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航天電磁PILZ繼電器穩(wěn)健性設(shè)計研究
航天電磁PILZ繼電器是應(yīng)用于導、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(yīng)用的電磁PILZ繼電器在型號使用的元器件中是屬于可靠性較差的一類。

航天電磁PILZ繼電器穩(wěn)健性設(shè)計研究
研究電磁PILZ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。針對目前航天電磁PILZ繼電器由于可靠性設(shè)計理論的不完善導致的輸出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PILZ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)特性計算是研究的基礎(chǔ)。通過建立電磁PILZ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PILZ繼電器的動態(tài)特性;利用FLUX軟件建立了PILZ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PILZ繼電器動態(tài)特性進行了仿真分析;利用ADAMS軟件建立了PILZ繼電器機械系統(tǒng)的多體動力學模型,對PILZ繼電器動態(tài)特性進行了仿真分析并確定了觸點分斷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PILZ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*水平組合。zui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PILZ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。

航天電磁PILZ繼電器穩(wěn)健性設(shè)計研究
當明確各公差與成本或加工能力之間的對應(yīng)關(guān)系后,可對其經(jīng)濟可行性作進一步驗證。為航天電磁PILZ繼電器的穩(wěn)健性設(shè)計提供了必要的研究手段和研究基礎(chǔ),其相關(guān)方法與技術(shù)也可應(yīng)用到其他電器產(chǎn)品的設(shè)計中。目前,研究結(jié)論正應(yīng)用于對某型號航天電磁PILZ繼電器的改進。