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。后坐保險機構主要由彈簧質量系統(tǒng)、齒型制動機構及閉鎖機構組成,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合數值仿真的方法研究各模塊的作用機理,并進行相關結構參數的改進設計。根據后坐保險機構的應用環(huán)境,明確其設計要求,提出總體設計方案。利用彈簧支撐的后坐滑塊側壁齒型結構與基板上的齒型結構發(fā)生摩擦與碰撞實現(xiàn)延時作用,保證了平時勤務處理的安全性,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。對彈簧質量系統(tǒng)進行設計,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推導出彈簧質量系統(tǒng)的位移響應公式,并通過有限元仿真驗證了理論結果的正確性。依據后坐保險機構應用的環(huán)境載荷確定彈簧質量系統(tǒng)的固有頻率范圍。采用有限元仿真,研究齒型結構參數對后坐滑塊在勤務、發(fā)射環(huán)境下位移響應特性的影響。設計閉鎖機構,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】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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碩士學位論文硅基光邏輯控制系統(tǒng)后坐保險機構關鍵技術研究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相關技術研究�？啄涎芯吭O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。為觀測開關在高沖擊載荷下的動態(tài)響應過程，YunCao設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動態(tài)響應時間、接觸時間的關系[17-18]，其SEM照片如圖1.3（a）所示。周織建等人設計了一種閉鎖式MEMS慣性接電開關[19-20]，開關閉合信號用于觸發(fā)電源向外部電路供電。黃劉、沈騰等人設計了一種可自恢復的微流體慣性開關[21-22]，該慣性開關以嫁銦作為開關液滴，其實物如圖1.3（b）所示。李雯迪設計了一種適用于中大口徑榴彈的MEMS引信保險機構，該安全和解除保險機構將機械結構、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（b）微流體開關圖1.3南京理工大學MEMS技術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相關技術的研究。QihuangZhang等設計了一種橫向驅動的MEMS慣性開關[24-25]，其SEM照片如圖1.4（a）所示。該開關設計有多組限位結構，套筒限位結構可有效降低敏感方向外的響應靈敏度以及隨機振動對結構的影響，反向限位結構可有效約束質量塊的最大位移，提高質量塊

碩士學位論文硅基光邏輯控制系統(tǒng)后坐保險機構關鍵技術研究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相關技術研究�？啄涎芯吭O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。為觀測開關在高沖擊載荷下的動態(tài)響應過程，YunCao設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動態(tài)響應時間、接觸時間的關系[17-18]，其SEM照片如圖1.3（a）所示。周織建等人設計了一種閉鎖式MEMS慣性接電開關[19-20]，開關閉合信號用于觸發(fā)電源向外部電路供電。黃劉、沈騰等人設計了一種可自恢復的微流體慣性開關[21-22]，該慣性開關以嫁銦作為開關液滴，其實物如圖1.3（b）所示。李雯迪設計了一種適用于中大口徑榴彈的MEMS引信保險機構，該安全和解除保險機構將機械結構、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（b）微流體開關圖1.3南京理工大學MEMS技術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相關技術的研究。QihuangZhang等設計了一種橫向驅動的MEMS慣性開關[24-25]，其SEM照片如圖1.4（a）所示。該開關設計有多組限位結構，套筒限位結構可有效降低敏感方向外的響應靈敏度以及隨機振動對結構的影響，反向限位結構可有效約束質量塊的最大位移，提高質量塊

【參考文獻】：
期刊論文
[1]MEMS懸臂卡鎖式后坐保險機構[J]. 李雯迪,聶偉榮,席占穩(wěn),陳海峰.  探測與控制學報. 2018(01)
[2]齒形結構的長脈沖敏感型微加速度開關[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[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]基于彈性支撐結構的微機械滑塊閉鎖機構[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[J]. 王曉霞,牛蘭杰,趙旭.  科學技術與工程. 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. 2010(12)
[10]引信MEMS延時保險機構性能仿真分析[J]. 徐偉,李志超,王炅.  微納電子技術. 2010(12)

博士論文
[1]高性能MEMS慣性器件工程化關鍵技術研究[D]. 邢朝洋.中國航天科技集團公司第一研究院 2017
[2]非硅MEMS萬向慣性開關設計與動態(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設計基礎研究[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萬向慣性開關設計[D]. 孔南.南京理工大學 2017
[2]微機械加速度閉鎖開關設計與可靠性研究[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[D]. 余成昇.合肥工業(yè)大學 2016
[4]微機械慣性閉鎖開關設計[D]. 程建建.南京理工大學 2014
[5]單軸敏感MEMS慣性開關的優(yōu)化設計和制作[D]. 蔡豪剛.上海交通大學 2009



本文編號：3613695