柄(21)同轴设置；

所述轴柄(21)一端延伸至壳体(22)外侧，另一端设置在壳体(22)内部，其两侧的端面上均设置有环形装配凸台(23)，用于增加装配的接触面积；

所述轴柄(21)在壳体(22)内部的轴向长度为壳体(22)内壁半径的1/3～1/2。

2.根据权利要求1所述的短轴柄半球谐振子，其特征在于：所述轴柄(21)与壳体(22)的内表面、外表面均通过光滑曲面过渡连接，用于防止应力集中。

3.一种半球谐振陀螺仪，其特征在于：包括外壳(1)、基座(3)和短轴柄半球谐振子(2)；

所述短轴柄半球谐振子(2)包括轴柄(21)和壳体(22)，所述壳体(22)为半球罩体状结构，其套设在轴柄(21)上，且与轴柄(21)同轴设置；所述轴柄(21)一端延伸至壳体(22)外侧，另一端设置在壳体(22)内部，其两侧的端面上均设置有环形装配凸台(23)，用于增加装配的接触面积；所述轴柄(21)在壳体(22)内部的轴向长度为壳体(22)内壁半径的1/3～1/2；

所述外壳(1)为半球罩体状结构，所述基座(3)设置在外壳(1)下方，与外壳(1)形成一密封安装腔体，所述短轴柄半球谐振子(2)设置在密封安装腔体内；

所述外壳(1)的内壁顶端设置有第一环形装配槽(11)，用于与轴柄(21)上端的环形装配凸台(23)连接配合，增加接触面积；

所述基座(3)包括安装底座(33)和设置在安装底座(33)上方的安装凸台(32)，所述安装凸台(32)的直径小于安装底座(33)的直径，且安装凸台(32)的顶端设置有第二环形装配槽(31)，所述第二环形装配槽(31)与轴柄(21)底端的环形装配凸台(23)连接配合，增加接触面积。

4.根据权利要求3所述的半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述第一环形装配槽(11)、第二环形装配槽(31)与环形装配凸台(23)的接触面上设置有玻璃胶。

5.根据权利要求3所述的半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述外壳(1)的顶部设置有第一圆柱体(12)，用于与外罩进行装配连接。

6.根据权利要求3所述的半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述外壳(1)的下部外壁上设置有圆柱型凸台(13)，用于与外罩进行装配连接。

7.根据权利要求6所述的半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述圆柱型凸台(13)的外径与安装底座(33)的直径相同。

8.根据权利要求3所述的半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述外壳(1)的下部内壁面设置为与短轴柄半球谐振子(2)外表面平行的半球型弧面(14)，所述半球型弧面(14)与外壳(1)的下部内壁面之间留有空隙。

9.根据权利要求3所述的半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述轴柄(21)与壳体(22)的内表面、外表面通过光滑曲面过渡连接，用于防止应力集中。

10.根据权利要求3所述的半球谐振陀螺仪，其特征在于：所述外壳(1)、基座(3)和短轴柄半球谐振子(2)的材质为熔融石英。

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