分离脱落电连接器作为型号系统实现电信号连接与分离的关键元器件,在型号系统的覆盖率较高,近几年由于其可靠性问题导致型号系统不能按时发射的事故时有发生,不仅造成重大的经济损失,还导致严重的后果。锁紧分离机构是实现电连接器可靠连接与分离的关键部件,也是分离脱落电连接器可靠性的薄弱环节,据统计,在分离脱落电连接器可靠性问题中涉及分离性能的约占66.7%,如JF2型分离脱落电连接器曾多次出现输入电分离信号后不能正常解锁分离。究其原因,在于我国分离脱落电连接器锁紧分离机构系仿制国外产品,机构分离的动力学特性及其影响规律、失效模式及机理不清,同时缺少相应的可靠性建模与设计方法。因此,本文以JF2分离脱落电连接器的锁紧分离机构为研究对象,开展考虑碰撞的动力学特性分析,研究分离性能的影响规律,研究其可靠性建模与评估方法,以及可靠性优化设计方法,从而提高锁紧分离机构的可靠性,对确保型号发射的成功率有着重要的意义。第一章,阐述了本文的研究背景和意义。分析总结了可靠性的发展历史及现状、机械可靠性的发展及存在问题、分离脱落电连接器的可靠性研究现状与存在的问题,在此基础上提出了本文的研究目标和研究内容。第二章,锁紧分离机构动力学特性分析。基于锁紧分离机构的结构及工作原理,将其解锁分离过程分为一级解锁、碰撞、二级解锁及头座分离四个阶段,利用拉格朗日方程、Hertz接触等理论建立了考虑碰撞的机构动力学理论模型,为锁紧分离机构的可靠性分析、建模与评估以及可靠性优化设计奠定了基础。第三章,锁紧分离机构动力学仿真分析与实验验证。利用ANSYS Maxwell和ADAMS软件建立了锁紧分离机构的参数化动力学仿真模型,对比仿真与动力学理论模型求解结果,初步验证了理论模型与仿真模型的正确性。通过电磁铁动态位移特性实验及高速图像测量技术获取了锁紧分离机构分离过程的运动特性曲线,对比仿真数据与理论数据,进一步验证了理论模型与仿真模型的正确性。第四章,锁紧分离机构失效分析。给出了锁紧分离机构失效的定义,确定了失效判定准则;借助仿真模型,分析了各种因素对锁紧分离机构解锁分离性能的影响;应用FMEA方法对锁紧分离机构进行了可靠性分析,确定了其主要失效模式及薄弱环节;结合动力学模型,量化了锁紧分离机构失效判据,为可靠性建模、评估及可靠性优化设计提供了依据。第五章,锁紧分离机构可靠性建模。确定了锁紧分离机构的可靠性特征参量及可靠性指标;建立了锁紧分离机构可靠性结构层次,建立一级解锁、碰撞、二级解锁及头座分离安全边界方程;确定了机构几何尺寸、材料性能、载荷及电性能参数的分布规律;提出了随机拟蒙特卡洛可靠性计算方法;得到了锁紧分离机构分离可靠度为99.83%,未到达可靠性指标99.99%的要求,需进行可靠性设计。第六章,锁紧分离机构可靠性设计。提出了锁紧分离机构在满足可靠度指标的条件下,使机构基本尺寸变化最小为优化设计准则;利用随机拟蒙特卡洛法进一步分析了机构随机变量对可靠度的影响规律,确定了电解锁弹簧、拉杆弹簧及分离弹簧的丝径、中径及有效圈数等参数为设计变量,以各参数的变化率绝对值最小为目标函数,以设计变量对应弹簧的旋绕比、强度、防并圈条件及几何关系等为确定性约束,机构分离可靠度大于99.99%为概率约束,建立了锁紧分离机构一致性优化(AAO)可靠性设计模型;鉴于模型维数较高,提出了目标级联法(ATC)和基于随机拟蒙特卡洛法的可靠性优化策略,从而实现了对锁紧分离机构分离可靠性的优化设计。最后,对全文的研究工作进行了总结,并对下一步工作进行了展望。