雷达连接器结构仿真及优化

摘要

电连接器接触性能直接影响信号的传输，其失效将导致航天电子产品故障，甚至造成严重后果，对连接器进行研究和优化具有重要意义。论文以某型雷达连接器为研究对象，研究连接器插针的成型过程，分析插针插入过程的应力与插入力，分四个阶段对插针的插拔力进行优化分析。
　　对连接器成型前后的插针、挡板、套筒、爪簧和插针座进行了参数化建模，建立了相应的3D实体模型和有限元模型。应用挡板与插针成型前的有限元分析模型，根据插针成型过程中的边界条件和载荷情况，研究了插针的成型过程，结果表明，插针前0.2秒被挡板挤压变形产生凸包，凸包逐渐变大，在0.2秒以后刚性板退回，插针回弹，凸包成型；插针成型后凸包处的von_Mises等效残余应力约为200MPa。
　　当插针以1.7mm/s的速度插入套筒时，使用插针与套筒的有限元模型进行了应力与插入力分析，分析结果指出，插针的最大von_Mises应力发生在0.868s，最大应力为984.266Mpa，最大应力出现在绞丝最右端；插入力的最大值出现在0.5166s，为0.5182N，接触力从0.84s开始趋于稳定，其值为0.286N。
　　研究了与插针相关的13种参数对插针插拔力的影响，研究结果表明，增大插针单丝直径、外层凸包直径、插针凸包宽度、插针同轴度、插针相对插孔的位置度或插针外层直径，插针插拔力将增大；增大插针外层节距、插针凸包距离插头的位置、插针长度或插孔内径，插针插拔力将减小；插针插拔速度和插针内层节距对插针插拔力的影响很小。
　　采用正交试验法确定了各个变量对插拔力的影响程度，并找出最优参数组合，研究结果表明，对拔出力的影响程度按大小排列的顺序为：凸包宽度、凸包直径、凸包位置、外层节距、外层凸包节距、插针长度和插针直径，其最佳试验参数组合为1.60mm、0.70 mm、1.20 mm、2.80 mm、2.40 mm、5.00 mm和0.42 mm。
　　为了研究连续插拔和内层绞丝对插拔力的影响，使用建立的相应有限元模型，进行了不同套筒内径的连续插拔分析和无内层绞丝插拔分析，研究结果表明，三次插拔和一次插拔所得的插拔力是一致的；在其他参数不变的条件下，有无内层绞丝得到的插拔力差距很小。
　　带插针座的插拔力分析结果指出：套筒同轴度对插拔力存在一定影响，两根插针插拔力约为单根插针插拔力的两倍。

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第1章绪论

1.1选题背景及意义

1.2连接器结构仿真分析与优化的发展现状

1.3连接器的结构原理

1.4论文的研究内容

第2章基础理论与方法

2.1有限元基础理论

2.2正交试验法

2.3连接器接触摩擦相关理论基础

2.4插针插拔过程受力分析

2.5小结

第3章插针成型仿真分析

3.1插针参数化建模

3.2实体模型的建立

3.3材料模型的建立

3.4载荷工况

3.5结果及讨论

3.6小结

第4章插针插入过程应力与接触力分析

4.1插针与套筒有限元模型

4.2边界条件与加载

4.3计算与结果分析

4.4小结

第5章插拔力优化分析

5.1第一阶段插针插拔力优化分析

5.2第二阶段插针插拔力优化分析

5.3第三阶段插针插拔力优化分析

5.4第四阶段插针插拔力优化分析

5.5小结

第6章带插针座的插拔力分析

6.1爪簧参数化建模

6.2带插针座的插拔力分析

6.3小结

第7章结论

致谢

参考文献