ANSYS电磁驱动保持的加速度开关MEMS机构设计(2)
时间:2018-04-08 23:30 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
引信储备电源在引信使用时需要安全可靠接通，一般通过利用引信发射过程的惯性环境，通过惯性机构检测加速度开关的闭合阈值，当加速度达到或超过闭合阈值时，电磁驱动机构动作实现开关的稳态闭锁，保证开关稳定接通电路。在引信发射过程中，引信及其部件会承受发射后坐过载和离心过载，而这种过载可以作为微型开关开启的环境力，区分判断开关是否开启或是闭合。 本课题将针对发射过载在3000g左右 的引信应用环境，设计一种小型化的MEMS惯性开关，使开关具有安全可靠接通电源的功能。 1.2 MEMS加速度开关的应用与发展 惯性开关又称为g开关、加速度开关，是一种感受惯性加速度，执行开关机械动作的精密惯性装置，它需要在感应阈值加速度信号后迅速闭合导通电路，并同时保证开关的闭合时间以及触点接触可靠性，低g值是指惯性开关闭合阈值小，在汽车安全、工业安全控制和航空、航天等领域有着广泛的应用，通过查阅多篇相关文献，对MEMS加速度开关机构中的弹性敏感元件的设计，工作原理，开关静态设计，动力学模型，实验检验装置有了更深的认识，特别是弹性敏感元件独特的设计。设计时，低g值惯性开关的“弹簧一质量”结构必须具备较低的同有频率，并辅以适当的阻尼条件[3]，使其通过结构本身可实现机械滤波，降低振动或冲击等干扰信号对系统正常工作的响应，避免惯性开关的误差动作。 传统的惯性开关多采用精密机械加工，存在体积较大、零件多、装配复杂等不足，这对于用于弹道环境的装置来说，传统惯性开关根本无法满足要求，MEMS技术的发展和微加工水平的提高为研制体积较小、综合性能优秀的微惯性开关提供了技术支持．因此采用MEMS技术实现惯性开关具有重要的价值。惯性开关的设计与研制过程中，弹性敏感元件研究与设计为整个开关的设计关键部件，直接影响与决定了开关的阈值性、触点可靠接触性以及抗干扰能力。由于MEMS加速度开关具有众多优良特性，因而被广泛应用于各种继电器、开关[4]以及医疗起搏器 [5]。目前已经运用于军民品生产中。 近几年MEMS加速度开关发展迅速。Receveur等[5]研制横向移动双稳态微电子机械系统(MEMS)直流开关。Matsunaga等[6]设计了一种安装于汽车前沿的防撞气囊加速度感应开关。Hwang等[7]利用挠性梁结构设计了一种具有柔性铰链结构的双稳态致动器。Selvakumar等[8]们采用平行悬臂梁结构设计了一套加速度传感系统。Matoba等[9]利用翘曲层合梁结构的双稳态效应设计了一种热驱动双稳态致动器。Wei等[10]纠采用低温金属电镀技术制造了一种具有两端固支梁结构的惯性微开关。西安电子科技大学与西安工业大学机电工程院的赵剑、贾建援、王洪喜等设计出一种V形梁结构双稳态开关[11]、屈曲式加速度开关[12], 中国工程物理研究院电子工程研究所的王超,陈光焱,吴嘉丽设计基于MEMS技术的低g值微惯性开关[13]（图1.1）、基于阿基米德螺旋线的低g值微惯性开关[14]（图1.2）。 图1.1 加速度开关 图1.2 低g值微惯性开关 1.3 本论文主要研究的工作 借鉴已经研发出的惯性MEMS开关的相关概念与设计方法，根据大口径机电引 信发射加速度载荷特性，即加速度曲线近似为单脉冲半正弦曲线，幅值约为3000g，完成设计一种电磁驱动的加速度开关MEMES机构。本文主要完成以下内容： （1）分析现已研发设计出的各种MEMS加速度开关，提出本文研究系统的的总体概图。 (责任编辑：qin) |