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航天電磁PILZ繼電器穩健性設計研究
航天電磁PILZ繼電器是應用于導、運載火箭、人造衛星、宇宙飛船、航天飛機及其配套地面測控設備中完成信號傳遞、執行控制、系統配電等功能的開關電器元件,是國防電子系統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的可靠性。廣泛應用的電磁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繼電器穩健性設計研究
研究電磁PILZ繼電器的可靠性問題對于避免經濟損失、減少武器裝備故障等具有可觀的經濟效益和社會效益。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健性設計方法,從設計上對PILZ繼電器產品參數及其容差進行優化,以提高其可靠性。動態特性計算是研究的基礎。通過建立電磁PILZ繼電器動態特性數學模型,利用磁路法從理論上計算了電磁PILZ繼電器的動態特性;利用FLUX軟件建立了PILZ繼電器電磁系統的有限元模型,并采用暫態分析功能對PILZ繼電器動態特性進行了仿真分析;利用ADAMS軟件建立了PILZ繼電器機械系統的多體動力學模型,對PILZ繼電器動態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果的提取方法。仿真結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。在穩健性參數設計環節,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動態特性,通過分析電磁系統各設計參數連續變化時對目標函數的影響,確定了電磁系統的關鍵設計參數;采用內外側正交表直積法安排試驗,并利用仿真軟件進行動態特性計算;通過對試驗數據進行信噪比方差分析與靈敏度方差分析得到電磁系統的*水平組合。zui后對參數設計結果進行了實驗驗證。在穩健性容差設計環節,采用正交試驗的手段安排試驗,并利用仿真軟件計算PILZ繼電器的動態特性;通過對試驗數據進行貢獻率分析,分別得到了電磁系統和觸簧系統的容差設計公式,并用于評價圖紙的公差分配是否合理;以容差設計后目標函數質量特性的波動減小為原來的50%為目標,初步給出電磁系統和觸簧系統改進后的方案。

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