突跳式溫控器的可靠性分析.pdf

1、突跳式溫控器是實現對溫度控制的電開關元件，具有控制精度高、結構緊湊、體積小等優(yōu)點，被廣泛應用于微波爐、電茶壺等家電產品的控溫和過熱保護電路中。目前，國外溫控器的壽命高達二十幾萬次，而國產溫控器的壽命僅有十萬次左右，差距明顯。另外國產突跳式溫控器還存在不同批次產品壽命差異大等問題，制約了我國溫控器國際市場競爭能力的提高。對此，本文以T1/33F常閉型突跳式溫控器為研究對象，采用故障模式及危害性分析(FMECA)和故障樹分析(FTA)，并借

2、助有限元軟件對突跳式溫控器進行系統的理論分析，找出設計的薄弱環(huán)節(jié)，提出提高溫控器可靠性的措施，為實現提高國產突跳式溫控器的工作壽命提供技術支撐。
　　 第一章，回顧與評述了國內外可靠性研究的發(fā)展歷史和現狀，可靠性分析技術與手段，以及突跳式溫控器的研究現狀與存在的問題。
　　 第二章，分析了突跳式溫控器的工作特性、工作要求。依據試驗與現場數據，對突跳式溫控器進行了FMECA分析，得到了突跳式溫控器的全部失效模式，通過危害性

3、矩陣分析，得到了突跳式溫控器的主要失效模式（觸頭粘結失效、簧片斷裂、溫度漂移失效）、關鍵元件（熱雙金屬片、簧片、觸頭）。在此基礎上，以FMECA得到的主要失效模式為頂事件，進行了FTA分析，確定了影響突跳式溫控器可靠性的主要原因。
　　 第三章，對熱雙金屬片的結構、工作原理、工作特性進行了分析，確定了突跳溫度、突跳幅度與熱雙金屬片的厚度、外邊界圓半徑、拱高、膨脹系數、彈性模量、泊松比之間的關系。隨后借助ANSYS軟件，進一步分析

4、了上述參數對突跳溫度的影響及哪些參數對突跳溫度的影響較大。最后，對熱雙金屬片進行了失效機理分析，得出了由熱雙金屬片導致的溫控器溫度漂移現象，主要是由于熱雙金屬片疲勞引起的尺寸變化導致的。
　　 第四章，對突跳式溫控器簧片進行了靜力學分析，包括柔度、彎曲應力的計算。其次，借助有限元軟件對上述應力計算結果進行進一步分析。然后，根據突跳式溫控器工作環(huán)境、使用要求和應力分析結果，對簧片進行失效分析，得出了簧片斷裂主要是由于簧片受到的應力

5、過大導致的。最后，在不改變溫控器結構的情況下，以應力為目標，動靜觸頭接觸要求為狀態(tài)變量，簧片尺寸參數為設計變量，借助有限元軟件，對簧片的結構進行優(yōu)化設計，使簧片應力滿足疲勞應力要求。
　　 第五章，分析了溫控器觸頭電、熱、機械應力，觸頭相關參數變化對觸頭工作性能的影響。然后，總結與分析了觸頭失效的原因，得出了觸頭失效原因主要包括該斷不斷失效與該合不合失效。最后，通過T1/33F溫控器，分析了觸頭發(fā)生該斷不斷現象的失效機理，得出了