电连接器锁紧分离机构关键件可靠性优化设计

发布时间：2017-09-29 12:38

  本文关键词：电连接器锁紧分离机构关键件可靠性优化设计

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【摘要】：分离脱落电连接器主要用于运载火箭等型号装备与地面设备之间或级间的电路连接或自动断开。电连接器的插头与插座的锁紧与分离是由其锁紧分离机构来实现的,其失效将导致整个分离脱落电连接器的失效,进而影响到型号系统的发射与级间分离。挡环作为锁紧分离机构的关键零件,工作中承受主要的冲击载荷,对锁紧分离机构的可靠性起着决定性作用。本文以JF2-126TD型分离脱落电连接器为研究对象,通过对其锁紧连接机构进行失效分析,确定锁紧连接机构的关键件,将理论分析与有限元仿真分析相结合,研究其锁紧分离机构关键件挡环的受力情况,并对挡环结构进行了可靠性分析和优化设计,以便提高分离脱落电连接器的工作可靠性。论文的主要工作如下:第一,概述了论文背景及意义,介绍了可靠性分析与设计发展历史与研究现状、结构可靠性和机构可靠性的研究现状、电连接器可靠性的研究现状及存在的问题,最后提出了本文的主要研究内容。第二,对JF2-126TD型分离脱落电连接器的功能及结构进行了介绍,详细分析了其锁紧分离机构的工作原理;结合现场使用过程中出现的故障模式对锁紧分离机构进行了故障模式影响及危害性分析,建立了相应的危害性矩阵;对锁紧分离机构进行了电磁解锁试验,结合危害性矩阵得出锁紧分离机构的主要故障模式及影响锁紧分离机构可靠性的薄弱环节;对薄弱环节挡环进行失效分析,确定了其失效原因。第三,根据锁紧分离机构电分离工作原理,通过力学分析建立了撞套和挡环碰撞过程中挡环碰撞力的计算模型;利用Pro/E软件对锁紧分离机构进行三维实体建模,并将其导入至ADAMS软件中进行动力学仿真,通过仿真分析得出解锁过程中挡环碰撞力随时间的变化规律曲线;根据理论分析与动力学仿真分析结果,利用ANSYS Workbench软件,研究了碰撞过程中挡环等效应力的大小以及分布情况,为后续的设计分析提供依据。第四,采用ANSYS Workbench软件对挡环进行有限元分析,通过灵敏度分析得到了影响其等效最大应力的关键尺寸参数;在挡环质量为约束条件下,以挡环应力集中部位等效最大应力作为目标函数,对挡环的结构进行优化设计,以减小挡环的应力集中现象;采用Six Sigma模块及拉丁超立方抽样方法对挡环结构进行可靠性分析,获得了挡环等效最大应力的概率分布,优化后的挡环结构可靠度由88.03%提高到99.97%。
【关键词】：电连接器 锁紧分离机构 失效分析 可靠性优化设计
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM503.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 本课题国内外研究现状11-19
• 1.2.1 可靠性分析与设计发展历史和概况11-12
• 1.2.2 机械可靠性研究现状12-16
• 1.2.3 电连接器可靠性研究现状和存在的问题16-19
• 1.3 本文的研究工作19-20
• 1.3.1 研究目标19
• 1.3.2 主要的研究内容19-20
• 第二章 分离脱落电连接器锁紧分离机构失效分析20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 分离脱落电连接器功能和结构分析20-24
• 2.2.1 分离脱落电连接器功能20-21
• 2.2.2 分离脱落电连接器结构分析21-22
• 2.2.3 分离脱落电连接器工作原理22-24
• 2.3 锁紧分离机构FMECA分析24-28
• 2.3.1 FMECA分析简介24-25
• 2.3.2 锁紧连接机构的FMECA分析25-28
• 2.4 实验验证及挡环失效分析28-31
• 2.4.1 锁紧分离机构电磁解锁实验28
• 2.4.2 挡环失效分析28-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 锁紧分离机构分离过程关键件受力分析32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 挡环受力分析32-41
• 3.2.1 解锁弹簧受力分析32-34
• 3.2.2 挡环受力分析34-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 锁紧分离机构动力学分析及有限元分析42-51
• 4.1 引言42
• 4.2 锁紧分离机构动力学特性仿真分析42-45
• 4.2.1 建立模型43
• 4.2.2 添加运动副和驱动43-44
• 4.2.3 仿真结果与分析44-45
• 4.3 挡环有限元分析45-50
• 4.3.1 瞬态动力学分析概述45-46
• 4.3.2 有限元分析模型建立46-47
• 4.3.3 参数设定与网格划分47-48
• 4.3.4 边界条件的设定及结果分析48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 锁紧分离机构关键件的可靠性优化设计51-64
• 5.1 引言51-52
• 5.2 挡环结构优化设计52-55
• 5.2.1 Workbench的参数化优化设计概述52-53
• 5.2.2 优化设计变量的选取53
• 5.2.3 目标函数的选择53-54
• 5.2.4 设计变量分布类型54
• 5.2.5 优化结果及分析54-55
• 5.3 基于ANSYS Workbench的挡环可靠性分析55-62
• 5.3.1 ANSYS Workbench可靠性分析简介55-57
• 5.3.2 挡环可靠性分析的主要参数57
• 5.3.3 输入参数对挡环等效应力峰值的影响57-59
• 5.3.4 随机样本的产生59-60
• 5.3.5 随机变量样本分布柱状图60-61
• 5.3.6 可靠性分析计算结果61-62
• 5.4 本章小结62-64
• 第六章 总结与展望64-65
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

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本文编号：942108