圆柱壳体振动陀螺是近年发展起来的一种新型金属振动陀螺,由于其具有结构简单、制造成本低、精度高等特点,在航空航天、武器装备等领域具有广泛的应用前景。圆柱壳体振动陀螺的核心部件是圆柱形谐振子,圆柱形谐振子是高精度薄壁圆筒形结构,通过精密车削加工而成。由于加工刀具和圆柱形谐振子被加工表面的挤压和摩擦,谐振子表面会产生残余应力层。目前,国内外对圆柱形谐振子的制造、修形、控制和误差分析等进行了较多的研究,但是对其制造过程中的残余应力问题却研究很少,而残余应力的存在会影响圆柱形谐振子的振动性能,进而影响圆柱壳体振动陀螺的精度。为此,本文针对圆柱壳体振动陀螺的表面残余应力,探究其形成机理、影响因素和分布规律,并提出了消除圆柱形谐振子表面残余应力的具体方法,主要研究内容如下:1.分析了圆柱壳体振动陀螺表面残余应力的形成机理,详细分析了车削加工对圆柱形谐振子表面残余应力的影响规律,并且通过仿真和实验探索了加工参数对圆柱形谐振子表面残余应力的影响规律。2.建立了圆柱形谐振子的切削仿真模型,仿真分析了圆柱形谐振子表面残余应力的分布规律,得到残余应力的厚度随切削速度、切削深度等主要加工参数的变化规律,以及圆柱形谐振子表面轴向残余应力和切向残余应力的大小和分布。3.提出了利用阶梯掩膜腐蚀的应力测量方法测试圆柱形谐振子的表面残余应力,阐述了阶梯掩膜腐蚀法的原理和具体步骤。该方法能够高效地逐层分步分析圆柱形谐振子的表面残余应力层,最后结合X射线衍射法精确测量得到不同方位及深度的残余应力变化情况。4.提出了基于化学腐蚀和电解抛光的复合法来去除圆柱形谐振子的表面残余应力,详细介绍了该方法的原理和具体步骤。通过实验,圆柱形谐振子的表面残余应力可由四百多兆帕下降到五十兆帕左右,最后,通过实验分析对比了残余应力去除前后圆柱形谐振子的频率裂解、品质因数等重要性能参数的变化情况。