摘要：针对20 000g超高加速度冲击下微电子机械系统(MEMS)陀螺微弹性梁限位块的参数合理设计,通过建立微弹性梁-限位块碰撞系统动力学方程,分析限位刚度和限位距对弹性梁冲击响应的影响以及弹性梁和限位块碰撞产生的二次冲击力,得出限位块限位刚度和限位距的设计原则,进而确定具体的参数范围,并利用有限元(FEA)仿真验证该设计原则的正确性。结果表明:在满足限位要求的前提下,限位距取值越小对提高微弹性梁的抗冲击性能越有利,同时合理的限位刚度可以有效抑制二次冲击力,保证碰撞系统的稳定性。限位参数设计方法对超高加速度冲击环境下MEMS陀螺设计有一定参考价值。

摘要：以一种音叉振动式微机械陀螺为研究对象,建立了四自由度微机械陀螺动力学模型,重点分析了驱动微弹性梁和检测微弹性梁刚度较大方向的微弹性系数对微机械陀螺动力学性能的影响。设计了三段检测梁和两段驱动梁并推导出其微弹性系数公式,建立了微弹性梁的评价函数,通过实例解析对微机械陀螺动力学性能进行了优化。结果表明:优化后的微机械陀螺具有较好的健壮性和较高的灵敏度。此研究结果适用于音叉式微机械陀螺,而且对其它 MEMS 器件的设计具有重要的参考价值。

摘要：建立了微陀螺的动力学模型,采用多尺度方法对微陀螺的非线性模型进行求解,探讨了驱动微弹性梁和检测微弹性梁的非线性刚度对微陀螺输出的影响规律,研究了微陀螺的带宽在非线性刚度作用下的设计原则,结果表明:微陀螺振动系统的检测灵敏度和带宽呈反比关系;微弹性梁的非线性刚度会使得输入角速度与检测输出呈非线性关系。因此,从微弹性梁的设计角度出发,可根据较大的输出或者较小的非线性要求选取合适的驱动微弹性梁;而检测微弹性梁则需要选取较小的非线性刚度。