平衡力式继电器抗振动性能稳健优化技术研究

发布时间：2020-07-12 04:11

【摘要】：平衡力式继电器因其突出的耐环境适应性,被广泛地应用于航天航空、武器装备、电子系统等领域,其产品质量的优劣直接影响了整个系统的性能与可靠性。然而,由于缺乏高效完整的一致性理论分析、设计和验证技术,批次产品的质量分散性过大导致的一致性与可靠性问题较国外仍有较大的差距,因此深入研究其稳健性优化设计方法对于确定产品关键设计参数、定量分配容差,从理论上验证优化方案从而确实有效地提升产品性能、保障系统的可靠性有着重大意义。首先,本文针对某抗正弦振动性能不达标的平衡力式继电器进行失效机理分析,设计对比验证试验,逐步分析各装配零部件对系统工作时共振失效的影响程度;确定系统的失效模式以及影响系统性能的关键尺寸设计参数与装配工艺参数,为后续稳健性设计提供数据样本。其次,采用UG与ANSYS Workbench软件对研究对象进行建模仿真,通过模态分析和频率响应分析确定该继电器的固有振型与频率响应,并与振动试验结果相互佐证,完成虚拟样机平台的搭建;在此基础上,为进一步满足稳健性分析过程中对大量参数样本的需求与计算,研究以固有共振频率为响应的快速计算方法,采用基于粒子群优化(PSO)算法的最优拉丁超立方方法与Kriging近似模型相结合的方式完成快速计算模型建立,降低了建模复杂度、提高了建模精度。然后,研究基于响应面的全局最优参数设计方法,解决传统田口参数设计方法优化方案具有局限性的问题。首先采用传统田口思想初步确定设计参数中的稳定因素与调整因素,通过交互性分析,筛选出不影响稳定因素输出特性的调整因素,并对稳定因素建立显式响应面模型,进而采用多目标粒子群优化算法进行参数寻优实现参数稳健优化设计,最后通过质量特性的分布对比实现在不改变参数容差的前提下对共振频率的提升。最后,通过研究传统田口容差设计中贡献率计算方法的缺陷,确定其容差设计精度无法达到设计目标的原因,进而建立基于变贡献率系数的逐次逼近容差设计模型。通过MATLAB建立逐次优化过程的加速系数模型,并结合蒙特卡罗一致性评价方法实现容差的自动优化分配。本文的研究成果是对平衡力式继电器耐振动环境输出一致性稳健设计理论的补充与改进。该研究思路与设计方法可以推广到其他类型机电元器件产品的性能提升与一致性优化过程中。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM58
【图文】：

a) 继电器整机实物图 b) 继电器拆壳结构图 图 2-1 继电器结构按照国军标65B要求对继电器进行振动试验，主动振动台、2/5立方英寸振动夹具以及D38-6型继电器双磁路设计，磁场分布均匀，漏磁较少。按照课题

范围10~3000Hz，加速度幅值30g，激励增益80%，正弦扫频5次共计20分钟；该2/5立方英寸振动夹具可以同时对3种激励方向的继电器产品进行试验，夹具高度12cm，避免了振动台由于自身磁场对继电器性能造成干扰，如图2-2所示。D38-6型继电器抖动测试仪主要用于动静触点分离时的监测与显示，配合东菱振动台实现在特定振动环境下继电器吸合状态常开触点的误动作以及释放状态常闭触点抖断故障的判别，如图2-3所示。该型号测试仪可以同时监测50组继电器触点一次抖断失效故障行为，通过声音信号与光信号进行判断指示，大大缩短了批次继电器产品振动试验的设计验证周期。图 2-2 电动振动台 图 2-3 触点抖断测试仪本文针对U型簧、复原簧片、衔铁、安装耳、动簧片、侧板等影响继电器产品抗振动性能的关键零部件进行试验设计，记录并分析吸合电压、释放电压、释放保持力、吸合保持力、动合触点压力等关键输出特性参数的变化情况。通过风冷式电动振动台完成10-3000Hz、30g加速度下的振动试验，并利用触点抖断测试仪实时检测产品故障状态，其具体失效机理分析流程如图2-4所示。通过对比分析、失效重现等方法进行故障定位， 最终可以确定该继电器产品的失效机理与失效模式。

