針對激光起爆引信光邏輯控制系統(tǒng)的安全性能要求,提出了一種硅基MEMS后坐保險機構(gòu)。后坐保險機構(gòu)主要由彈簧質(zhì)量系統(tǒng)、齒型制動機構(gòu)及閉鎖機構(gòu)組成,具有大位移、識別載荷幅值和脈寬兩種環(huán)境及抗過載的特征。主要通過理論分析結(jié)合數(shù)值仿真的方法研究各模塊的作用機理,并進行相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的改進設(shè)計。根據(jù)后坐保險機構(gòu)的應用環(huán)境,明確其設(shè)計要求,提出總體設(shè)計方案。利用彈簧支撐的后坐滑塊側(cè)壁齒型結(jié)構(gòu)與基板上的齒型結(jié)構(gòu)發(fā)生摩擦與碰撞實現(xiàn)延時作用,保證了平時勤務(wù)處理的安全性,并確保引信發(fā)射時在一定的后坐過載激勵下可靠解除保險。對彈簧質(zhì)量系統(tǒng)進行設(shè)計,利用“莫爾法”推導出平面彈簧的剛度公式,借助單位脈沖響應函數(shù)推導出彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的位移響應公式,并通過有限元仿真驗證了理論結(jié)果的正確性。依據(jù)后坐保險機構(gòu)應用的環(huán)境載荷確定彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有頻率范圍。采用有限元仿真,研究齒型結(jié)構(gòu)參數(shù)對后坐滑塊在勤務(wù)、發(fā)射環(huán)境下位移響應特性的影響。設(shè)計閉鎖機構(gòu),實現(xiàn)對后坐滑塊達到解除保險位移后的鎖定。動力學仿真結(jié)果表明:在脈寬1ms、大于5000g的正常發(fā)射載荷作用下,后坐滑塊達到解除保險的位移,能夠可靠解除保險;在脈寬200?s、1500... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

大連理工

碩士學位論文硅基光邏輯控制系統(tǒng)后坐保險機構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究3（a）（b）圖1.2北京大學MEMS慣性傳感器南京理工大學席占穩(wěn)、聶偉榮課題組自“十五”以來一直從事MEMS相關(guān)技術(shù)研究。孔南研究設(shè)計了一種鎳基MEMS萬向傳感器[16]，其徑向閾值為400g-566g，軸向閾值為649g。為觀測開關(guān)在高沖擊載荷下的動態(tài)響應過程，YunCao設(shè)計了一套基于高速攝影機的光學測量系統(tǒng)，并研究了高沖擊載荷與開關(guān)動態(tài)響應時間、接觸時間的關(guān)系[17-18]，其SEM照片如圖1.3（a）所示。周織建等人設(shè)計了一種閉鎖式MEMS慣性接電開關(guān)[19-20]，開關(guān)閉合信號用于觸發(fā)電源向外部電路供電。黃劉、沈騰等人設(shè)計了一種可自恢復的微流體慣性開關(guān)[21-22]，該慣性開關(guān)以嫁銦作為開關(guān)液滴，其實物如圖1.3（b）所示。李雯迪設(shè)計了一種適用于中大口徑榴彈的MEMS引信保險機構(gòu)，該安全和解除保險機構(gòu)將機械結(jié)構(gòu)、電路系統(tǒng)融合在一起，依靠后坐載荷、離心力以及地理位置信息解除各級保險[23]。（a）萬向開關(guān)（b）微流體開關(guān)圖1.3南京理工大學MEMS技術(shù)研究上海交通大學微納米國家重點實驗室主要從事鎳基MEMS相關(guān)技術(shù)的研究。QihuangZhang等設(shè)計了一種橫向驅(qū)動的MEMS慣性開關(guān)[24-25]，其SEM照片如圖1.4（a）所示。該開關(guān)設(shè)計有多組限位結(jié)構(gòu)，套筒限位結(jié)構(gòu)可有效降低敏感方向外的響應靈敏度以及隨機振動對結(jié)構(gòu)的影響，反向限位結(jié)構(gòu)可有效約束質(zhì)量塊的最大位移，提高質(zhì)量塊

