特种程控器的研究及可靠性分析

论文摘要

本课题是提高产品可靠性科研项目的一部分。该产品是90年代后期开始仿研的产品,它是一种性能优良、破坏威力大,非常有效的航空产品。但目前生产的这种产品作用可靠度只有80%,因此,难以满足用户需要。造成作用可靠度低的主要原因是产品程控器机械装置测过载精度低和燃烧气体延时精度低。由于该程控器机械装置结构的特点,使产品程序动作不可靠,引起产品失效。程控器改进研究工作,是提高产品可靠性的关键技术途径,因此,本文的理论及实验研究具有较强的应用价值。本文在分析国内外本领域大量有关研究文献的基础上,对产品程控器进行了故障诊断分析,得出了该产品作用可靠度低的原因是由于程控器机械装置测过载精度低的结论,为提高可靠作用率,必须进行设计改进。经过一段时间的调研和论证,最后确定了程控器改进设计方案。提出了采用加速度计测量过载,以PIC单片机为控制核心的电子程控器取代原机械程控器的改进方案。由于程控器的改进设计要综合考虑安全性、技术性能指标、结构尺寸、元器件通用性和成本等多方面因素,因此在方案的选取过程中做了大量的验证试验。通过试验进一步证明了原程控器中燃烧气体延时精度、机械零件测过载精度和运动件加工精度是影响程控器可靠作用的主要因素。针对这些问题,在研究的试验中重点考核了控制软件工作协调、电子程控器与产品匹配和保险正常解除等主要技术环节,为电子程控器的方案论证提供了依据。在电路设计中,主要考核了单片机、热电池、压电式传感器、行程开关的性能,进行了技术实现可行性分析,完成了产品试验验证。在方案实施中,除进行电子程控器的设计外,还对主要元器件的选择及试验考核进行了大量研究工作,同时对程控器改进后系统工作可靠性进行了分析。为配合生产检验,配套研制了程控器测试设备。检测仪采用了ATMEL公司的89C51单片机作为核心控制芯片,通过软件程序模拟产品工作和过载条件,对电子程控器进行检测。检测仪内部包括电源模块、自检电路、复位电路、欠压保护电路等,通过大量试验证明其设计合理,工作可靠,能够满足产品的检测要求。通过外场试验验证了改进后的程控器系统大大提高了产品工作的可靠度,满足了设计和使用要求。采用电子程控器装置改进的产品,在不改变产品气动外形、工作状态和制造成本的前提下,充分发挥了产品的使用效能,此研究工作具有极高的军事和经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题目的和意义
• 1.2 本课题研究领域历史、现状及发展趋势分析
• 1.2.1 国外研究领域历史、现状分析
• 1.2.2 国内产品现状
• 1.3 本论文主要研究内容
• 1.4 论文主要创新点
• 第2章 程控器故障分析
• 2.1 程控器动作时序及原理
• 2.2 程控器失效统计
• 2.2.1 失效统计
• 2.2.2 可靠作用率
• 2.3 程控器工作失效原因分析
• 2.3.1 故障现象
• 2.3.2 故障原因分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 电子程控器的方案设计
• 3.1 概述
• 3.2 电子程控器改进原则
• 3.3 电子程控器的设计
• 3.3.1 原理样机设计
• 3.3.2 工程样机设计
• 3.3.3 定型样机设计
• 3.4 电子程控器接口改进
• 3.5 本章小结
• 第4章 电子程控器硬件电路设计
• 4.1 电子程控器硬件电路设计
• 4.1.1 原理设计
• 4.1.2 工作时序
• 4.1.3 核心芯片 PIC16F73单片机
• 4.1.4 电源模块
• 4.1.5 数据采集与处理
• 4.1.6 零点电路
• 4.1.7 触发电路
• 4.2 电子程控器接口设计
• 4.3 电子程控器设计计算
• 4.3.1 电气参数计算
• 4.3.2 结构计算
• 4.4 电子程控器机械结构设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 电子程控器测试设备硬件电路设计
• 5.1 电子程控器检测仪设计要求
• 5.2 电子程控器检测仪硬件设计
• 5.2.1 核心芯片89C51单片机
• 5.2.2 数据转换电路
• 5.2.3 电压转换电路
• 5.2.4 电源及欠压判断电路
• 5.2.5 自检电路
• 5.3 电子程控器检测仪结构设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 电子程控器及测试设备软件设计
• 6.1 电子程控器软件设计
• 6.1.1 软件设计要求
• 6.1.2 软件结构
• 6.1.3 软件模块说明
• 6.1.4 软件流程
• 6.2 电子程控器测试设备软件设计
• 6.2.1 设计要求
• 6.2.2 软件结构
• 6.2.3 软件流程
• 6.3 本章小结
• 第7章 电子程控器可靠性分析
• 7.1 电气系统可靠度分析
• 7.1.1 可靠性框图
• 7.1.2 可靠作用率
• 7.1.3 平均故障间隔时间
• 7.2 机械结构可靠度分析
• 7.2.1 机械零件可靠度
• 7.2.2 均值安全系数
• 7.2.3 可靠性安全系数
• 7.3 关键件可靠性设计
• 7.3.1 软件可靠性设计
• 7.3.2 加速度计可靠性设计
• 7.3.3 热电池可靠性设计
• 7.3.4 电路可靠性设计
• 7.4 可靠性试验
• 7.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历