引信用MEMS万向惯性开关的结构设计与优化

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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。
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