本文關鍵詞：雙磁鋼差動式極化繼電器仿真分析與優(yōu)化設計

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【摘要】：雙磁鋼差動式極化繼電器具有靈敏度高、體積小、動作快、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點,在導彈、運載火箭上具有較為廣闊的應用前景,但是國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品在質(zhì)量一致性方面對比的結果并不理想,所以亟待開展此類繼電器優(yōu)化設計工作,同時完善我國在繼電器設計中的分析手段、設計思想也尤為重要。本文以雙磁鋼差動式極化繼電器為研究對象,對其負載試驗與質(zhì)量特性、仿真模型、結構優(yōu)化及穩(wěn)健設計方法深入研究,從而達到提高產(chǎn)品可靠性的目的。首先針對雙磁鋼差動式極化繼電器產(chǎn)品,分別進行恒定阻性負載、浪涌負載壽命試驗,通過試驗結果對比分析,確定產(chǎn)品故障模式;對關鍵輸出特性參數(shù)進行統(tǒng)計分析,評價關鍵尺寸、工藝參數(shù)的工序能力,為后續(xù)產(chǎn)品優(yōu)化設計提供相應的優(yōu)化方向。接下來,應用三維造型軟件UG建立繼電器三維裝配樣機模型,利用ANSYS軟件與ADAMS軟件計算繼電器靜態(tài)吸力與反力特征;之后基于靜態(tài)特征仿真中獲得的吸力靜態(tài)數(shù)據(jù)表,在MATLAB/Simulink模塊中獲得繼電器動態(tài)特征結果,最終完成虛擬樣機平臺的搭建;最后基于磁路法、變形能法以及四階Runge-Kutta法建立繼電器靜態(tài)與動態(tài)快速計算模型,為優(yōu)化設計提供仿真分析平臺。然后,考慮產(chǎn)品失效機理,利用優(yōu)化設計平臺提出三種優(yōu)化方案。首先優(yōu)化設計原結構形式的關鍵參數(shù),分析其對目標特性的影響,并給出優(yōu)化參數(shù)值,同時評估優(yōu)化效果;之后考慮到銜鐵驅(qū)動型返回形式的夾持式結構能夠抑制彈跳,本文將這種結構引入到繼電器設計中,得到改進型的夾持式推動器;最后為了提高觸點分開瞬間的瞬時速率,提出接觸系統(tǒng)新結構,通過虛擬樣機平臺仿真分析及樣機產(chǎn)品試驗分析,全面驗證方案對提高產(chǎn)品壽命的可行性。最后,基于前文確定的繼電器最佳結構,對其進行穩(wěn)健優(yōu)化設計,以減小產(chǎn)品分散性。利用雙響應面模型對靜態(tài)吸力關鍵點進行均值和方差擬合,對比拉丁超立方試驗與均勻試驗設計方法的擬合效果;采用多目標粒子群算法對雙響應面模型進行尋優(yōu),并驗證算法的可行性,最終得到最優(yōu)的因素參數(shù)值;分別對電磁系統(tǒng)與接觸系統(tǒng)進行容差設計,利用貢獻率大小確定顯著因素,并通過容差重分配實現(xiàn)提高產(chǎn)品一致性的優(yōu)化目標。
【關鍵詞】：雙磁鋼差動式極化繼電器 失效機理 仿真分析 結構優(yōu)化設計
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM58
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題的來源及研究的目的和意義10-12
• 1.2 課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 繼電器失效分析現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 繼電器虛擬樣機仿真技術研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 國內(nèi)外極化繼電器分析與優(yōu)化研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 國內(nèi)外穩(wěn)健設計及其研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-19
• 第2章 繼電器負載試驗與質(zhì)量特性分析19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 阻性負載試驗19-22
• 2.2.1 研究對象19-20
• 2.2.2 試驗結果分析20-22
• 2.3 浪涌負載試驗22-27
• 2.3.1 試驗設計22-23
• 2.3.2 恒定阻性負載與浪涌負載試驗結果對比23-24
• 2.3.3 浪涌負載壽命試驗分析24-27
• 2.4 繼電器質(zhì)量分布特性及工序能力評估27-31
• 2.4.1 質(zhì)量輸出特性分析27-29
• 2.4.2 工序能力分析29-31
• 2.5 本章小結31-32
• 第3章 繼電器虛擬樣機模型及快速計算模型的建立32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 繼電器靜態(tài)特性虛擬樣機模型32-37
• 3.2.1 三維裝配樣機模型32-33
• 3.2.2 基于ANSYS軟件的靜態(tài)吸力特性計算33-35
• 3.2.3 基于ADAMS軟件的靜態(tài)反力特性計算35-37
• 3.3 繼電器動態(tài)特性虛擬樣機模型37-41
• 3.3.1 基于MATLAB/Simulink及ADAMS的聯(lián)合動態(tài)仿真模型37-39
• 3.3.2 動態(tài)特性仿真結果分析39-41
• 3.4 繼電器快速計算模型41-46
• 3.4.1 基于磁路法的電磁系統(tǒng)快速計算41-44
• 3.4.2 基于變形能法的接觸系統(tǒng)快速計算44-45
• 3.4.3 基于四階Runge-Kutta法的動態(tài)特性快速計算45-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第4章 繼電器結構優(yōu)化設計與驗證47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 基于原結構形式的關鍵參數(shù)優(yōu)化設計47-52
• 4.2.1 軛鐵極面寬度分析47-49
• 4.2.2 永磁材料形狀分析49
• 4.2.3 動簧片高度與厚度分析49-50
• 4.2.4 繼電器參數(shù)優(yōu)化設計50-52
• 4.2.5 優(yōu)化方案評估52
• 4.3 改進夾持式推動器結構設計52-54
• 4.4 接觸系統(tǒng)新結構設計54-62
• 4.4.1 結構原理分析54-55
• 4.4.2 基于虛擬樣機平臺新結構仿真分析55-58
• 4.4.3 樣機驗證與試驗分析58-62
• 4.5 本章小結62-63
• 第5章 繼電器多目標穩(wěn)健參數(shù)與容差優(yōu)化設計63-84
• 5.1 引言63
• 5.2 雙響應面模型擬合設計63-68
• 5.2.1 雙響應面法概述63-65
• 5.2.2 雙響應面法試驗設計與結果65-68
• 5.3 基于多目標粒子群算法的繼電器參數(shù)穩(wěn)健設計68-76
• 5.3.1 繼電器多目標優(yōu)化模型68-69
• 5.3.2 基于多目標粒子群算法的繼電器參數(shù)優(yōu)化策略69-75
• 5.3.3 基于多目標粒子群算法的繼電器雙響應面模型優(yōu)化75-76
• 5.4 繼電器容差設計與優(yōu)化76-83
• 5.4.1 電磁系統(tǒng)容差設計76-80
• 5.4.2 接觸系統(tǒng)容差設計80-83
• 5.5 本章小結83-84
• 結論84-86
• 參考文獻86-92
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及其他成果92-94
• 致謝94

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本文編號：566102