继电器在铁路系统中负责信号传输和逻辑控制等功能。由于结构复杂、零件众多,零件尺寸分散性和装配工艺引起的装配尺寸分散性将导致产品质量特性与理论设计值之间存在偏差。同时,由于质量一致性设计方法的欠缺,难以识别批生产过程中的关键工艺并为其分配合适的指标,极大地影响了产品批次一致性与可靠性,并最终影响铁路系统的安全。因此,为从根本上提高铁路继电器产品批次一致性,本文以保持力这一关键性能为目标,开展批次一致性稳健设计研究。首先,从设计某铁路继电器产品的角度出发,应用三维造型软件结合制造过程数据建立该铁路继电器装配模型,并利用有限元仿真软件与多体动力学仿真软件对继电器的吸、反力特性进行分析;利用交互式联合仿真方法分析继电器动态特性,并根据实测数据对本文所搭建的虚拟样机模型进行验证,为后续优化设计提供虚拟样机仿真平台。其次,基于继电器工作原理与生产、装配和调试流程,研究分析电磁系统关键输入参数和输出性能参数;采用Kriging法构建电磁系统快速计算模型,构建触簧系统快速计算模型时利用变形能法,并利用虚拟样机分析结果对其精度进行验证。结合继电器设计图纸和制造过程数据构建批次虚拟样本,利用快算模型对其质量特性进行计算分析,为后续批次产品质量特性评估与优化设计提供快速计算平台。然后,针对该铁路继电器定、反位状态保持力不平衡问题,分析其机理并以平衡定、反位保持力为优化目标,选取关键输入、输出参数,利用快速计算模型对各因素进行单因素分析和两因素交互分析,对优化方案进行匹配并生产加工优化后继电器样机,验证优化方案有效性。最后,针对铁路继电器批次一致性差以及质量一致性设计方法欠缺的问题,以保持力为性能优化目标,构建质量损失模型;研究成本模型、可变贡献率模型构建方法与渐进迭代全局寻优方法,拟在最小成本增加情况下实现铁路继电器的容差设计,提高保持力批次一致性,并与采用传统容差设计方法所得结果进行比较,验证本文提出的新方法有效性。