微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electromechanical System, MEMS)技術(shù)極大的促進(jìn)了引信系統(tǒng)微型化的發(fā)展。本文以用于控制起爆電路的萬向開關(guān)為研究對象,對引信MEMS萬向開關(guān)進(jìn)行了性能分析。萬向開關(guān)不但要能夠感受加速度信號,而且要在加速度達(dá)到一定閾值時執(zhí)行開關(guān)動作。 首先對萬向開關(guān)所處的引信環(huán)境進(jìn)行了分析,提出了萬向開關(guān)適應(yīng)引信環(huán)境所需的多項性能指標(biāo),例如響應(yīng)時間短、接觸時間長、萬向性、抗高過載以及抗飛行干擾等。對萬向開關(guān)的工作原理和理論模型進(jìn)行了研究和闡述。根據(jù)指標(biāo)要求,對萬向開關(guān)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,并分析了結(jié)構(gòu)尺寸對開關(guān)性能的影響。 其次,利用有限元仿真分析,對萬向開關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析和動力學(xué)分析,以驗證開關(guān)結(jié)構(gòu)是否具有良好的萬向性、抗高過載能力、較快的響應(yīng)時間和較長的接觸時間。另外,通過仿真研究得到了影響萬向開關(guān)性能的關(guān)鍵參數(shù),比如支撐彈簧的半徑和線寬。確定了萬向開關(guān)的具體結(jié)構(gòu)尺寸,通過對具體結(jié)構(gòu)仿真得到,開關(guān)的響應(yīng)閡值為300g,響應(yīng)時間為110μs。 最后,在完成萬向開關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計之后,采用Coventor Ware軟件對開關(guān)進(jìn)行了工藝仿真模擬。

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 MEMS技術(shù)基本概念及特點
    1.3 MEMS技術(shù)的在引信中的應(yīng)用
    1.4 國內(nèi)外MEMS萬向開關(guān)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.1 斷續(xù)型MEMS萬向開關(guān)
        1.4.2 保持接通型MEMS萬向開關(guān)
    1.5 本文主要研究工作
    1.6 本章小結(jié)
2 引信MEMS萬向開關(guān)的工作環(huán)境和技術(shù)指標(biāo)
    2.1 萬向開關(guān)在引信中的應(yīng)用環(huán)境
        2.1.1 勤務(wù)處理環(huán)境
        2.1.2 發(fā)射環(huán)境
        2.1.3 飛行環(huán)境
        2.1.4 撞擊目標(biāo)環(huán)境
    2.2 萬向開關(guān)的指標(biāo)要求
        2.2.1 萬向性要求
        2.2.2 快速響應(yīng)和可靠接觸要求
        2.2.3 抗過載要求
    2.3 本章小結(jié)
3 引信MEMS萬向開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.1 萬向開關(guān)結(jié)構(gòu)
        3.1.1 保持接通型開關(guān)
        3.1.2 斷續(xù)型開關(guān)
    3.2 萬向開關(guān)理論計算
        3.2.1 萬向碰撞開關(guān)的工作原理
        3.2.2 萬向碰撞開關(guān)的動力學(xué)模型
    3.3 萬向開關(guān)中的空氣阻尼
        3.3.1 阻尼類型
        3.3.2 阻尼力計算
    3.4 萬向開關(guān)支撐彈簧和緩沖彈簧的設(shè)計
        3.4.1 支撐彈簧形狀的設(shè)計選擇
        3.4.2 緩沖彈簧的設(shè)計
    3.5 萬向開關(guān)質(zhì)量塊的設(shè)計
    3.6 本章小結(jié)
4 引信MEMS萬向開關(guān)的仿真分析
    4.1 有限元法、ANSYS和Workbench
        4.1.1 有限元法介紹
        4.1.2 ANSYS簡介
        4.1.3 Workbench介紹
    4.2 萬向開關(guān)的靜力學(xué)分析
        4.2.1 支撐彈簧形狀的確定
        4.2.2 開關(guān)的萬向性
        4.2.3 質(zhì)量塊與碰撞臺階間隙的確定
        4.2.4 支撐彈簧線寬和半徑的確定
    4.3 萬向開關(guān)的模態(tài)分析
    4.4 萬向開關(guān)的瞬態(tài)動力學(xué)分析
        4.4.1 碰撞臺階斷開與連續(xù)對萬向開關(guān)性能的影響
        4.4.2 支撐彈簧線寬對萬向開關(guān)性能的影響
        4.4.3 開關(guān)的響應(yīng)閾值
        4.4.4 開關(guān)的萬向性分析
    4.5 開關(guān)的抗過載分析
    4.6 開關(guān)參數(shù)的確定
    4.7 本章小結(jié)
5 萬向開關(guān)的MEMS工藝技術(shù)研究
    5.1 MEMS加工工藝
        5.1.1 LIGA技術(shù)
        5.1.2 UV-LIGA技術(shù)
    5.2 加工工藝軟件模擬
        5.2.1 Coventor Ware介紹
        5.2.2 萬向開關(guān)加工工藝
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)和展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新點
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3792638