航天电磁PILZ继电器稳健性设计研究
航天电磁PILZ继电器是应用于导、运载火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机及其配套地面测控设备中完成信号传递、执行控制、系统配电等功能的开关电器元件,是国防电子系统中的主要电子元器件之一。其可靠性直接影响军事国防电子系统的可靠性。广泛应用的电磁PILZ继电器在型号使用的元器件中是属于可靠性较差的一类。

航天电磁PILZ继电器稳健性设计研究
研究电磁PILZ继电器的可靠性问题对于避免经济损失、减少武器装备故障等具有可观的经济效益和社会效益。针对目前航天电磁PILZ继电器由于可靠性设计理论的不完善导致的输出特性抗干扰性差等问题,采用田口玄一提出的稳健性设计方法,从设计上对PILZ继电器产品参数及其容差进行优化,以提高其可靠性。动态特性计算是研究的基础。通过建立电磁PILZ继电器动态特性数学模型,利用磁路法从理论上计算了电磁PILZ继电器的动态特性;利用FLUX软件建立了PILZ继电器电磁系统的有限元模型,并采用暂态分析功能对PILZ继电器动态特性进行了仿真分析;利用ADAMS软件建立了PILZ继电器机械系统的多体动力学模型,对PILZ继电器动态特性进行了仿真分析并确定了触点分断速度与触点碰撞速度仿真结果的提取方法。仿真结果验证了理论计算的正确性,同时为试验研究的准确计算提供了保障。在稳健性参数设计环节,通过对显著影响电磁PILZ继电器工作寿命的电弧进行分析,确定了研究的目标函数为触点分断速度、触点碰撞速度和衔铁碰撞速度;基于磁路法计算电磁系统动态特性,通过分析电磁系统各设计参数连续变化时对目标函数的影响,确定了电磁系统的关键设计参数;采用内外侧正交表直积法安排试验,并利用仿真软件进行动态特性计算;通过对试验数据进行信噪比方差分析与灵敏度方差分析得到电磁系统的*水平组合。zui后对参数设计结果进行了实验验证。在稳健性容差设计环节,采用正交试验的手段安排试验,并利用仿真软件计算PILZ继电器的动态特性;通过对试验数据进行贡献率分析,分别得到了电磁系统和触簧系统的容差设计公式,并用于评价图纸的公差分配是否合理;以容差设计后目标函数质量特性的波动减小为原来的50%为目标,初步给出电磁系统和触簧系统改进后的方案。

航天电磁PILZ继电器稳健性设计研究
当明确各公差与成本或加工能力之间的对应关系后,可对其经济可行性作进一步验证。为航天电磁PILZ继电器的稳健性设计提供了必要的研究手段和研究基础,其相关方法与技术也可应用到其他电器产品的设计中。目前,研究结论正应用于对某型号航天电磁PILZ继电器的改进。