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随着现代科学技术的发展,虚拟样机技术已经成为产品设计的一种重要方法。利用计算机建立实体模型、添加约束和力,完成模型的仿真,根据模型仿真测试的结果对产品的设计进行改进和优化。相对传统的产品设计成本高周期长而言,虚拟样机技术更具有灵活性,更适应快速变化的市场需求。
断路器分断机构的分断过程快速而且复杂,对实际模型的性能分析比较困难。鉴于此,本课题应用虚拟样机技术,以CDM1-100型号断路器为研究目标,应用ADAMS和UGNX软件来实现断路器分断机构的仿真分析。
首先,将在UGNX建立的分断机构三维实体模型导入ADAMS/View模块,添加约束、驱动之后实现了分断机构在空载状态下锁扣、分闸、合闸和自由脱扣这四种动作状态的仿真;测试分断机构在分闸脱扣状态下空载合闸的动触头角度曲线,将其与产品试验所得的曲线进行比对,以修正虚拟样机模型。
其次,对ADAMS软件建立的模型,仿真测试了影响分断机构性能较关键的指标,包括机构的分断速度、终压力、开距及超行程等;以机构的分断速度作为目标,提取机构中的关键参数,分析它们对分断速度的影响;再以提高断路器的分断速度为优化目标,将主拉弹簧刚度系数、关键杆轴点位置作为参数对机构进行了优化,最终在不影响机构运作的基础上使分断速度有所提高。
最后,建立了一个针对CDM1-100型号断路器分断机构的用户平台,包括了正向设计、优化分析、曲线测试等模块。用户可以使用该平台修改重要的设计参数,更新样机模型,对机构的关键参数进行分析和优化,验证影响机构性能的关键指标等。从而提高了模型设计的效率,为该型号产品在设计生产方面提供了理论依据,进一步提高了产品的可靠性和安全性,也为其他类型断路器提供了新的研究设计思路,具有实际意义。