微机电引信安全与解除保险装置结构设计

论文摘要

针对前期设计中存在的不足,如中间滑块的横向偏移,结构整体尺寸偏大,传爆序列不能正常传爆,不能直接利用后坐力、离心力等环境力解除保险等,对前期隔爆机构的关键结构,如中间滑块、锁销、锁销弹簧、底板、上盖板等进行改进设计,对其它关键结构,如中间板、压板、电磁微驱动器、套筒、螺栓等进行完善设计。将原方案的错位式传爆序列改为直列式传爆序列,提高系统的可靠性。应用后坐机构,直接利用后坐环境力解除保险,提高系统的安全性。对改进后的电磁驱动引信MEMS S&A （Micro Electromechanical System,微机电系统；Safety and Arming,安全与解除保险）装置进行集成装配,应用在迫弹上。对整体装配结构及关键零部件进行微拉力实验、微驱动实验、离心实验和抗高过载冲击实验,针对实验结果提出改进意见。实验表明,电磁驱动器能很好地驱动隔爆机构解除保险,引信MEMS S&A装置能承受2000r/min的离心速度和15000g～20000g的高过载冲击。电磁驱动引信MEMS S&A装置的设计总体上较为成功,尺寸较小,满足安全性、可靠性要求。为了进一步减小整体尺寸,提出了一种新型双热臂U型梁电热微驱动器及两种不同原理的电热驱动引信MEMS S&A装置隔爆机构设计思想,对电热微驱动器及关键零部件进行静力学和动力学仿真,根据仿真结果进行优化设计。同时,采用基于SU-8胶的UV-LIGA工艺技术对电磁驱动引信MEMS S&A装置隔爆机构和电热微驱动器进行工艺设计和加工,在Coventor Ware软件中进行工艺流程模拟,对加工好的电热微驱动器进行热驱动实验和实验分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 引信的特点与功能
• 1.1.2 引信安全系统
• 1.1.3 MEMS技术的基本概念及特点
• 1.1.4 MEMS技术在引信中的应用
• 1.2 引信MEMS S&A装置的发展状况
• 1.2.1 国内外引信MEMS S&A装置的研究状况
• 1.2.2 典型引信MEMS S&A装置分析
• 1.3 本文主要研究工作
• 2 电磁驱动引信MEMS S&A装置总体结构设计
• 2.1 电磁驱动引信MEMS S&A装置
• 2.1.1 电磁驱动引信MEMS S&A装置设计思路
• 2.1.2 电磁驱动引信MEMS S&A装置作用过程
• 2.2 电磁驱动引信MEMS S&A装置前期设计
• 2.2.1 隔爆机构前期设计方案
• 2.2.2 前期设计存在的问题
• 2.3 电磁驱动引信MEMS S&A装置改进设计
• 2.3.1 中间滑块和锁销的改进设计
• 2.3.2 锁销弹簧的改进设计
• 2.3.3 底板和上盖板的改进设计
• 2.4 后坐机构设计
• 2.5 其它结构设计
• 2.6 本章小结
• 3 电热驱动引信MEMS S&A装置总体结构设计
• 3.1 微驱动器的功能及分类
• 3.2 电热微驱动器结构设计
• 3.2.1 电热微驱动器设计思想
• 3.2.2 双热臂U形梁电热微驱动器设计
• 3.2.3 双热臂U形梁电热微驱动器仿真优化
• 3.3 电热驱动引信MEMS S&A装置隔爆机构
• 3.4 新型隔爆机构设计与仿真
• 3.4.1 隔爆机构设计思路
• 3.4.2 隔爆机构设计
• 3.4.3 隔爆机构计算与仿真
• 3.5 本章小结
• 4 引信MEMS S&A装置工艺技术
• 4.1 MEMS加工工艺
• 4.1.1 体硅微加工
• 4.1.2 表面硅微加工
• 4.1.3 光刻
• 4.1.4 LIGA技术与UV-LIGA技术
• 4.2 加工工艺软件模拟
• 4.2.1 Coventor Ware软件简介
• 4.2.2 隔爆机构工艺模拟
• 4.2.3 电热微驱动器工艺模拟
• 4.3 物理样机的制备
• 4.4 本章小结
• 5 引信MEMS S&A装置集成装配与实验分析
• 5.1 电磁驱动引信MEMS S&A装置集成装配
• 5.2 微拉力实验
• 5.2.1 实验目的及仪器
• 5.2.2 实验方法及步骤
• 5.2.3 实验结果及分析
• 5.3 微驱动实验
• 5.3.1 电热微驱动实验
• 5.3.2 电磁微驱动实验
• 5.4 离心实验
• 5.4.1 实验目的及仪器
• 5.4.2 实验方法及步骤
• 5.4.3 实验结果及分析
• 5.5 抗高过载冲击实验
• 5.5.1 实验目的及仪器
• 5.5.2 实验方法及步骤
• 5.5.3 实验结果及分析
• 5.6 本章小结
• 6 总结
• 6.1 论文总结
• 6.2 论文创新点
• 6.3 对今后工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录