平衡力式继电器因其突出的耐环境适应性,被广泛地应用于航天航空、武器装备、电子系统等领域,其产品质量的优劣直接影响了整个系统的性能与可靠性。然而,由于缺乏高效完整的一致性理论分析、设计和验证技术,批次产品的质量分散性过大导致的一致性与可靠性问题较国外仍有较大的差距,因此深入研究其稳健性优化设计方法对于确定产品关键设计参数、定量分配容差,从理论上验证优化方案从而确实有效地提升产品性能、保障系统的可靠性有着重大意义。首先,本文针对某抗正弦振动性能不达标的平衡力式继电器进行失效机理分析,设计对比验证试验,逐步分析各装配零部件对系统工作时共振失效的影响程度;确定系统的失效模式以及影响系统性能的关键尺寸设计参数与装配工艺参数,为后续稳健性设计提供数据样本。其次,采用UG与ANSYS Workbench软件对研究对象进行建模仿真,通过模态分析和频率响应分析确定该继电器的固有振型与频率响应,并与振动试验结果相互佐证,完成虚拟样机平台的搭建;在此基础上,为进一步满足稳健性分析过程中对大量参数样本的需求与计算,研究以固有共振频率为响应的快速计算方法,采用基于粒子群优化(PSO)算法的最优拉丁超立方方法与Kriging近似模型相结合的方式完成快速计算模型建立,降低了建模复杂度、提高了建模精度。然后,研究基于响应面的全局最优参数设计方法,解决传统田口参数设计方法优化方案具有局限性的问题。首先采用传统田口思想初步确定设计参数中的稳定因素与调整因素,通过交互性分析,筛选出不影响稳定因素输出特性的调整因素,并对稳定因素建立显式响应面模型,进而采用多目标粒子群优化算法进行参数寻优实现参数稳健优化设计,最后通过质量特性的分布对比实现在不改变参数容差的前提下对共振频率的提升。最后,通过研究传统田口容差设计中贡献率计算方法的缺陷,确定其容差设计精度无法达到设计目标的原因,进而建立基于变贡献率系数的逐次逼近容差设计模型。通过MATLAB建立逐次优化过程的加速系数模型,并结合蒙特卡罗一致性评价方法实现容差的自动优化分配。本文的研究成果是对平衡力式继电器耐振动环境输出一致性稳健设计理论的补充与改进。该研究思路与设计方法可以推广到其他类型机电元器件产品的性能提升与一致性优化过程中。