本文關鍵詞：引信用MEMS萬向慣性開關的結構設計與優(yōu)化

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【摘要】：隨著信息化時代的到來,現代引信技術向智能化、微型化、集成化、通用化等方向發(fā)展。傳統的觸發(fā)引信體積大、功能難以復合、可靠性低等特點阻礙了引信技術的發(fā)展,而MEMS技術的發(fā)展為引信技術的進步提供了技術支撐。本文以MEMS技術為基礎設計了一種萬向慣性開關,滿足引信萬向性、抗高過載、微型化的需求。分析彈簧質量系統在半正弦加速度信號的作用下的響應情況。根據不同固有頻率下質量塊的位移變化,求出在450g-lms的加速度作用下,質量塊運動最平穩(wěn)時對應固有頻率；設計的懸臂梁柔性電極不但能夠延長開關的閉合時間,減少在接觸是的彈跳現象,而且簡化了開關的結構,提高開關加工的成品率；設計的十字型中心止擋機構不僅可以使開關能抗高過載加速度,還能防止質量塊的旋轉運動。對開關的工作性能進行了分析,開關的前三階模態(tài)振型均為平動且固有頻率接近,開關具有萬向性；當加速度信號超過560g時,開關在軸向0-900范圍內能可靠響應；在450g-1ms的加速度作用下,開關在響應角度內閉合時間最短為56μs；開關具有一定的適應性,當加速度的幅值為450g時,只有脈寬范圍在0.3ms-1.2ms之間的加速度才能使開關閉合；開關具有抗過載能力,在30000g的加速度下沖擊后,開關仍能正常工作。對開關的加工工藝進行了研究,通過在設計時對結構進行尺寸補償,減小了加工樣品的誤差。
【關鍵詞】：慣性開關 MEMS 懸臂梁電極 中心止擋結構
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM564
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 課題研究的意義7-8
• 1.2 MEMS慣性開關的研究現狀8-13
• 1.2.1 國外研究現狀8-10
• 1.2.2 國內研究現狀10-13
• 1.3 現有MEMS慣性開關的特點13-14
• 1.4 本文的主要研究內容14-15
• 2 MEMS萬向開關的應用環(huán)境及設計要求15-22
• 2.1 MEMS萬向開關在環(huán)境中的工作狀態(tài)分析15-19
• 2.1.1 勤務處理與裝填環(huán)境15-16
• 2.1.2 正常發(fā)射環(huán)境16-18
• 2.1.3 飛行環(huán)境18
• 2.1.4 碰目標環(huán)境18-19
• 2.2 MEMS開關的設計目標19-20
• 2.2.1 萬向性要求19
• 2.2.2 延長閉合時間19-20
• 2.2.3 閉合閾值20
• 2.2.4 抗高過載20
• 2.3 本章小結20-22
• 3 MEMS萬向慣性開關的結構設計22-39
• 3.1 萬向慣性開關的工作原理22
• 3.2 MEMS萬向開關的動力學分析22-25
• 3.3 彈簧質量系統固有頻率分析25-28
• 3.3.1 固有頻率對質量塊位移響應的影響25-28
• 3.3.2 彈簧質量系統固有頻率的確定28
• 3.4 開關結構的優(yōu)化28-38
• 3.4.1 前期開關加工的失效形式28-29
• 3.4.2 優(yōu)化原則29-30
• 3.4.3 彈簧質量系統的優(yōu)化設計30-33
• 3.4.4 徑向電極的設計33-36
• 3.4.5 軸向電極的設計36-37
• 3.4.6 止擋結構的設計37-38
• 3.5 本章小結38-39
• 4 MEMS萬向慣性開關有限元仿真分析39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 模態(tài)仿真分析39-40
• 4.3 瞬態(tài)動力學仿真40-51
• 4.3.1 開關的萬向性分析40-44
• 4.3.2 開關的響應分析44-47
• 4.3.3 MEMS開關適應性分析47-49
• 4.3.4 MEMS開關的抗過載性能49-51
• 4.3.5 離心力對開關工作的影響51
• 4.4 本章小結51-53
• 5 MEMS萬向開關加工工藝53-60
• 5.1 MEMS開關的加工53-59
• 5.1.1 加工工藝研究53-56
• 5.1.2 加工誤差分析56
• 5.1.3 加工樣品的尺寸檢測56-59
• 5.2 本章小結59-60
• 6 總結與展望60-62
• 6.1 全文總結60-61
• 6.2 論文創(chuàng)新點61
• 6.3 工作展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-67
• 附錄67

【參考文獻】

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