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簧片式电连接器电性能影响因素研究
| 论文题名： | 簧片式电连接器电性能影响因素研究 |
| 关键词： | 簧片式电连接器;接触电性能;压接电性能;正交试验;BP神经网络 |
| 摘要： | 汽车电连接器数量繁多，结构复杂，是电气系统最重要、最基础的电子元器件。研究汽车电连接器的电性能可靠性影响因素，对汽车电连接器的设计、制造、质量管控、失效预防具有重大意义。 电连接器电性能可靠性主要表现为接触电性能可靠性（端子接触对之间）和压接电性能可靠性（端子与铜线之间）。本文以汽车簧片式电连接器为研究对象，结合电接触理论、有限元仿真以及试验研究，对接触电阻的影响参数进行了研究；结合试验研究和神经网络模型对压接电阻的影响参数进行了分析。具体的研究方法、研究内容以及成果如下： （1）结合电接触理论、端子正向力模型以及赫兹理论推导接触电阻模型。首先分析了接触对的接触失效模式及原理，明确汽车电性能可靠性差的最大表征就是接触电阻过大；然后建立端子正向力模型；最后结合赫兹理论建立接触电阻模型。 （2）结合ABAQUS仿真和试验测量，验证端子间正向力模型和接触电阻模型。结果表明，模型计算值和仿真值均在试验值的误差范围5%以内，准确性较高。 （3）设计正交试验，探究了不同端子结构参数对片宽为2.3mm的汽车电连接器接触电阻影响的显著性水平并且制定了优化方案。以接触电阻作为试验指标，四种结构参数作为因素最后建立了5L16(4)的等水平正交表。在各参数允许的变化范围20%内，各结构参数对接触电阻影响的主次为母端子簧片悬臂梁长度、簧片厚度、公母端子过盈量、簧片片宽。确定了各结构参数的优化方案且优化后的接触电阻降低了7.53%；簧片悬臂梁长度和簧片厚度对簧片式电连接器接触件接触电阻的影响显著；公母端子过盈量和簧片片宽对簧片式电连接器接触件接触电阻的影响不显著。 （4）端子与铜线压接后截面的压缩比作为切入点，结合电接触理论，推导影响压接电性能的压接设计参数。测量了300组不同压接设计参数下的压接电阻，建立了压接设计参数与压接电阻之间的映射关系，制定了压接设计参数的优化方案。对压接截面面积及压缩比的计算公式进行推导，得到影响压接电性能的压接设计参数为压接宽度、压接高度等五种；以270组数据为训练集、30组数据为测试集训练压接电阻的BP神经网络模型，训练结果的均方误差小于1%，决定系数大于0.99，证明网络预测模型的映射关系准确度较高。最后基于此神经网络实现了压接电性能的预测，并制定了端子压接设计参数的优化方案。 本研究所使用的研究方法能为汽车电连接器端子接触对的结构设计以及压接设计参数的优化方案提供思路。所得结论为汽车电连接器端子接触对的结构设计以及压接设计参数的设计、制造以及质量管控提供了指导意见。 |
| 作者： | 余波 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 莫易敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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