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惠州升高车多少钱      对MEMS开关结构进行仿真分析,主要包括开关结构的模态分析、阀值分析、方位识别分析、闭合时间和响应时间分析以及开关的抗过载能力分析
新闻分类:行业资讯   作者:admin    发布于:2017-09-084    文字:【】【】【

     
     惠州升高车多少钱   对MEMS开关结构进行仿真分析,主要包括开关结构的模态分析、阀值分析、方位识别分析、闭合时间和响应时间分析以及开关的抗过载能力分析   惠州升高车多少钱, 惠州升高车, 惠州升高车租赁  本文设计的开关结构是采用儀材料电铸制成,电铸镇材料的力学性能会因为电铸过程中不同工艺条件而存在较大的差异。本文暂且采用普遍使用的电铸镶材料参数作为仿真计算的材料参数。



     弹黃质量系统的模态分析,  弹黃质量系统是开关结构的主要构成部分,作为开关结构中唯一的可动部件,对开关性能的影响尤为显著。开关质量块的运动位移与弹黃质量系统的振动频率息息相关,因此研究弹黃质量系统的模态是开关动力学分析的基础。对开关进行模态分析,以确定开关处于合适的工作模态,在不影响开关性能的前提下尽量避开勤务处理中运输等环节的干扰振动频率。



     第一,第二阶振型分别为质量块沿径向平面的平动,对应模态频率分别为1851.9Hz,1852Hz。第兰阶振型为垂直于径向平面的上下振动,模态频率为20%.lHz。开关的第四、五、六阶振型分别为质量块绕尤、2轴的旋转,对应模态频率分别为为3931.1Hz、4156.5Hz、4156.5HZ。从模态分析可看到,开关低阶模态的振动频率都比较高,属于高频振动,远离开关在勤务运输过程中的低频振动,从而减小了开关在勤务运输过程中因共振而发生损坏的几率。其一阶和二阶模态频率基本一致,且低于H阶模态频率,这将利于开关轴向纯感,径向敏感的实现。开关的后H阶模态频率明显大于开关的前H阶模态频率,说明了弹黃外支撑布局的合理性,能够有效避免质量块在工作过程中发生旋转和翻转现象。


   
   开关阀值分析. 本文设计MEMS开关为轴向钟感径向敏感的惯性开关,其阔值加速度是开关设计中的一个重要指标。弹丸碰击目标时会产生一个类似半正弦的加速度载荷,只有该载荷大于开关阔值加速度时,开关才会闭合。本节旨在对开关阔值进行分析,研究开关各个方向阔值的分布情况。




    XOY平面内开关的闲值分布,  在结构设计时考虑到载荷方位识别功能的实现,径向电极采用了悬臂梁触点接触式柔性电极,而可动电极采用了带有矩形凸起的环形惯性质量块结构。具体结构示意图,径向电极与质量块的凸起位置对应,当质量块发生运动时,质量块的凸起位置与径向电极的触点接触。因为在质量块的四周均匀分布了四个径向电极,质量块与电极的接触形式是对称的,所W暂且分析开关在[0°,45°]方向上的闭合阀值。当为0°时,质量块沿X轴正向运动,并与径向电极1的触点接触,此时质量块与电极径向间隙最小,为50|im;当为45°时,质量块沿惯性力方向运动,仍会与径向电极1的触点接触,此时开关径向间隙最大,为70.7ml,由第二部分可知当系统固有角频率和外载荷固有角频率明一定时,阔值加速度ath与电极间隙呈正比例关系。因此可以计算得到0°- 45°范围内质量块与径向电极之间的间隙和理论阔值。



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     为了验证理论闽值的正确性,分别在XOY平面内角为0°、15°、22.5°、30°和45。方向上分别施加脉宽为0.6ms,幅值不同的半正弦加速度,仿真开关在不同方向上的闭合阀值。对比可以发现仿真得到的闽值与理论阔值具有很好的一致性,因此利用理论计算的方法代替仿真得到开关的各个方向的阀值是可行的。最后利用电极分布的对称性,便可以得到MEMS开关在径向平面(XOY平面)内的阔值分布。 可以看出开关在XOY平面内不同方向的闽值是不同的。整个XOY平面肉阔值分布具有高度的对称性,阔值分布曲线基本呈现为正方形曲线。正方形的最大内切圆的半径为40化即开关在XOY平面内的最小阀值为40,切点位置(0°、90°、180°和270°)即为最小阀值所在方向;最大外接圆的半径为566g即开关在XOY平面内的最大阀值为566g;交点位置(45°、135°、225°和315°)即为最大阀值所在方向。因此径向平面内开关的阀值为400g- 566g之间。



     平面内开关的阀值分布,  由于加工工艺的限制,固定电极只能布置在质量块的轴向方向或者是在径向方向,其相对位置关系,质量块与径向电极间隙,与轴向电极间隙九当开关所受惯性力方向与XOY平面存在一定的夹角时,质量块既有可能与径向电极接触,也有可能与轴向电极接触。但对于开关来说,不管轴向电极闭合还是径向电极闭合,开关均视为闭合。



      可知质量块与径向电极的间隙在XOY平面内是变化的,其中沿X轴方向的径向间隙最小=50Mm,沿与X轴夹角45°方向的径向间隙最大rmax=70.7|m。在XOY平面内与X轴夹角为45°的方向记作X45,X轴方向记作X0,为了全面分析开关在XOZ平面内的阔值,将分别在r取最小值和最大值的两个平面内研究开关的阀值分布。分别在X0OZ平面和X45OZ平面内,空间角<5为0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°方向上施加脉宽为0.6ms,幅值变化的半正弦加速度载荷,仿真得到开关在X0OZ平面和X45OZ平面内不同空间角5时阔值及闭合电极情况。




      "1""2"和"5"分别表示径向电极1、径向电极2和轴向电极。 在X0Z平面内,在空间角<5为0°、15°、30°和45°方向时开关只有径向电极闭合,此时开关阔值随着S的增大而增大;在60°、75°和90°方向时开关只有轴向电极闭合,且开关闽值随着S的增大而减小。在其他的也有类似的现象,在0°、15°、30°和45°方向时开关有径向电极1和2闭合,此时开关阔值随着的增大而增大;在(60°、75°和90°方向时开关只有轴向电极闭合,且开关阔值随着的增大而减小。从仿真结果可得到以下结论:



    (1)开关在X0OZ平面和X45OZ平面内闽值的分布情况:在x0oz平面内开关阀值最小值为400g出现在和0°时,最大值为749g出现在仁60°方向。同样在在X45OZ平面内开关阀值最小值为%6g出现在护0°时,最大值为801g出现在<5=45°方向。



     (2)当为0°、15°、30 45°时,X45OZ平面内开关的阔值要比相同5角下X0OZ平面内开关的闽值要大,两者基本呈比例关系,前者约为后者的1.4倍。当3为60°、75嘴90°时平面内开关的阔值与相同S角下X0OZ平面内开关的阀值保持一样,即此时开关的阀值与平面角6无关。由开关的阔值分析可知,开关阔值的最小值为400g,出现在5=0°(沿X轴)方向;阀值的最大值为801g,出现在0=45°,仁45°方向;开关在XOY平面内的阔值为400g?566g,沿轴向阀值为649g,能够满足开关阀值的设计指标要求(设计要求开关径向阀在450g左右,轴向阀值在650g左右)。



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