平面微弹簧性能比较研究.pdf

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1、·机械制造·程建建．等·平面微弹簧性能比较研究平面微弹簧性能比较研究程建建，聂伟荣，周织建，黄庆武(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：针对平面微弹簧性能比较方法的缺乏，提出了弹簧柔度性能比较系数。通过在相等的弹簧占用结构面积情况下，分析c型、s型以及w型弹簧中任意两种弹簧柔度系数比的对数值分布情况。利用仿真软件验证了公式正确性。分析表明弹簧柔度性能比较系数理论值与仿真值相对误差小于5％。分析表明在s型弹簧与c型弹簧柔度性能比较系数以及c型弹簧与w型弹簧柔度性能比较系数为零情况下，弯梁夹角和弯半径与直粱(弯梁等效直粱长度)比值

2、无关；在S型弹簧与c型弹簧柔度性能比较系数为零情况下，随夹角增大，弯半径与直粱比值先增大后减小。弯半径与直粱比值大小影响c型、S型、w型弹簧单位结构面积柔度系数顺序排列。关键词：微机电系统；弹簧性能比较系数；柔度系数；结构面积中图分类号：TH703．1文献标志码：A文章编号：1671．5276(2014)06．0014—04StudyofPlanarMicro-springPerformanceComparisonCHENGJian-jian，NIEWei．rong，ZHOUZhi-jian，HUANCQin—wu(SchoolofMechan

3、icalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Duetolackofperormancecompansonmethodforplanarmicrospring，thispaperproposestheperormancecomparisoncoeficientofthespring．Basedonspnngoccupyingequalareaofstructure，thecomplianceratiologarithmdi

4、stributionofanytwoofC-shaped，S·shaped，andW—shapedspringsisanalyzed．Byuseofthesimulationsoftware，thecorrectnessoftheformulasisveri—fled．Theanal~icresultthatitstheoreticalvalueandsimulationvaluearelessthan5％forthespringcoeficientofcomplianceper。formancecomparison．Whenthecompar

5、isoncoeficientsofS—shapedandC-shapedspnngandtheC-shapedandW-shapedspringarezero，theangleofbendingbeamisirrelevanttotheratioofbendradiusandstraightbeam(bendingbeamlengthisequivalenttostraightbeam)。WhenthecompadsoncoeficientofS-shapedandC-shapedspdngiszero，theratioofbendradius

6、andstraightbeamincreasesinitiallyandthendecreasesalongwiththeangleincreasing．TheratioofbendradiusandstraightbeamafectsthesequenceofthecomplianceofC·shaped，S-shaped，andW-shapedspring．Keywords：MEMS；ratioofspringperformancecomparison；compliancecoeficient；areaofspringstructure不同

7、．不能更确切地反映弹簧弹性性能。本文在相等的结0引言构面积情况下，分析C型、S型以及w型弹簧中任意两种弹簧柔度系数比的对数值分布情况。微弹簧是MEMS(microelectro．mechanicalsystems)器件中重要部件．为微器件提供弹性力_】J。由于现有MEMS1微平面弹簧结构参数器件加工技术限制，微弹簧多为平面结构_2]。C型]，S型[】，．5]．W型_4I5]为三种典型平面微弹簧类型。c型弹簧C型弹簧的结构参数，如图1(a)所示。B为弹簧线多用于多轴向惯性开关6]器件设计，文献[8，9]中结构宽，H为结构深度，R为弯曲半径。C型弹

8、簧应用形式多采用了S型弹簧设计，文献[1O]中安全预警机构采用w为单节并联，因此弹簧节数为1。在平面微两轴向开关型弹簧设计。相对于C型弹簧，S型与w型