针对目前动力换挡变速器结构复杂、自动化水平低、制造成本高等问题,以山地全履带拖拉机变速箱为基础,设计了一个简易版动力换挡装置。主要由液压离合器和行星轮系组成,结构简单,降低了制造成本,实现了拖拉机传统手动变速箱动力换挡功能,极大地解决换挡过程中出现动力中断的问题,大大降低了换挡时的冲击载荷,提高了换挡品质。

文中介绍了一种以表面微机械技术制造的带有片上静电自检测功能的压阻式加速度传感器。该芯片制造利用了表面微机械加工技术，以低应力氮化硅薄膜为结构材料，多晶硅作为压阻材料，引入了准LIGA的电镀铜工艺，实现了一款低成本、与IC制造工艺相兼容的压阻式加速度传感器。电镀的铜质量块使压阻输出获得了足够高的灵敏度。利用金属质量块和衬底形成的一对电极，实现了可片上检测器件是否正常工作的片上静电自检测功能。传感器测试结果表明，加速度输出灵敏度为25．1μV／g，-3dB频率带宽为1．3kHz．

原子力显微镜是微纳米尺度科学研究中的一个精密仪器，从原理和应用，设备的软件、硬件的扩展都具有很大的发展空间。随微纳机电系统的应用，非常迫切需要开发基于原子力显微镜的力学相关测试系统。在此情况下，着重开发部分相关力学测试软件和系统硬件的扩展。基于原子力显微镜中的一个最基本的力一位移曲线功能，开发力学测试软件，实施单点、多点的力曲线测量，疲劳度测量和单线扫描四个测试功能，系统在硬件上增添微动平台，具有较大的横向位移，保证微纳结构尺寸的测试。相关测试表明，该软件具有较好的一致性和使用性，能方便地进行力学量的提取。

设计、制造并测试了一种新结构硅微机械压阻加速度计.器件结构是悬臂梁-质量块结构的一种变形.比较硬的主悬臂梁提供了一定的机械强度,并且提供了高谐振频率.微梁很细,检测时微梁沿轴向直拉直压.力敏电阻就扩散在微梁上,质量块很小的挠动就能在微梁上产生很大的应力,输出很大的信号.5 V条件下,灵敏度为14.80 mV/g,谐振频率为994 Hz,分别是传统结构压阻加速度计的2.487倍和2.485倍.加速度计用普通的N型硅片制造,为了刻蚀高深宽比的结构,使用了深反应离子刻蚀(DRIE)工艺.

针对纳米定位平台的构型和定位精度问题，采用体硅加工技术成功地研制了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度纳米级定位平台。介绍了定位平台的相关制作工艺，并对关键工艺进行了分析，总结了导致器件失效的主要原因，探讨了减少失效的方法。同时，提出了一种可行的面内侧面压阻加工方法。通过对深度反应离子刻蚀（DRIE）工艺参数的调整，成功地刻蚀出大尺寸、大深宽比的结构释放窗口，释放了最小线宽为2．5μm，厚度为50μm的梳齿结构。

针对纳米定位平台的构型和定位精度问题，采用体硅加工技术成功地研制出了一种基于单晶硅并带有位移检测功能的新型二自由度微型定位平台，定位平台采用侧向平动静电梳齿驱动。利用力电耦合和能量守恒原理分析了静电致动器的致动机理，对定位平台的主要失效模型、静态和动态特性进行详细建模分析，证明了静电梳齿力电耦合所导致的侧壁不稳定以及驱动器的最大稳定输出位移，给出了平台稳定工作条件下梳齿间隙、梳齿初始交错长度以及复合柔性支撑梁的弹性刚度比之间的关系。动态分析时考虑空气阻尼对平台的影响，给出了平台最大运行速度、位移及动态条件下的临界驱动电压并把分析结果应用于平台闭环控制。实验结果表明：驱动电压30V时，平台稳定输出位移达10μm，机械稳定时间仅为2．5ms。

介绍了一种基于滑膜阻尼效应的新型音叉式微机械陀螺.该陀螺包括两个驱动质量块和由各自驱动质量块支撑的检测质量块,通过检测质量块上的栅形电极与玻璃衬底上的固定检测电极之间的电容变化实现角速度信号的检测.对陀螺进行了结构设计和分析.在陀螺芯片的制作过程中,解决了深反应离子刻蚀过程中的根部效应和滞后效应等问题.初步测试结果表明,该陀螺灵敏度和非线性度比较理想.

本文采用能量统计分布方法研究微机械悬臂梁的噪声模型，对热机械噪声理论模型进行了拓展和修正，使之适用于低温和高频条件．研究了温度、压力和频率对热机械噪声、温漂噪声和吸附-脱附噪声的影响．根据研究结果对静态检测悬臂梁和动态频率响应悬臂梁传感器进行了具体分析．对于静态下工作的微机械悬臂梁，振幅的随机变化取决于热机械噪声．对于工作在谐振状态的微米尺度悬臂梁，在室温常压下热机械噪声是主要的噪声机制；当尺寸进一步缩小至纳米尺度时，表面效应变得显著，吸附-脱附噪声成为主要的噪声机制．基于对不同情况下噪声特性的分析，对微机械悬臂梁传感器的优化设计规则进行了探讨．

对一种先进的双悬臂梁高量程MEMS加速度计的单芯片封装工艺进行了失效机理分析.手工粘贴芯片盖板可靠性不高,加速度计失效是由于胶粘剂(粘贴胶或灌封胶)从芯片盖板和芯片的间隙流淌进入悬臂梁的过载保护间隙,阻碍了悬臂梁的摆动.高量程加速度计采用单芯片封装方法时,存在芯片正面和背面保护的可靠性问题,更好的封装方法是采用圆片级封装.黑胶不适宜用作加速度计的贴片胶,至少使用聚酰亚胺膜作背面保护时如此.

采用有限元方法研究在不同压阻工作温度下压阻掺杂浓度对高gn加速度计动态冲击性能的影响。结果表明：器件动态冲击响应是受迫振动与悬臂梁固有振动叠加的结果，且压阻灵敏度系数与工作温度成正比。当T〈20℃时，悬臂梁固有振动明显，并且，器件动态冲击响应峰值电压随着压阻掺杂浓度升高而降低；当r在20℃附近，峰值电压随掺杂浓度变化不明显；当T〉20℃时，随着温度升高，悬臂梁固有振动频率渐受压制，传感器动态冲击响应渐表现为受加速度冲击受迫振动，且峰值电压随掺杂浓度提高而增大。在1×10”～1×10^21cm^-3。范围内，在0，20，100℃时，峰值电压差值分别为2，0，9mV。