雙磁鋼差動式極化繼電器仿真分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、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(diǎn)，在導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭上具有較為廣闊的應(yīng)用前景，但是國內(nèi)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品在質(zhì)量一致性方面對比的結(jié)果并不理想，所以亟待開展此類繼電器優(yōu)化設(shè)計工作，同時完善我國在繼電器設(shè)計中的分析手段、設(shè)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(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。
　　首先針對雙磁鋼差動式極化繼電

2、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)，通過試驗(yàn)結(jié)果對比分析，確定產(chǎn)品故障模式；對關(guān)鍵輸出特性參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，評價關(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)計提供相應(yīng)的優(yōu)化方向。
　　接下來，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(jié)果，最終完成虛

3、擬樣機(jī)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(shè)計提供仿真分析平臺。
　　然后，考慮產(chǎn)品失效機(jī)理，利用優(yōu)化設(shè)計平臺提出三種優(yōu)化方案。首先優(yōu)化設(shè)計原結(jié)構(gòu)形式的關(guān)鍵參數(shù)，分析其對目標(biāo)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(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)計中，得到改進(jìn)型的夾持式推動器；最后為了提高觸點(diǎn)分開瞬間的

4、瞬時速率，提出接觸系統(tǒng)新結(jié)構(gòu)，通過虛擬樣機(jī)平臺仿真分析及樣機(jī)產(chǎn)品試驗(yàn)分析，全面驗(yàn)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(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計，以減小產(chǎn)品分散性。利用雙響應(yīng)面模型對靜態(tài)吸力關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行均值和方差擬合，對比拉丁超立方試驗(yàn)與均勻試驗(yàn)設(shè)計方法的擬合效果；采用多目標(biāo)粒子群算法對雙響應(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；分別對電磁系統(tǒng)與接觸系統(tǒng)進(jìn)行容差設(shè)計，利用貢獻(xiàn)率大小