电连接器锁紧分离机构关键件可靠性优化设计

摘要

分离脱落电连接器主要用于运载火箭等型号装备与地面设备之间或级间的电路连接或自动断开。电连接器的插头与插座的锁紧与分离是由其锁紧分离机构来实现的，其失效将导致整个分离脱落电连接器的失效,进而影响到型号系统的发射与级间分离。挡环作为锁紧分离机构的关键零件，工作中承受主要的冲击载荷，对锁紧分离机构的可靠性起着决定性作用。本文以JF2-126TD型分离脱落电连接器为研究对象，通过对其锁紧连接机构进行失效分析，确定锁紧连接机构的关键件，将理论分析与有限元仿真分析相结合，研究其锁紧分离机构关键件挡环的受力情况，并对挡环结构进行了可靠性分析和优化设计，以便提高分离脱落电连接器的工作可靠性。论文的主要工作如下：
　　第一，概述了论文背景及意义，介绍了可靠性分析与设计发展历史与研究现状、结构可靠性和机构可靠性的研究现状、电连接器可靠性的研究现状及存在的问题，最后提出了本文的主要研究内容。
　　第二，对JF2-126TD型分离脱落电连接器的功能及结构进行了介绍，详细分析了其锁紧分离机构的工作原理；结合现场使用过程中出现的故障模式对锁紧分离机构进行了故障模式影响及危害性分析，建立了相应的危害性矩阵；对锁紧分离机构进行了电磁解锁试验，结合危害性矩阵得出锁紧分离机构的主要故障模式及影响锁紧分离机构可靠性的薄弱环节；对薄弱环节挡环进行失效分析，确定了其失效原因。
　　第三，根据锁紧分离机构电分离工作原理，通过力学分析建立了撞套和挡环碰撞过程中挡环碰撞力的计算模型；利用Pro/E软件对锁紧分离机构进行三维实体建模，并将其导入至ADAMS软件中进行动力学仿真，通过仿真分析得出解锁过程中挡环碰撞力随时间的变化规律曲线；根据理论分析与动力学仿真分析结果，利用ANSYS Workbench软件，研究了碰撞过程中挡环等效应力的大小以及分布情况，为后续的设计分析提供依据。
　　第四，采用ANSYS Workbench软件对挡环进行有限元分析，通过灵敏度分析得到了影响其等效最大应力的关键尺寸参数；在挡环质量为约束条件下，以挡环应力集中部位等效最大应力作为目标函数，对挡环的结构进行优化设计，以减小挡环的应力集中现象；采用Six Sigma模块及拉丁超立方抽样方法对挡环结构进行可靠性分析，获得了挡环等效最大应力的概率分布，优化后的挡环结构可靠度由88.03％提高到99.97%。

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第一章 绪论

1.1课题背景

1.2 本课题国内外研究现状

1.3 本文的研究工作

第二章 分离脱落电连接器锁紧分离机构失效分析

2.1引言

2.2分离脱落电连接器功能和结构分析

2.3 锁紧分离机构FMECA分析

2.4 实验验证及挡环失效分析

2.5本章小结

第三章 锁紧分离机构分离过程关键件受力分析

3.1引言

3.2挡环受力分析

3.3本章小结

第四章 锁紧分离机构动力学分析及有限元分析

4.1引言

4.2锁紧分离机构动力学特性仿真分析

4.3 挡环有限元分析

4.4本章小结

第五章 锁紧分离机构关键件的可靠性优化设计

5.1引言

5.2 挡环结构优化设计

5.3 基于ANSYS Workbench的挡环可靠性分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