非硅高g值微机械加速度开关设计基础研究
发布时间：2025-03-20 02:38
针对引信电源所提出微型化、灵巧化以及实时快速准确响应供电的技术要求,本文以一种可与引信微型电源结合使用,且具有可识别中大口径滑膛炮引信正常发射和勤务跌落两种典型加速度环境、体积小、可靠性高、通电性能良好以及耐冲击等特点的非硅高g值微机械加速度开关为研究对象,采用数值模拟计算与实验相结合的研究方法,开展了双阈值加速度环境识别机理、开关通电可靠性和通电性能技术研究。首先,根据开关在整个生命周期中所受引信环境力的特点和针对开关提出的性能要求,基于开关工作原理,建立了由环境识别模块与通电模块组成的物理模型,并对其进行了动力学、系统响应以及碰撞过程分析,确定采用曲线运动识别法进行开关的设计。从弹簧及其与质量块的组合布置选型入手分析,结合数值模拟方法,分析各结构参数对开关性能的影响,进而设计了具有较好抗过载性能且可同时识别两种典型加速度环境的牙型环境识别模块、基于软接触电极设计的通电模块以及相应的辅助功能部件,并对开关整体结构进行了瞬态数值分析,最终确定设计结构。根据器件性能要求、加工周期、加工难易程度以及加工成本等因素,选取多层UV-LIGA(Ultraviolet Lithographie,Ga...
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号变量
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 微机电系统技术
1.2.1 微机电系统技术概念与特点
1.2.2 微机电系统技术在引信中的应用
1.3 微机械加速度开关研究现状
1.3.1 国内微机械加速度开关研究现状
1.3.2 国外微机械加速度开关研究现状
1.3.3 开关设计面临的主要问题
1.4 本文的研究目的和内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
2 微机械加速度开关的理论分析与建模
2.1 应用环境与性能要求
2.1.1 引信环境力分析
2.1.2 性能要求
2.1.3 材料与工艺的选择
2.2 微机械加速度开关的建模与分析
2.2.1 物理模型建立
2.2.2 环境识别模块的动力学分析
2.2.3 系统响应分析
2.2.4 碰撞过程分析
2.2.5 通电模块的动力学分析
2.3 气体阻尼分析与计算
2.3.1 压膜阻尼
2.3.2 滑膜阻尼
2.4 本章小结
3 微机械加速度开关的优化设计与加工
3.1 环境识别模块的结构设计与仿真
3.1.1 弹簧的选型
3.1.2 弹簧质量块的组合布置选型
3.1.3 环境识别机构设计
3.2 通电模块的结构设计与仿真
3.2.1 锁钩与锁头布局设计
3.2.2 软接触电极设计
3.2.3 通电模块整体结构设计
3.3 辅助功能部件设计和整体结构瞬态数值分析
3.3.1 辅助功能部件的设计
3.3.2 开关整体结构的瞬态数值分析
3.4 微机械加速度开关的加工与封装
3.4.1 开关样机的加工
3.4.2 开关样机的封装
3.5 本章小结
4 微机械加速度开关的通电可靠性研究
4.1 失效形式与通电可靠性分析
4.1.1 开关的常见失效形式
4.1.2 影响通电可靠性的因素
4.2 微机械加速度开关通电可靠性设计
4.2.1 机械可靠性设计
4.2.2 电气可靠性设计
4.3 微机械加速度开关的通电可靠性测试
4.3.1 模拟工作环境测试
4.3.2 开关耐电流能力测试
4.4 本章小结
5 微机械加速度开关的通电性能研究
5.1 接触理论
5.1.1 Hertz接触理论
5.1.2 塑性接触和弹塑性接触
5.2 电接触理论
5.2.1 收缩电阻模型
5.2.2 薄膜电阻模型
5.2.3 微触点接触电阻模型
5.2.4 粗糙表面接触电阻模型
5.3 微机械加速度开关通电性能测试分析
5.3.1 接触表面粗糙度测量
5.3.2 接触电阻值测量
5.3.3 理论计算与测试结果对比分析
5.4 本章小结
6 微机械加速度开关的动静态性能测试研究
6.1 静态性能测试
6.1.1 形貌与特征尺寸测试
6.1.2 弹簧刚度测试
6.1.3 静态阈值测试
6.2 动态性能测试
6.2.1 模拟正常发射实验
6.2.2 模拟勤务跌落实验
6.3 抗高冲击性能测试
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 论文创新点
7.3 展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：4037250
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
符号变量
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 微机电系统技术
1.2.1 微机电系统技术概念与特点
1.2.2 微机电系统技术在引信中的应用
1.3 微机械加速度开关研究现状
1.3.1 国内微机械加速度开关研究现状
1.3.2 国外微机械加速度开关研究现状
1.3.3 开关设计面临的主要问题
1.4 本文的研究目的和内容
1.4.1 研究目的
1.4.2 研究内容
2 微机械加速度开关的理论分析与建模
2.1 应用环境与性能要求
2.1.1 引信环境力分析
2.1.2 性能要求
2.1.3 材料与工艺的选择
2.2 微机械加速度开关的建模与分析
2.2.1 物理模型建立
2.2.2 环境识别模块的动力学分析
2.2.3 系统响应分析
2.2.4 碰撞过程分析
2.2.5 通电模块的动力学分析
2.3 气体阻尼分析与计算
2.3.1 压膜阻尼
2.3.2 滑膜阻尼
2.4 本章小结
3 微机械加速度开关的优化设计与加工
3.1 环境识别模块的结构设计与仿真
3.1.1 弹簧的选型
3.1.2 弹簧质量块的组合布置选型
3.1.3 环境识别机构设计
3.2 通电模块的结构设计与仿真
3.2.1 锁钩与锁头布局设计
3.2.2 软接触电极设计
3.2.3 通电模块整体结构设计
3.3 辅助功能部件设计和整体结构瞬态数值分析
3.3.1 辅助功能部件的设计
3.3.2 开关整体结构的瞬态数值分析
3.4 微机械加速度开关的加工与封装
3.4.1 开关样机的加工
3.4.2 开关样机的封装
3.5 本章小结
4 微机械加速度开关的通电可靠性研究
4.1 失效形式与通电可靠性分析
4.1.1 开关的常见失效形式
4.1.2 影响通电可靠性的因素
4.2 微机械加速度开关通电可靠性设计
4.2.1 机械可靠性设计
4.2.2 电气可靠性设计
4.3 微机械加速度开关的通电可靠性测试
4.3.1 模拟工作环境测试
4.3.2 开关耐电流能力测试
4.4 本章小结
5 微机械加速度开关的通电性能研究
5.1 接触理论
5.1.1 Hertz接触理论
5.1.2 塑性接触和弹塑性接触
5.2 电接触理论
5.2.1 收缩电阻模型
5.2.2 薄膜电阻模型
5.2.3 微触点接触电阻模型
5.2.4 粗糙表面接触电阻模型
5.3 微机械加速度开关通电性能测试分析
5.3.1 接触表面粗糙度测量
5.3.2 接触电阻值测量
5.3.3 理论计算与测试结果对比分析
5.4 本章小结
6 微机械加速度开关的动静态性能测试研究
6.1 静态性能测试
6.1.1 形貌与特征尺寸测试
6.1.2 弹簧刚度测试
6.1.3 静态阈值测试
6.2 动态性能测试
6.2.1 模拟正常发射实验
6.2.2 模拟勤务跌落实验
6.3 抗高冲击性能测试
6.4 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 论文创新点
7.3 展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：4037250
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