D38-6型继电器抖动测试仪主要用于动静触点分离时的监测与显示，配合东菱振动台实现在特定振动环境下继电器吸合状态常开触点的误动作以及释放状态常闭触点抖断故障的判别，如图2-3所示。该型号测试仪可以同时监测50组继电器触点一次抖断失效故障行为，通过声音信号与光信号进行判断指示，大大缩短了批次继电器产品振动试验的设计验证周期。图 2-2 电动振动台 图 2-3 触点抖断测试仪本文针对U型簧、复原簧片、衔铁、安装耳、动簧片、侧板等影响继电器产品抗振动性能的关键零部件进行试验设计，记录并分析吸合电压、释放电压、释放保持力、吸合保持力、动合触点压力等关键输出特性参数的变化情况。通过风冷式电动振动台完成10-3000Hz、30g加速度下的振动试验，并利用触点抖断测试仪实时检测产品故障状态，其具体失效机理分析流程如图2-4所示。通过对比分析、失效重现等方法进行故障定位， 最终可以确定该继电器产品的失效机理与失效模式。

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘春祥;季益龙;景子星;;浅谈继电器防干扰的措施[J];梅山科技;2017年02期

2 赵崇然;柳建;严琪;;关于电气工程自动化中继电器的运用分析[J];电子世界;2019年08期

3 易志安;林沛扬;;地铁列车继电器触点可靠性及对策研究[J];机电信息;2015年06期

4 茹家跃;避免继电器触点电弧的研究试验[J];重庆教育学院学报;2004年06期

5 刘凯;JUC-17M型恒温继电器[J];机电元件;1997年01期

6 郑天丕;继电器的检测[J];机电元件;1997年Z1期

7 吴建刚;对时间继电器触点名称的看法[J];机床电器;1994年01期

8 郑天丕;军用继电器标准浅析(一)[J];机电元件;1994年01期

9 吕志恭;用示波器检查继电器超行程的新方法[J];机电元件;1994年02期

10 周峻峰;国内外军用继电器发展态势[J];机电元件;1994年02期

相关会议论文 前7条

1 周济永;;继电器触点故障原因分析[A];航空安全与装备维修技术——航空安全与装备维修技术学术研讨会论文集[C];2014年

2 李继伟;施明哲;刘子莲;;继电器触点接触电阻偏大的失效机理研究[A];2009第十三届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2009年

3 张志鹏;黄达;;国产机组MFT继电器失电改造研究[A];2019年江西省电机工程学会年会论文集[C];2019年

4 潘庆国;刘姚军;朱维玮;胡伟;臧宏;;某型控制盒失效原因分析[A];2107年航空智能装备学术论文集[C];2017年

5 方松喜;杨绪锋;吴亚玲;李恒;薛攀;;浸塑制品对继电器电接触可靠性影响研究[A];2018（第八届）连接技术发展研讨会论文集（2）[C];2018年

6 李玲玲;马东娟;李志刚;;基于状态监测数据的电器电接触可靠性评估[A];2014年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨可靠性工程分会第五届委员会成立大会论文集[C];2014年

7 陈怀理;;骐达轿车近光灯不亮的故障排除[A];中国职协2017年度优秀科研成果获奖论文集（一二等奖）[C];2018年

相关重要报纸文章 前3条

1 江西 陶波;对《继电器使用须注意的问题》(以下简《问题》)一文的商榷[N];电子报;2017年

2 江西 陶波;MY4J继电器为什么带不起370W单相电机？[N];电子报;2018年

3 新疆 王伟;中波广播发射机泄放继电器触点粘连故障处理[N];电子报;2012年

相关博士学位论文 前1条

1 臧春艳;航天继电器稳态电弧等离子体电离过程与电弧特性研究[D];华中科技大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 杜扬;微型继电器触点材料熔焊失效现象的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 吴岳;平衡力式继电器抗振动性能稳健优化技术研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 于高波;电能表用继电器寿命试验系统的设计及其应用[D];哈尔滨工业大学;2018年

4 宋成建;汽车线束保险片、继电器防错测试设备设计[D];上海交通大学;2016年

5 周露露;贮存环境下密封式继电器接触电阻建模及寿命预测[D];河北工业大学;2017年

6 苑梦雄;继电器可靠性分析方法研究[D];河北工业大学;2017年

7 李其干;继电器在线参数检测系统及质量预测方法研究[D];厦门大学;2018年

8 朱秀贵;基于模块化设计的车载双稳态电源继电器设计[D];湖南大学;2016年

9 谭旭;晶体罩继电器抗浪涌大过载优化设计[D];哈尔滨工业大学;2018年

10 符赛;基于退化数据的航天继电器贮存可靠性分析与寿命预测方法研究[D];江苏科技大学;2018年

本文编号：2751402