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本文以提高J599圆形连接器可靠性为目标,通过理论研究结合有限元仿真,对J599圆形连接器针孔接触对的结构参数进行优化设计,通过插入力/拔出力实验对理论和仿真结果进行验证并最终得出J599圆形连接器针孔接触对的优化设计参数。本文首先从工程需求的角度阐述连接器优化设计的背景以及优化设计研究的重要意义。通过查阅了国内外大量文献资料,重点针对圆形连接器可靠性研究以及针孔接触对的插入力/拔出力分析工作进行了总结,对有限元技术用于接触对插入力/拔出力的过程仿真进行了研究和分析,确定了本文的研究内容、实施方案和步骤。然后采用材料力学、摩擦力学、Hertz接触理论等相关理论知识建立了针孔接触对的插入力/拔出力模型,得出插入力/拔出力在插拔过程中与相对位移之间的关系。同时计算了在典型几何参数下,针孔接触对的接触面积。通过MATLAB软件迭代计算绘制了针孔接触对在插入拔出过程中插入力/拔出力随位移之间的关系曲线,得出在典型参数设计下,单根插针和插孔接触的最大插入力为2.50N,最大拔出力为2.41N,针孔接触对的单点接触面积为1.59mm~2。接下来通过PROE对针孔接触对进行几何建模。利用ANSYS仿真软件导入PROE建立的几何模型,对插入和拔出的过程进行了有限元仿真。将理论计算、有限元仿真以及实验测量的结果进行对比。插针插入和拔出的过程受力变化与理论分析一致,其中插入过程中插入力会有一个峰值,大概为2.37 N,此后插入力维持在2.25 N,拔出力为2.25 N。用插入力/拔出力试验机对单根针孔接触对进行了插入力/拔出力的实验测量,由实验机测得的插入力/拔出力曲线变化趋势与理论计算以及ANSYS仿真的结果大体一致。本文最后利用正交实验方法分析了多个结构参数对针孔接触对的影响,得出影响较大的因子。推断出结构参数对于插入力、拔出力和接触面积的影响程度,并采用二次规划法对针孔接触对的结构参数进行了最优化设计。本文通过理论计算结合仿真实验,分析了J599圆形连接器的几何参数对插入力/拔出力和接触面积的影响,得出针孔接触对的优化结构参数:插孔长度为4.8mm,厚度为0.29mm,直径为0.8mm,插孔开口大小为0.75mm,簧片倒角为0.3mm,开槽宽度为0.32mm;插针针头长为0.42mm,插针直径为0.76mm时为最优。此时最大插入力为1.54N,最大拔出力为1.51N,针孔单点接触面积为1.14mm~2。最后,通过试验验证结构优化后的接触对插入力/拔出力可靠性得到提升。