随着真空断路器在中压领域的广泛应用,其运行的可靠性得到越来越多的关注。真空断路器是高压开关中的主要电器之一,其性能好坏直接影响着整个线路的运行,而提高真空断路器可靠性的主要途径就是优化和简化其配置的操动机构。弹簧操动机构由于对电源要求低,运行可靠性高等优点在真空断路器上得到了广泛运用,对其进行机构分析,优化设计及运动特性的研究具有重要的实际意义。本文根据高压断路器对弹簧操动机构的要求,对ABB公司现有的一款铁道用GSR+型真空断路器所配置的CL弹簧操动机构,采用不同的方法进行运动学和动力学分析,并对部分关键构件进行优化设计。根据实际运行参数,将理论分析求解结果和实际参数进行对比验证了此方法的正确性,且此设计方法具有普遍适用性,对弹簧操动机构的优化设计提供理论指导。为了得到分合闸过程中各个参数对操动机构运动特性的影响,首先采用等效的方法将机构模型做集中参数处理,得到相应的运动特性参数,并对分合闸过程建立了相应的数学模型。其次将三维软件Solidworks中的操动机构模型导入至多体动力学仿真软件Adams中,并建立虚拟样机。基于能量法对分合闸过程进行建模,且采用Adams求解器的原理——拉格朗日力学方程,对所建立的数学模型在Matlab中进行数值计算。将计算结果同设计参数进行对比,验证了模型的正确性。最后结合上述两种建模方法以及对仿真结果的定性分析,找到影响动触头合闸运动特性的因素,从而进行优化设计。以凸轮轮廓曲线为优化对象,在等效法的基础上运用速度瞬心原理和微积分基本定理提出一种凸轮优化设计方法,通过理论计算和实际轮廓尺寸的对比验证了其可行性,且对于配备有摆动从动件凸轮机构的弹簧操动机构具有普遍适用性。论文工作对GSR+型真空短路器所配备的CL弹簧操动机构的优化设计提供了理论指导,对该机构的进一步研究开发具有重要意义。