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汽车连接器振动可靠性设计（一）

来源：•作者：•2024-05-16 13:41

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文章概览：

1. 汽车连接器振动等级

2. 汽车连接器振动试验

3. 汽车连接器振动失效模式

4. 高压连接器振动可靠性关键点

1. 汽车连接器振动等级

USCAR-2 振动等级：

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LV214 振动等级：

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2. 汽车连接器振动试验

随机振动试验：

特点：波形比较杂乱，无规律。主要来源于路面和轮胎，齿轮磨损，节气门关闭和换挡冲击等。

关键参数：

频率F（Hz）：单位时间内（通常为1秒）振动的往返次数，低频振动：10~100Hz，中频振动：100~1000Hz，高频振动：1000Hz~。

试验时间（Test time）：一般为每轴的振动时间。

PSD（Power spectrum density）：功率谱密度，表示每频率单位中所含振动能量的大小，其值越大，相对应的频率段振幅值会变大。

Rms（Root mean square）：有效加速度，可以有效衡量随机振动试验的量级，rms值越大，随机振动的总能量就越大。

发动机上的随机振动等级对比：

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发动机相连的随机振动等级对比：

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弹性体的随机振动等级对比：

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正弦振动试验：

在振动台上设置规定的频率，扫描速度和振动幅值的振动。主要来源于发动机活塞运动，变速箱选换挡等。

注意：USCAR要求随机振动试验和正弦振动试验用不同的试验样件。

发动机相连的正弦振动等级对比：

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3. 振动失效模式：

瞬断失效：

1. 当外界振动载荷的激励频率和电连接器固有频率接近时，会使得电连接器产生共振现象，造成接触件之间的间隙量变大，间隙增大到一定程度，接触压力会瞬时消失，从而导致电接触的“瞬断”失效。

2. 接触压力波动程度受振动频率与加速度共同影响，高频振动下，接触压力值波动程度约为低频振动下的3～7倍；但随着振动加速度的增大，低频振动下接触压力波动程度的增幅更为明显；

3. 随着振动次数的增加，接触压力逐渐减小；振幅越大，接触压力的降幅越明显；试验后插孔槽宽的变化规律与之吻合，且振幅越大，振动累积效应的差异性越明显；但接触电阻无明显的变化趋势。

疲劳失效：

定义：在振动和机械冲击的作用下，电连接器内部会产生应力，当应力超过材料的屈服强度时，会使得材料产生破坏和断裂；在这种长期应力的作用下，材料也会发生疲劳损伤，最后引发疲劳失效。

4. 高压连接器振动可靠性关键点

1. 零部件配合稳定性：确保主功率端子、HIVL端子、护套、屏蔽环和屏蔽壳等零件之间的匹配具有足够的保持力，间隙设计合理，以防止在振动过程中零部件间发生扭动、脱落或接触不良。

2. 端子接触形式和接触质量：端子的接触形式和质量直接影响接触电阻和连续性，因此需要确保端子设计能够承受振动带来的影响，保持稳定的电气连接。

3. 端子焊接或压接质量：焊接或压接的质量会直接影响端子的机械稳定性和电气性能，应确保连接处无虚焊或压接不良的情况，以防止在振动中出现断裂或接触不良。

4. 电镀层：电镀层可以提高端子的耐腐蚀性和导电性，但振动可能导致电镀层磨损，因此需要选择耐磨性能好的电镀材料，并确保电镀层的均匀性和附着力。

5. 端子的正向力：端子的正向力决定了其与配对端子的接触压力，适当的正向力可以保证良好的电气连接，同时减少因振动引起的磨损。

6. 振动测试台的安装：振动测试台的安装应确保连接器固定稳定，模拟实际使用中的安装条件，以便更准确地评估其在车辆振动下的可靠性。

7. 单项+群组验证：除了对单个连接器进行振动测试外，还应进行群组验证，以模拟多个连接器同时工作时的相互作用和影响，确保整个系统在振动环境下的稳定性。

8. 材料选择：选择适合高压连接器使用的材料，这些材料应具有良好的机械强度和耐环境性能，能够在温度变化和湿度影响下保持性能稳定。

9. 设计冗余：在设计时考虑额外的冗余，如增加额外的固定点或使用更强大的锁定机制，以提高连接器在极端振动条件下的可靠性。

10. 环境适应性：除了振动测试，还应评估连接器在不同环境条件下的性能，如温度、湿度、盐雾、化学腐蚀等，确保其在各种环境下都能保持稳定的性能。

结论：

工程师需综合考虑以上关键点，结合公司实际的设计经验库和测试经验，可以有效地预防高压连接器在振动测试中的失效，提高其在实际使用中的可靠性和安全性。

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