球形万向惯性开关设计的关键变量分析

目的深入探究万向惯性开关的动力学特性。方法推导相关数学模型,根据模型结构和运动状态计算出开关的匀加速度灵敏度,在此灵敏度的基础上施加过载,观察关键部件的尺寸公差以及弹簧的预压力设置对运动状态的影响,采用MATLAB和ADAMS等2种软件对比仿真。结果对运动结果起决定性作用的关键变量为大小弹簧的预压力。针对关键零件的公差带来的影响,由仿真和理论计算可知,轴向施加过载时,大弹簧、小弹簧的影响百分比分别为53.09%和18.32%,小球+杆、小球的影响百分比分别为10.39%和1.98%。弹簧的尺寸公差影响约为接电结构尺寸公差影响的5.11~9.25倍;垂直轴向施加过载时,大弹簧的影响百分比为0.81%,小球+杆为3.49%,倍数关系为4.31倍,但影响百分比均较小。结论大弹簧的公差影响最大,其次为小弹簧的公差,然后是球的尺寸公差,最后是杆的尺寸公差。依据模型结构,推导出球形万向惯性开关关键变量的普遍规律,支撑内部接电结构的部件所产生力学效应的影响效果最大,其次为接电结构的尺寸大小。