碩士學位論文硅基光邏輯控制系統(tǒng)后坐保險機構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究3（a）（b）圖1.2北京大學MEMS慣性傳感器南京理工大學席占穩(wěn)、聶偉榮課題組自“十五”以來一直從事MEMS相關(guān)技術(shù)研究。孔南研究設(shè)計了一種鎳基MEMS萬向傳感器[16]，其徑向閾值為400g-566g，軸向閾值為649g。為觀測開關(guān)在高沖擊載荷下的動態(tài)響應過程，YunCao設(shè)計了一套基于高速攝影機的光學測量系統(tǒng)，并研究了高沖擊載荷與開關(guān)動態(tài)響應時間、接觸時間的關(guān)系[17-18]，其SEM照片如圖1.3（a）所示。周織建等人設(shè)計了一種閉鎖式MEMS慣性接電開關(guān)[19-20]，開關(guān)閉合信號用于觸發(fā)電源向外部電路供電。黃劉、沈騰等人設(shè)計了一種可自恢復的微流體慣性開關(guān)[21-22]，該慣性開關(guān)以嫁銦作為開關(guān)液滴，其實物如圖1.3（b）所示。李雯迪設(shè)計了一種適用于中大口徑榴彈的MEMS引信保險機構(gòu)，該安全和解除保險機構(gòu)將機械結(jié)構(gòu)、電路系統(tǒng)融合在一起，依靠后坐載荷、離心力以及地理位置信息解除各級保險[23]。（a）萬向開關(guān)（b）微流體開關(guān)圖1.3南京理工大學MEMS技術(shù)研究上海交通大學微納米國家重點實驗室主要從事鎳基MEMS相關(guān)技術(shù)的研究。QihuangZhang等設(shè)計了一種橫向驅(qū)動的MEMS慣性開關(guān)[24-25]，其SEM照片如圖1.4（a）所示。該開關(guān)設(shè)計有多組限位結(jié)構(gòu)，套筒限位結(jié)構(gòu)可有效降低敏感方向外的響應靈敏度以及隨機振動對結(jié)構(gòu)的影響，反向限位結(jié)構(gòu)可有效約束質(zhì)量塊的最大位移，提高質(zhì)量塊

【參考文獻】：
期刊論文
[1]MEMS懸臂卡鎖式后坐保險機構(gòu)[J]. 李雯迪,聶偉榮,席占穩(wěn),陳海峰.  探測與控制學報. 2018(01)
[2]齒形結(jié)構(gòu)的長脈沖敏感型微加速度開關(guān)[J]. 步超,聶偉榮,羅喬,周織建.  光學精密工程. 2016(11)
[3]微機電技術(shù)在引信中的應用綜述[J]. 王輔輔,婁文忠.  探測與控制學報. 2016(03)
[4]抗高過載微流體慣性開關(guān)[J]. 黃劉,聶偉榮,王曉鋒,沈騰.  光學精密工程. 2016(03)
[5]MEMS平面S型錐形彈簧的特性分析研究[J]. 周織建,聶偉榮,席占穩(wěn),王曉鋒,程建建.  微電子學. 2014(04)
[6]基于彈性支撐結(jié)構(gòu)的微機械滑塊閉鎖機構(gòu)[J]. 范晨陽,田中旺,王發(fā)林,張聰.  探測與控制學報. 2014(01)
[7]改善強度的MEMS隔爆機構(gòu)懸臂梁和卡頭[J]. 田中旺,趙旭,宋永強,劉占恒,李曉杰.  探測與控制學報. 2011(05)
[8]火箭彈引信MEMS后坐保險機構(gòu)[J]. 王曉霞,牛蘭杰,趙旭.  科學技術(shù)與工程. 2011(11)
[9]MEMS鎳平面彈簧非線性力學性能仿真及研究[J]. 隋靈禾,戴旭涵,王佩紅,趙小林.  微納電子技術(shù). 2010(12)
[10]引信MEMS延時保險機構(gòu)性能仿真分析[J]. 徐偉,李志超,王炅.  微納電子技術(shù). 2010(12)

博士論文
[1]高性能MEMS慣性器件工程化關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 邢朝洋.中國航天科技集團公司第一研究院 2017
[2]非硅MEMS萬向慣性開關(guān)設(shè)計與動態(tài)可視化測試方法研究[D]. 曹云.南京理工大學 2017
[3]非硅高g值微機械加速度開關(guān)設(shè)計基礎(chǔ)研究[D]. 周織建.南京理工大學 2016

碩士論文
[1]可識別載荷方位的MEMS萬向慣性開關(guān)設(shè)計[D]. 孔南.南京理工大學 2017
[2]微機械加速度閉鎖開關(guān)設(shè)計與可靠性研究[D]. 步超.南京理工大學 2017
[3]高深寬比硅通孔的制作與填充技術(shù)[D]. 余成昇.合肥工業(yè)大學 2016
[4]微機械慣性閉鎖開關(guān)設(shè)計[D]. 程建建.南京理工大學 2014
[5]單軸敏感MEMS慣性開關(guān)的優(yōu)化設(shè)計和制作[D]. 蔡豪剛.上海交通大學 2009



本文編號：3613695