航天電磁繼電器穩(wěn)健性設(shè)計研究.pdf

1、航天電磁繼電器是應用于導彈、運載火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機及其配套地面測控設(shè)備中完成信號傳遞、執(zhí)行控制、系統(tǒng)配電等功能的開關(guān)電器元件，是國防電子系統(tǒng)中的主要電子元器件之一。其可靠性直接影響軍事國防電子系統(tǒng)的可靠性。廣泛應用的電磁繼電器在型號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題對于避免經(jīng)濟損失、減少武器裝備故障等具有可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。本文針對目前航天電磁繼電器由于可靠性設(shè)計理論的不完善導致的輸出

2、特性抗干擾性差等問題，采用田口玄一提出的穩(wěn)健性設(shè)計方法，從設(shè)計上對繼電器產(chǎn)品參數(shù)及其容差進行優(yōu)化，以提高其可靠性。
　　動態(tài)特性計算是本文研究的基礎(chǔ)。通過建立電磁繼電器動態(tài)特性數(shù)學模型，利用磁路法從理論上計算了電磁繼電器的動態(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)分析功能對繼電器動態(tài)特性進行了仿真分析；利用ADAMS軟件建立了繼電器機械系統(tǒng)的多體動力學模型，對繼電器動態(tài)特性進行了仿真分析并確定了觸點分斷

3、速度與觸點碰撞速度仿真結(jié)果的提取方法。仿真結(jié)果驗證了理論計算的正確性，同時為本文試驗研究的準確計算提供了保障。
　　在穩(wěn)健性參數(shù)設(shè)計環(huán)節(jié)，通過對顯著影響電磁繼電器工作壽命的電弧進行分析，確定了研究的目標函數(shù)為觸點分斷速度、觸點碰撞速度和銜鐵碰撞速度；基于磁路法計算電磁系統(tǒng)動態(tài)特性，通過分析電磁系統(tǒng)各設(shè)計參數(shù)連續(xù)變化時對目標函數(shù)的影響，確定了電磁系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)；采用內(nèi)外側(cè)正交表直積法安排試驗，并利用仿真軟件進行動態(tài)特性計算；通過

4、對試驗數(shù)據(jù)進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。最后對參數(shù)設(shè)計結(jié)果進行了實驗驗證。
　　在穩(wěn)健性容差設(shè)計環(huán)節(jié)，采用正交試驗的手段安排試驗，并利用仿真軟件計算繼電器的動態(tài)特性；通過對試驗數(shù)據(jù)進行貢獻率分析，分別得到了電磁系統(tǒng)和觸簧系統(tǒng)的容差設(shè)計公式，并用于評價圖紙的公差分配是否合理；以容差設(shè)計后目標函數(shù)質(zhì)量特性的波動減小為原來的50％為目標，初步給出電磁系統(tǒng)和觸簧系統(tǒng)改進后的方案。當明確各公差與成本或加工能力