新型框架式螺纹连接器的结构、性能和有限元分析

摘要

连接器（CONNECTOR）在业内一般称为接插件，包括插头，插座。主要用来传输信号或者电流。连接器种类繁多，广泛应用于各行各业中。螺纹连接作为连接器行业中最古老最可靠的连接方式而广泛存在。而对于大范围接线的螺纹连接，主要应用在电力市场。在国内市场，如何使产品在低成本、量产工艺稳定性、机械稳定性和功能得到提高则是业界需要研究的方向。
　　本项研究工作首先介绍了连接器整个基本设计准则、连接器分类和连接器的制造工艺，尤其是针对目前的大接线范围的螺纹连接现状，分析现有各种螺纹连接的应用场景及优缺点，从材料选型、热处理工艺、产品结构优化及成本的角度出发，开发一种能够采用常规工艺生产的新型框架式螺纹连接器。在不增加传统框式连接器原材料的基础上，局部增加新结构，充分发挥结构的整体刚性并降低了模具开发难度；采用两种不同材料和热处理组合，通过硬度测试结果间接反应强度性能，通过微观分析材料金相组织，最终完成材料和工艺选型，并通过相应测试，使产品即满足客户提出的技术指标，又符合中国市场的成本规律，进一步提高了产品的市场生存优势。具体研究内容与结论如下：
　　1)参考现有产品模型设计类似结构，通过有限元分析产品结构受力状况，进行结构优化调整。
　　2)分别采用优质碳素结构钢(20号钢和45号钢)制作试样，其中20号钢采用表面渗碳+淬火、回火热处理，45号钢采用淬火+中温回火热处理。分别对两种试样分别进行硬度测试，并分析其金相组织。结果表明，通过表面渗碳处理的20号钢样条，材料的性能大幅度提高，但是表面渗碳过程工艺控制复杂，低成本的热处理厂商不能很好的保证批量产品性能的稳定性，如果采用具有渗碳过程工艺控制能力的热处理厂商，产品的成本则大大提升；而通过采用传统的热处理工艺的45钢样条，热处理工艺成熟，工艺过程控制相对简单，制作出的样品不仅性能完全符合技术指标，通过相关测试标准，而且可以降低产品的成本。

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第一章 绪 论

1.1 连接器的发展和应用

1.2连接器的基本特点

1.3连接器的设计准则

1.4连接器的制造工艺

1.5导线连接结构的分类

1.6 课题研究的内容与意义

参考文献

第二章 框架式螺纹连接器结构、材料和失效分析

2.1现有框架式螺纹连接器结构、材料和失效分析

2.2 材料与实验方法

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第三章 20#、45#钢的热处理和组织性能分析

3.1两种样条对比测试

3.2 结论

参考文献

第四章 框架式螺纹连接器的结构及有限元分析

4.1有限元分析在连接器设计中的应用

4.2现有金属框架螺纹连接器的有限元受力分析

4.3新金属框架模型的建立和有限元受力分析

4.4 本章小结

参考文献

第五章 新型框架式螺纹连接器试制和形式试验

5.1样品的制备

5.2技术指标

5.3 实验部分

5.4 本章小结

参考文献

第六章 结 论

攻读硕士期间发表的论文

附录 A

附录 B

致谢