航天電磁繼電器穩(wěn)健性設(shè)計(jì)研究.pdf

1、航天電磁繼電器是應(yīng)用于導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)及其配套地面測(cè)控設(shè)備中完成信號(hào)傳遞、執(zhí)行控制、系統(tǒng)配電等功能的開(kāi)關(guān)電器元件，是國(guó)防電子系統(tǒng)中的主要電子元器件之一。其可靠性直接影響軍事國(guó)防電子系統(tǒng)的可靠性。廣泛應(yīng)用的電磁繼電器在型號(hào)使用的元器件中是屬于可靠性較差的一類。研究電磁繼電器的可靠性問(wèn)題對(duì)于避免經(jīng)濟(jì)損失、減少武器裝備故障等具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文針對(duì)目前航天電磁繼電器由于可靠性設(shè)計(jì)理論的不完善導(dǎo)致的輸出

2、特性抗干擾性差等問(wèn)題，采用田口玄一提出的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方法，從設(shè)計(jì)上對(duì)繼電器產(chǎn)品參數(shù)及其容差進(jìn)行優(yōu)化，以提高其可靠性。
　　動(dòng)態(tài)特性計(jì)算是本文研究的基礎(chǔ)。通過(guò)建立電磁繼電器動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型，利用磁路法從理論上計(jì)算了電磁繼電器的動(dòng)態(tài)特性；利用FLUX軟件建立了繼電器電磁系統(tǒng)的有限元模型，并采用暫態(tài)分析功能對(duì)繼電器動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析；利用ADAMS軟件建立了繼電器機(jī)械系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)繼電器動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析并確定了觸點(diǎn)分?jǐn)?/p>

3、速度與觸點(diǎn)碰撞速度仿真結(jié)果的提取方法。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性，同時(shí)為本文試驗(yàn)研究的準(zhǔn)確計(jì)算提供了保障。
　　在穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)顯著影響電磁繼電器工作壽命的電弧進(jìn)行分析，確定了研究的目標(biāo)函數(shù)為觸點(diǎn)分?jǐn)嗨俣?、觸點(diǎn)碰撞速度和銜鐵碰撞速度；基于磁路法計(jì)算電磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，通過(guò)分析電磁系統(tǒng)各設(shè)計(jì)參數(shù)連續(xù)變化時(shí)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響，確定了電磁系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)；采用內(nèi)外側(cè)正交表直積法安排試驗(yàn)，并利用仿真軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性計(jì)算；通過(guò)

4、對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行信噪比方差分析與靈敏度方差分析得到電磁系統(tǒng)的最優(yōu)水平組合。最后對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　在穩(wěn)健性容差設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，采用正交試驗(yàn)的手段安排試驗(yàn)，并利用仿真軟件計(jì)算繼電器的動(dòng)態(tài)特性；通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行貢獻(xiàn)率分析，分別得到了電磁系統(tǒng)和觸簧系統(tǒng)的容差設(shè)計(jì)公式，并用于評(píng)價(jià)圖紙的公差分配是否合理；以容差設(shè)計(jì)后目標(biāo)函數(shù)質(zhì)量特性的波動(dòng)減小為原來(lái)的50％為目標(biāo)，初步給出電磁系統(tǒng)和觸簧系統(tǒng)改進(jìn)后的方案。當(dāng)明確各公差與成本或加工能力