КП ФХОТ (Готовый курсовой проект)

Исходные данные на курсовой проект

Общие технические требования к разрабатываемому изделию

Наименование параметра	Значение
Резонансная частота f0, Гц	15625
Диапазон частот эксплуатационных синусоидальных виброускорений, Гц	от 1 до 3000
Значение допустимых эксплуатационных синусоидальных виброускорений, м/с2 (g), не более	196 (20)
Значение допустимых многократных ударных нагрузок, при длительности удара от 1 до 3 мс, м/с2 (g), не более	1471 (150)
Значение допустимых одиночных ударных нагрузок, при длительности удара от 0,2 до 1 мс, м/с2 (g), не более	9810 (1000)
Диапазон рабочих температур, °С	от минус 50 до 85
Относительная влажность воздуха при температуре 35°С, %, не более	98
Диапазон рабочих давлений среды, Па	от 0,00013 до 297198

Общие требования согласно ГОСТ РВ 20.39.413-97.

Группа исполнения согласно ГОСТ РВ 20.39.414.1-97.

Таблица 1 – Основные механические параметры кремния.

Наименование параметра	Значение
Плотность (ρ), кг/м3	2,33·103
Модуль Юнга (E), Н/м2	1,638·1011
Модуль сдвига (G), Н/м2	0,673·1011

Габаритный чертеж резонатора приведен в Приложении 1.

Исходными параметрами являются:

L = 4 мм – длина струны;

b = 0,8 мм – ширина струны;

H = 500 мкм – толщина пластины кремния.

Расчетная часть

Для расчета характеристики резонатора необходимо найти зависимость частоты от параметров резонатора и растяжек и определить форму изогнутой оси резонатора.

Расстояние между растяжками определяется из соотношения:

(1)

а = 2,208 мм.

1) Найдем толщину струны h, зная зависимость:

.

(2)

Из формулы (2) следует:

.

(3)

мкм.

2) Найдем значение ширины b₁ и длины c растяжки.

На растяжку действует сила:

.

(4)

где m_стр – масса струны,

g = 9,81 – ускорение свободного падения.

Масса струны определяется из геометрических соображений по формуле:

.

(5)

кг.

Подставляя значения m_стр и g в формулу 4 получим:

Н.

Найдем значения b₁ и c, при которых растяжка выдержит нагрузку F.

Из механики известно:

;

(6)

,

(7)

где k>1 – коэффициент запаса прочности;

= 100 Н/м² для кремния.

Пусть k = 5, следовательно Н/мм².

Из формулы (6) находим связь между значениями b₁ и с:

Для расчета характеристики резонатора необходимо найти зависимость частоты от параметров балочки и растяжек и определить форму изогнутой оси балочки.

;

(8)

.

(9)

мм; мм.

Находим жесткость растяжек K на кручение:

,

(10)

где  - коэффициент, зависящий от отношения ширины и толщины растяжки. В данном случае, для допущения, что b₁ > 10h,  = 1/3.

Уравнения изогнутой линии балочки на первом и втором участках, уравнения углов поворота, кривизны и поперечных сил запишем в виде:

,

(11)

,

(12)

где

-

(13)

функции Крылова.

Аргумент  определяется из следующего соотношения:

.

(14)

Постоянные A₁, B₁, C₁, D₁, A₂, B₂, C₂, D₂ можно найти из граничных условий:

,

(15)

где – момент инерции балочки.

В полученной системе линейных уравнений величины A₁, C₁, B₂, C₂ и D₂ отличны от нуля при равенстве нулю определителя:

.

(16)

Частотное уравнение относительно параметра b₁ по аргументу l_i выглядит следующим образом:

.

(17)

Решение уравнения по параметру b₁:

;
м;	;
м;	;
;	;
;	;
;	;

м.

Используя соотношение (6) находим c:

м.

Таким образом, расчетные значения длины, ширины и высоты растяжки составляют:

м;

м;

м.

Но так как из технологических соображений эти размеры тяжело выполнимы, то их округляем:

м (погрешность 0,4%);

м (погрешность 1,7%);

м (погрешность 0,17%).

Ортогональные сечения резонатора приведены в Приложении 2.

Для точного совмещения шаблонов изготавливаются метки совмещения. Размеры меток представлены на рисунках 1, 2, 3 и 4.

В Приложениях 4,5,6 и 7 приведены теоретические чертежи фотошаблонов травления кристалла.

Сборочный чертеж основания приведен в Приложении 8а.

Сборочный чертеж изделия приведен в Приложении 9а.

Рисунок 1 – Метка на шаблоне №1.	Рисунок 2 – Метка на шаблоне №2.
Рисунок 3 – Метка на шаблоне №3.	Рисунок 4 – Метка на шаблоне №4.