【摘 要】
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电动汽车连接器是电动汽车电气与电子系统中非常重要的配套接口元器件。随着电动汽车在生活中的普及,电动汽车连接器性能的要求也随之变高,如大电流、高插拔寿命、高可靠性等。电动汽车连接器作为电动汽车电子系统的重要组成部分,影响着电子系统的可靠性。插拔特性是电连接器机械性能（插拔力,插拔寿命）的体现,直接影响电连接器的可靠性和稳定性。在实际应用中,电连接器插头插入和拔出插孔的过程中,随着插孔形变量和二者之间
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电动汽车连接器是电动汽车电气与电子系统中非常重要的配套接口元器件。随着电动汽车在生活中的普及,电动汽车连接器性能的要求也随之变高,如大电流、高插拔寿命、高可靠性等。电动汽车连接器作为电动汽车电子系统的重要组成部分,影响着电子系统的可靠性。插拔特性是电连接器机械性能（插拔力,插拔寿命）的体现,直接影响电连接器的可靠性和稳定性。在实际应用中,电连接器插头插入和拔出插孔的过程中,随着插孔形变量和二者之间摩擦系数的变化,插孔簧片会出现不同程度的磨损,在经过频繁的插拔后插孔还有可能会出现蠕变、弹性疲劳以及塑性变形等现象,这些现象将会对电连接器的机械性能产生不良影响。本课题选择某型号电动汽车连接器作为研究对象,主要完成了以下4方面的研究工作:（1）依据材料力学基本理论,建立电连接器冠簧插孔力学分析模型,进而分析冠簧接触件在一个插拔过程中的受力情况。在此基础之上进行力学分析计算,计算出整个插拔过程中分离力为6.75N,接触压力为2.81N;结合电接触理论知识计算整个冠簧接触件结构接触电阻为0.45m Ω。（2）利用建模软件Solidworks创建电连接器的模型,将其导入有限元仿真分析软件Workbench,并用静力学分析模块完成接触件插拔过程的仿真分析。在有限元的后处理结果中可知冠簧在整个插拔过程中簧片所受最大应力集中在每根簧片的中部,最大应力值为1328.60MPa,超过了冠簧材料铍青铜的屈服极限,产生塑性变形。在插针完全插入冠簧时插入力稳定在7.41N左右,远远超出3.5N的标准值。（3）利用有限元优化模块对冠簧结构进行改进设计,通过槽宽、喉圆半径的参数灵敏度分析,发现这两个参数对簧片所受最大应力及接触件插入力影响明显,所以选定它们做为设计变量,把簧片所受最大应力和平稳插入阶段的插入力设定为改进目标,对冠簧进行多目标优化设计。最后的优化结果表明,将该款电动汽车连接器的冠簧喉圆半径从1.05mm增加到1.14mm,槽宽从0.4mm增加到0.44mm时,冠簧所受最大应力从1328.60MPa减至1164.70MPa,小于冠簧铍青铜材料的屈服极限;而此时插入力则减至3.51N,满足设计要求。（4）依据疲劳损伤理论,结合nCode DesignLife有限元分析平台完成对冠簧接触件插拔寿命的分析研究。结果表明冠簧危险节点主要分布在簧片的中部位置。在忽略温度和振动等环境因素影响的前提之下,有限元仿真结果显示冠簧结构未优化之前接触件插拔寿命为3665次,优化后接触件插拔寿命为6059次。本课题针对电动汽车连接器插拔特性的研究方法和结果对实际应用有一定的借鉴作用。
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