引信用mems微驱动器的设计与仿真分析

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1、硕士学位论文题目名1俾碉；U狀W鉍巍以客痒ikyth^ifSMl______________研究生姓名乞谈#____________________(>wt届洛分>3满#/专业〉导师姓名你詉I____________________论文完成曰期_______________漆iK>欠秦ShenyangLigongUniversity沈阳理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指4下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内

2、容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：H期：年$月/〇日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部n或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解

3、密后适用本授权书）学位论文作者签名：指导教师齡：曰期：R期：>¥.多作^分类号：TM5密级：ＵＤＣ：621编号：工学硕士学位论文引信用MEMS微驱动器的设计与仿真分析硕士研究生：王锁成指导教师：郝永平教授学科、专业：机械设计及理论沈阳理工大学2015年3月分类号：TM5密级:ＵＤＣ：621编号:工学硕士学位论文引信用MEMS微驱动器的设计与仿真分析硕士研究生：王锁成指导教师：郝永平教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械设计及理论所在单位：沈阳理工大学论文提交日期：2014年12月15日论文答辩日期：2015年3月7日学位

4、授予单位：沈阳理工大学ClassificationIndex:TM5U.D.C:621AThesisfortheMasterDegreeofEngineeringDesignandAnalysisofMEMSactuatorinfuseCandidate:WangSuochengSupervisor:Prof.HaoYongpingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalDesignandTheoryDateofSubmission

5、:December,2014DateofExamination:March,2015University:ShenyangLigongUniversity摘要MEMS驱动器是一种换能元件，能够将其他形式的能转化成机械能，具有体积小、质量轻、结构简单等优点，适合在引信中应用。本文介绍了一种以双金属膜受热膨胀原理为基础、应用在引信安全系统中的面外电热驱动器。能够实现驱动电压低、驱动位移大、抗过载。采用聚合物SU-8和镍材料作为驱动器的主体材料，给电阻丝通电使其发热，驱动器发生垂直于轴线的面外运动，使偏置层与基座接触，完成信号

6、的输出。文中着重介绍了双金属膜的基本原理，以及驱动器的工作环境，对电热场、阻尼场、加速度场进行分析，得出驱动电压和加速度存在一定对应关系；对设计的模型进行工艺流程模拟；理论分析尺寸对性能的影响，确定出影响性能的主要因素：驱动器的长度为780µm、SU-8层厚度为10µm、镍层厚度为5µm。利用CoventorWare软件建立模型，并对器件的性能进行仿真与分析。分别对驱动器进行电热分析、热传导分析、热对流分析、阻尼分析、模态分析、抗过载分析以及机械—电—热耦合分析，最后在不同场源下分别对驱动器进行应力校核，验证驱动器满足强

7、度要求。通过分析确定驱动器在2ms内，0.5V电压作用下，能产生18µm的位移，温度由293K升高到440K；能够抵抗10000g的加速度冲击；在耦合场分析中找出了驱动电压和加速度的几组对应关系，得出驱动器实际工作电压在0.4V以内。加速度和热应力共同作用在驱动器上，缩短了响应时间，便于在引信中应用，实现了低电压、大位移、高过载的要求。最后验证驱动器所受最大应力小于镍的许用应力，驱动器有较高的可靠性。关键词：双金属膜；电热微驱动器；热膨胀；CoventorWareAbstractMEMSactuatorisakindof

8、transducercomponents,inotherwordstheenergycanbetransformedintomechanicalenergy,whichhastheadvantagesoflightquality,smallvolume,simplestructureandsuitableforapp