引信用MEMS万向惯性开关的结构设计与优化

发布时间：2017-10-31 05:15

  本文关键词：引信用MEMS万向惯性开关的结构设计与优化

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【摘要】：随着信息化时代的到来,现代引信技术向智能化、微型化、集成化、通用化等方向发展。传统的触发引信体积大、功能难以复合、可靠性低等特点阻碍了引信技术的发展,而MEMS技术的发展为引信技术的进步提供了技术支撑。本文以MEMS技术为基础设计了一种万向惯性开关,满足引信万向性、抗高过载、微型化的需求。分析弹簧质量系统在半正弦加速度信号的作用下的响应情况。根据不同固有频率下质量块的位移变化,求出在450g-lms的加速度作用下,质量块运动最平稳时对应固有频率；设计的悬臂梁柔性电极不但能够延长开关的闭合时间,减少在接触是的弹跳现象,而且简化了开关的结构,提高开关加工的成品率；设计的十字型中心止挡机构不仅可以使开关能抗高过载加速度,还能防止质量块的旋转运动。对开关的工作性能进行了分析,开关的前三阶模态振型均为平动且固有频率接近,开关具有万向性；当加速度信号超过560g时,开关在轴向0-900范围内能可靠响应；在450g-1ms的加速度作用下,开关在响应角度内闭合时间最短为56μs；开关具有一定的适应性,当加速度的幅值为450g时,只有脉宽范围在0.3ms-1.2ms之间的加速度才能使开关闭合；开关具有抗过载能力,在30000g的加速度下冲击后,开关仍能正常工作。对开关的加工工艺进行了研究,通过在设计时对结构进行尺寸补偿,减小了加工样品的误差。
【关键词】：惯性开关 MEMS 悬臂梁电极 中心止挡结构
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM564
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.1 课题研究的意义7-8
• 1.2 MEMS惯性开关的研究现状8-13
• 1.2.1 国外研究现状8-10
• 1.2.2 国内研究现状10-13
• 1.3 现有MEMS惯性开关的特点13-14
• 1.4 本文的主要研究内容14-15
• 2 MEMS万向开关的应用环境及设计要求15-22
• 2.1 MEMS万向开关在环境中的工作状态分析15-19
• 2.1.1 勤务处理与装填环境15-16
• 2.1.2 正常发射环境16-18
• 2.1.3 飞行环境18
• 2.1.4 碰目标环境18-19
• 2.2 MEMS开关的设计目标19-20
• 2.2.1 万向性要求19
• 2.2.2 延长闭合时间19-20
• 2.2.3 闭合阈值20
• 2.2.4 抗高过载20
• 2.3 本章小结20-22
• 3 MEMS万向惯性开关的结构设计22-39
• 3.1 万向惯性开关的工作原理22
• 3.2 MEMS万向开关的动力学分析22-25
• 3.3 弹簧质量系统固有频率分析25-28
• 3.3.1 固有频率对质量块位移响应的影响25-28
• 3.3.2 弹簧质量系统固有频率的确定28
• 3.4 开关结构的优化28-38
• 3.4.1 前期开关加工的失效形式28-29
• 3.4.2 优化原则29-30
• 3.4.3 弹簧质量系统的优化设计30-33
• 3.4.4 径向电极的设计33-36
• 3.4.5 轴向电极的设计36-37
• 3.4.6 止挡结构的设计37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 MEMS万向惯性开关有限元仿真分析39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 模态仿真分析39-40
• 4.3 瞬态动力学仿真40-51
• 4.3.1 开关的万向性分析40-44
• 4.3.2 开关的响应分析44-47
• 4.3.3 MEMS开关适应性分析47-49
• 4.3.4 MEMS开关的抗过载性能49-51
• 4.3.5 离心力对开关工作的影响51
• 4.4 本章小结51-53
• 5 MEMS万向开关加工工艺53-60
• 5.1 MEMS开关的加工53-59
• 5.1.1 加工工艺研究53-56
• 5.1.2 加工误差分析56
• 5.1.3 加工样品的尺寸检测56-59
• 5.2 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-62
• 6.1 全文总结60-61
• 6.2 论文创新点61
• 6.3 工作展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 附录67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王立鼎,刘冲;微机电系统科学与技术发展趋势[J];大连理工大学学报;2000年05期

2 郑利兵;石庚辰;韩立;;基于LIGA工艺的电铸镍材料特性[J];功能材料与器件学报;2010年03期

3 孙杰;;MEMS技术的发展及其在航天领域的应用研究[J];航天标准化;2010年03期

4 牛兰杰;施坤林;赵旭;翟蓉;;微机电技术在引信中的应用[J];探测与控制学报;2008年06期

5 张文明;孟光;周健斌;;微机电系统压膜阻尼特性分析[J];振动与冲击;2006年04期

6 刘加凯;齐杏林;;MEMS安全系统的解除保险方式[J];探测与控制学报;2012年06期

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1 陈婧;柔顺机构双稳态电热微驱动器技术研究[D];上海交通大学;2010年

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本文编号：1120941