弹簧端子连接器作为一种新型的电源连接器,被大量运用于大规模接线的汽车、动车、航空、航天等领域。连接器一端的弹簧端子连接线束,另一端与另一个连接器形成公端和母端的插拔配合实现电连接。弹簧端子连接线束的方式有很多优点:端子夹持线束的结构操作方便快捷,大大节省接线时间;在使用过程中不需要重新检查或拧紧,可有效避免因绞线部分断裂、温度扰动等造成的接触点松动。因此,弹簧端子的固有可靠性高,可以减少设备故障的停机时间和用户请求维修的次数。但是目前弹簧端子连接器的设计过程中,仍会出现端子对线束锁线力不足、弹簧结构设计不合理、连接器公母端插拔及振动情况下可靠性不足等问题。本文选取弹簧端子连接器中最重要的两个部件:弹簧接线端子和插针(公端)插孔(母端)接触对作为研究对象,对弹簧接线端子进行力学分析及结构仿真、实验检测,以解决其锁线力不足问题;对插针插孔配合接触对进行有限元仿真分析其插拔及振动可靠性的问题。本文分析的弹簧端子连接器主要有两种形式:一是笼式弹簧端子连接器,二是直插式弹簧端子连接器。它们主要的不同之处在于接线端的弹簧端子接线形式不同,但是连接器公端母端接触对的结构是相同的。比起笼式弹簧结构,直插式弹簧结构的优势在于在接线时不需要额外的辅助工具,进一步增加了接线的便捷性。本文针对两款不同弹簧连接器的接线端子锁线力分别进行研究,然后再分析它们相同的公端母端接触对结构的可靠性。本文首先研究笼式弹簧端子连接器实际工作情况中其锁线力不足的问题,建立笼式弹簧接线端受力模型,通过材料力学中梁的受力和挠度关系理论和卡式定理推导出接线端弹簧片受力和压缩端变形的关系方程;利用ANSYS有限元分析软件,通过参数化建模,得出影响笼式弹簧性能的最关键结构参数为弹簧弯曲段曲率半径,分析出弹簧初始安装状态过应力塑变是导致使用中锁线力不足的根本原因。通过关键参数调整,对接线端弹簧提出两种改进设计,并对改进后的产品进行仿真及实验验证,解决了笼式弹簧锁线力不足的的问题。在此基础上针对接线更加便捷的直插式弹簧端子连接器进行分析;采用理论分析方法和有限元仿真验证方法,找出影响直插式锁线力的关键性结构参数-弯曲段曲率半径,分析改变弯曲段曲率对弹簧锁线力的影响。然后对两款弹簧端子连接器插针插孔接触对分析其接触配合和振动情况下的可靠性问题,通过有限元接触模型分析验证了连接器插针插孔结构满足设计的拔出力和最大应力的要求;并对常用接触对结构尺寸进行仿真分析,确定插针尺寸改变对接触对性能的影响。最后对弹簧端子连接器接触对进行模态仿真分析,使用ANSYS有限元软件分析计算出接触对固有频率,并对特定频率进行振动实验,确认其工作状态不会产生共振导致连接失效。