电磁继电器耐力学性能一致性优化技术的研究

摘要

电磁继电器是一种自动远距离电控制器件，广泛应用于各种自动化电气系统。实际应用过程中，由于存在着如振动、冲击、加速度等机械力的作用，电磁继电器须具备足够的耐力学性能以保证整个系统的可靠性。现有继电器存在着批次产品不合格率较高的问题，因此深入研究其耐力学性能一致性优化技术，对于提升产品性能、保证系统可靠性意义重大。
　　首先，本文对某型号电磁继电器的耐力学性能及其失效机理进行了分析。该型继电器由电磁系统和接触系统构成，采用动力学方法分别建立其分段线性等效力学模型；基于MSC.Patran建立了继电器整机有限元模型，进行模态分析确定其固有频率及相应振型，进行频率响应分析确定其激振传递路径，并给出振动失效的合理判据；进行振动试验，验证模型的正确性及分析的合理性。
　　其次，确定影响继电器耐力学性能的关键因素。继电器整机零部件众多，根据失效机理分析筛选输入参数，进行局部参数化建模，提高计算效率；设计单因素试验方案，分析参数容差范围内的扰动对输出结果的影响，初步筛选出显著因素；设计正交试验方案，以各显著因素的贡献率为判据，确定了影响继电器耐力学性能的关键因素。
　　此外，在Kriging模型和Griddata模型的基础上提出了改进的Kriging模型进行快速计算。以在正交试验中确定的关键因素作为输入变量，共振频率和弹簧单元力响应幅值作为输出目标，分别建立 Kriging模型和Griddata模型；对比分析两种模型的原理及预测结果，针对 Griddata模型独立计算时存在的边缘值失准问题，提出了改进的Kriging模型，并提升了计算精度。
　　最后，设计基于容差设计的一致性优化方案。利用近似模型进行快速计算，得到继电器产品耐力学性能的质量特性分布及合格率；基于贡献率分析，得到容差重新分配方案；对比优化前后的质量特性分布及合格率，验证优化方案的效果。
　　本文研究的内容是对电磁继电器耐力学性能一致性设计理论的补充和完善，其原理和方法也可推广到其它类型机电类产品耐力学性能一致性的优化中。

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目录

第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景及目的和意义

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 继电器整机耐力学性能分析

2.1 引言

2.2 研究对象及优化指标

2.3 继电器等效力学模型的构建

2.4 继电器整机耐力学性能分析

2.5 激振传递路径分析

2.6失效机理分析及实验验证

2.7 本章小结

第3章 继电器耐力学性能的影响因素分析

3.1 引言

3.2 局部参数化模型的构建

3.3 单因素轮换试验

3.4 基于正交试验的关键因素确定

3.5 本章小结

第4章 继电器耐力学质量特性快速计算模型的构建

4.1 引言

4.2 基于拉丁超立方抽样方法的数据制备

4.3 Kriging模型

4.4 Griddata模型

4.5 改进的Kriging模型

4.6 本章小结

第5章 继电器耐力学性能关键参数的一致性优化

5.1 引言

5.2 继电器耐力学性能质量特性分析

5.3 基于容差设计的一致性优化方案

5.4 本章小结

结论

参考文献

附 录A

附 录B

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

声明

致谢