随着新能源电力系统和智能电网的大力建设,对MCCB(Molded Case Circuit Breaker,塑料外壳式断路器)的要求也不断提高。依照传统物理样机流程设计研发MCCB,高额的材料成本和更长的研发周期,都将削弱产品的竞争力。本文以RMM2-630直动式双断点MCCB为研究对象,针对MCCB单级虚拟样机模型的简化、触头系统的电动力特性、操作机构的优化设计以及杆件的应力分析等方面进行研究,主要开展了以下工作:1)针对在ADAMS中建立三级甚至四级MCCB虚拟样机模型时工作量大,仿真时间较长的问题,提出将触头机构的质量全都归算到中间一级,并相应扩大触头弹簧刚度系数的模型简化方法。通过对比仿真结果,验证了此方法的有效性。2)基于Maxwell对直动式双断点触头机构的电动力特性进行研究。计算了不同电流和开距下触头机构所受洛伦兹力,并依据公式和数据求得触头接触时的霍姆力。在ADAMS中通过插值函数,将求得的电动力以力的形式加在动触桥上。实现了该型断路器分断短路电流时的动态仿真,对该状态下操作机构的机械特性进行分析。3)设置目标函数,建立操作机构的数学模型,利用解析法确定了优化设计所用的设计变量。在ADAMS中建立参数化模型,综合ADAMS/View设计研究和ADAMS/Insight试验设计的结果,确定了对目标函数影响最大的设计变量。利用ADAMS内嵌优化函数对操作机构进行优化设计,提高了主轴速度,减少了自由脱扣的动作时间。4)基于ANSYS/APDL和ADAMS/Durability进行联合仿真,建立了优化后操作机构的刚-柔耦合虚拟样机模型。研究了跳扣、下连杆等柔性体杆件在脱扣动作中所受动态应力的大小和分布情况,优化后杆件的强度符合设计要求。研究表明,利用虚拟样机技术可以有效地对直动式双断点MCCB进行动态仿真分析、优化设计和应力分析。