引信用双阈值MEMS万向惯性开关的结构设计与分析

发布时间：2020-12-05 05:31

　　现代战争已经由大面积地毯式打击向点目标精确打击和高效毁伤的模式转变,传统触发引信体积大、识别目标单一、大着角可靠性低,难以适应战争模式对引信灵巧化、智能化、微型化的要求。针对舰炮触发引信的应用环境,设计一种具两个的阈值MEMS万向惯性开关,开关能够使触发引信区分撞击水面与撞击甲板两种环境。提出了双阈值惯性开关的理论模型并采用该模型分析了弹簧质量系统频率、电极间隙对开关阈值、响应时间和闭合时间的影响。设计了开关的弹簧质量系统和弹性电极,开关采用周边弹簧支撑中心环形质量块的形式,低阈值电极在布置环形质量块外部,高阈值电极布置在环形质量块内部。使用有限元法分析了开关的阈值散布、响应时间、闭合时间、载荷适用性和抗过载性能。仿真分析结果表明：在0.6ms脉宽冲击加速度下,低阈值径向散布范围为430g-460g,轴向散布范围为360g-560g；高阈值径向散布为700g-850g,轴向阈值散布为700g-1000g。在450g-0.6ms的冲击加速度下,低阈值闭合时间为70gs；在900g-0.6ms的冲击加速度下,高阈值闭合时间为20μs。开关具有一定的载荷适用性和抗过载能力。设计了开关加工方案... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的意义
    1.2 MEMS惯性开关的研究现状
        1.2.1 单阈值惯性开关
        1.2.2 多阈值惯性开关
        1.2.3 现有MEMS惯性开关的特点
    1.3 本文的主要研究内容
2 环境力分析与设计要求
    2.1 引信环境力分析
        2.1.1 勤务处理环境
        2.1.2 发射环境
        2.1.3 飞行环境
        2.1.4 碰撞目标环境
    2.2 双阈值MEMS万向惯性开关的指标要求
        2.2.1 区分目标
        2.2.2 万向性
        2.2.3 快速响应与可靠接触
        2.2.4 抗高过载
    2.3 本章小结
3 理论分析与结构设计
    3.1 MEMS万向惯性开关的工作原理
    3.2 双阈值MEMS惯性开关的理论模型与工作过程
    3.3 理论模型的数值分析
        3.3.1 低阈值分析
        3.3.2 高阈值分析
        3.3.3 响应时间与闭合时间分析
    3.4 双阈值MEMS万向惯性开关的结构设计
        3.4.1 弹簧质量系统的设计
        3.4.2 电极的设计
    3.5 本章小结
4 有限元仿真分析
    4.1 有限元方法
    4.2 弹簧质量系统模态分析
    4.3 阈值散布分析
        4.3.1 XOY平面阈值散布分析
        4.3.2 XOZ平面阈值散布分析
    4.4 响应时间与闭合时间分析
    4.5 载荷适用性分析
    4.6 抗过载分析
    4.7 本章小结
5 加工工艺与试验
    5.1 MEMS加工技术
    5.2 开关加工工艺流程
    5.3 双阈值功能的验证性试验
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 论文创新点
    6.3 工作展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]平面S型等线宽与渐变线宽微弹簧弹性系数分析[J]. 程建建,聂伟荣,周织建,黄庆武,焦仁雷.  机械制造与自动化. 2014(06)
[2]溶液组分对电铸镍组织和力学性能的影响[J]. 钱建刚,李彭瑞,李海婷.  航空材料学报. 2014(02)
[3]基于质量块翻转的MEMS万向惯性开关[J]. 李晓杰,牛兰杰,翟蓉,殷群,田中旺.  探测与控制学报. 2012(06)
[4]微纳机电系统(MEMS/NEMS)前沿[J]. 李志宏.  中国科学:信息科学. 2012(12)
[5]微电子机械系统(MEMS)技术在军用设备中的应用现状[J]. 方震华,黄慧锋.  电子机械工程. 2010(04)
[6]MEMS器件平板运动结构的空气阻尼分析[J]. 张雄星,王伟,彭首军.  西安工业大学学报. 2010(04)
[7]基于LIGA工艺的电铸镍材料特性[J]. 郑利兵,石庚辰,韩立.  功能材料与器件学报. 2010(03)
[8]S型MEMS平面微弹簧垂直弹性系数[J]. 李晓杰,牛兰杰,翟蓉,殷群.  探测与控制学报. 2010(01)
[9]UV-LIGA镍薄膜材料的力学性能测试与分析[J]. 毛胜平,汪红,刘瑞,汤俊,李雪萍,丁桂甫.  功能材料. 2010(02)
[10]通过可动触点延长接触时间的新型微冲击开关[J]. 蔡豪刚,丁桂甫,杨卓青,周镇威,汪红.  振动与冲击. 2009(07)

博士论文
[1]微构件拉伸测试技术及其力学性能研究[D]. 张段芹.大连理工大学 2009

硕士论文
[1]尖拱类弹丸侵彻水沙介质理论分析与数值模拟[D]. 路中华.中国工程物理研究院北京研究生部 2002



本文编号：2898966