發(fā)布時(shí)間：2017-07-20 04:00

  本文關(guān)鍵詞：雙磁鋼差動(dòng)式極化繼電器仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：雙磁鋼差動(dòng)式極化繼電器具有靈敏度高、體積小、動(dòng)作快、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn),在導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭上具有較為廣闊的應(yīng)用前景,但是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品在質(zhì)量一致性方面對(duì)比的結(jié)果并不理想,所以亟待開展此類繼電器優(yōu)化設(shè)計(jì)工作,同時(shí)完善我國(guó)在繼電器設(shè)計(jì)中的分析手段、設(shè)計(jì)思想也尤為重要。本文以雙磁鋼差動(dòng)式極化繼電器為研究對(duì)象,對(duì)其負(fù)載試驗(yàn)與質(zhì)量特性、仿真模型、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及穩(wěn)健設(shè)計(jì)方法深入研究,從而達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性的目的。首先針對(duì)雙磁鋼差動(dòng)式極化繼電器產(chǎn)品,分別進(jìn)行恒定阻性負(fù)載、浪涌負(fù)載壽命試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析,確定產(chǎn)品故障模式;對(duì)關(guān)鍵輸出特性參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,評(píng)價(jià)關(guān)鍵尺寸、工藝參數(shù)的工序能力,為后續(xù)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的優(yōu)化方向。接下來(lái),應(yīng)用三維造型軟件UG建立繼電器三維裝配樣機(jī)模型,利用ANSYS軟件與ADAMS軟件計(jì)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(dòng)態(tài)特征結(jié)果,最終完成虛擬樣機(jī)平臺(tái)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(dòng)態(tài)快速計(jì)算模型,為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供仿真分析平臺(tái)。然后,考慮產(chǎn)品失效機(jī)理,利用優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)提出三種優(yōu)化方案。首先優(yōu)化設(shè)計(jì)原結(jié)構(gòu)形式的關(guān)鍵參數(shù),分析其對(duì)目標(biāo)特性的影響,并給出優(yōu)化參數(shù)值,同時(shí)評(píng)估優(yōu)化效果;之后考慮到銜鐵驅(qū)動(dòng)型返回形式的夾持式結(jié)構(gòu)能夠抑制彈跳,本文將這種結(jié)構(gòu)引入到繼電器設(shè)計(jì)中,得到改進(jìn)型的夾持式推動(dòng)器;最后為了提高觸點(diǎn)分開瞬間的瞬時(shí)速率,提出接觸系統(tǒng)新結(jié)構(gòu),通過(guò)虛擬樣機(jī)平臺(tái)仿真分析及樣機(jī)產(chǎn)品試驗(yàn)分析,全面驗(yàn)證方案對(duì)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(jié)構(gòu),對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì),以減小產(chǎn)品分散性。利用雙響應(yīng)面模型對(duì)靜態(tài)吸力關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行均值和方差擬合,對(duì)比拉丁超立方試驗(yàn)與均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的擬合效果;采用多目標(biāo)粒子群算法對(duì)雙響應(yīng)面模型進(jìn)行尋優(yōu),并驗(yàn)證算法的可行性,最終得到最優(yōu)的因素參數(shù)值;分別對(duì)電磁系統(tǒng)與接觸系統(tǒng)進(jìn)行容差設(shè)計(jì),利用貢獻(xiàn)率大小確定顯著因素,并通過(guò)容差重分配實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品一致性的優(yōu)化目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：雙磁鋼差動(dòng)式極化繼電器 失效機(jī)理 仿真分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM58
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題的來(lái)源及研究的目的和意義10-12
• 1.2 課題的國(guó)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(jī)仿真技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 國(guó)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(guó)內(nèi)外穩(wěn)健設(shè)計(jì)及其研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容16-19
• 第2章 繼電器負(fù)載試驗(yàn)與質(zhì)量特性分析19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 阻性負(fù)載試驗(yàn)19-22
• 2.2.1 研究對(duì)象19-20
• 2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析20-22
• 2.3 浪涌負(fù)載試驗(yàn)22-27
• 2.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)22-23
• 2.3.2 恒定阻性負(fù)載與浪涌負(fù)載試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比23-24
• 2.3.3 浪涌負(fù)載壽命試驗(yàn)分析24-27
• 2.4 繼電器質(zhì)量分布特性及工序能力評(píng)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(jié)31-32
• 第3章 繼電器虛擬樣機(jī)模型及快速計(jì)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(jī)模型32-37
• 3.2.1 三維裝配樣機(jī)模型32-33
• 3.2.2 基于ANSYS軟件的靜態(tài)吸力特性計(jì)算33-35
• 3.2.3 基于ADAMS軟件的靜態(tài)反力特性計(jì)算35-37
• 3.3 繼電器動(dòng)態(tài)特性虛擬樣機(jī)模型37-41
• 3.3.1 基于MATLAB/Simulink及ADAMS的聯(lián)合動(dòng)態(tài)仿真模型37-39
• 3.3.2 動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果分析39-41
• 3.4 繼電器快速計(jì)算模型41-46
• 3.4.1 基于磁路法的電磁系統(tǒng)快速計(jì)算41-44
• 3.4.2 基于變形能法的接觸系統(tǒng)快速計(jì)算44-45
• 3.4.3 基于四階Runge-Kutta法的動(dòng)態(tài)特性快速計(jì)算45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 繼電器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 基于原結(jié)構(gòu)形式的關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)簧片高度與厚度分析49-50
• 4.2.4 繼電器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)50-52
• 4.2.5 優(yōu)化方案評(píng)估52
• 4.3 改進(jìn)夾持式推動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-54
• 4.4 接觸系統(tǒng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)54-62
• 4.4.1 結(jié)構(gòu)原理分析54-55
• 4.4.2 基于虛擬樣機(jī)平臺(tái)新結(jié)構(gòu)仿真分析55-58
• 4.4.3 樣機(jī)驗(yàn)證與試驗(yàn)分析58-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第5章 繼電器多目標(biāo)穩(wěn)健參數(shù)與容差優(yōu)化設(shè)計(jì)63-84
• 5.1 引言63
• 5.2 雙響應(yīng)面模型擬合設(shè)計(jì)63-68
• 5.2.1 雙響應(yīng)面法概述63-65
• 5.2.2 雙響應(yīng)面法試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果65-68
• 5.3 基于多目標(biāo)粒子群算法的繼電器參數(shù)穩(wěn)健設(shè)計(jì)68-76
• 5.3.1 繼電器多目標(biāo)優(yōu)化模型68-69
• 5.3.2 基于多目標(biāo)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(biāo)粒子群算法的繼電器雙響應(yīng)面模型優(yōu)化75-76
• 5.4 繼電器容差設(shè)計(jì)與優(yōu)化76-83
• 5.4.1 電磁系統(tǒng)容差設(shè)計(jì)76-80
• 5.4.2 接觸系統(tǒng)容差設(shè)計(jì)80-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果92-94
• 致謝94

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本文編號(hào)：566102