基于ADAMS的高性能塑壳断路器操作机构研制

发布时间：2017-10-08 21:40

  本文关键词：基于ADAMS的高性能塑壳断路器操作机构研制

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【摘要】：塑壳断路器是低压电器产品中的核心元件之一,近年来呈现出智能化、高性能的发展趋势。塑壳断路器开断性能的提升要求操作机构提供更快的分断速度,对操作机构提出更高要求。本文分析了塑壳断路器操作机构的操作原理及重要的设计元素,通过机构传动比分析、等效动力学建模方法的引用,进行了机构敏感构件动作速度分析与合闸过程作用力矩匹配性分析,同时,针对断路器的操作力特性,说明了合闸、分闸、再扣操作力计算方法上的差异,提出一种再扣操作力计算模型。在此基础上,结合虚拟样机技术开展操作机构的设计研制工作,塑壳断路器操作机构采用经典的四、五连杆转换机构,从机构的几何运动关系出发,建立机构运动的仿真模型。通过多体动力学仿真软件ADAMS进行辅助设计分析,提供动态的仿真影像,供用户多方位、多角度观察,方便获取运动分析的位移、速度、加速度等参数,实现对机构运动过程的动态模拟,更加形象直观与全面；获取运动特性参数,开展结构件的受力分析,建立合闸过程驱动力矩与阻力矩的仿真计算分析模型：结合建立的再扣操作力计算方法在ADAMS中实施了设计改进；分析了主弹簧弹性系数、杆件尺寸比例对操作机构开断速度的影响,进行了优化设计。基于仿真设计方案,制作了塑壳断路器样机,通过相关重要技术参数的测试及产品电寿命、短路分断能力的实验工作,验证了仿真工作的正确性。从实验结果来看,操作机构各项性能指标达到设计要求,完成高性能塑壳断路器操作机构研制任务。
【关键词】：断路器 机构 虚拟样机 ADAMS 仿真
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM561
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 塑壳断路器的功能模块及发展简介8-10
• 1.1.1 塑壳断路器概述及发展概况8-9
• 1.1.2 塑壳断路器的功能模块简介9-10
• 1.2 MCCB操作机构的作用与国内外研究现状10-11
• 1.2.1 操作机构的作用10-11
• 1.2.2 操作机构的研究方法与技术现状11
• 1.3 本文的研究意义11-12
• 1.4 本文研究内容12
• 1.5 本章小结12-14
• 第二章 基于ADAMS的塑壳断路器操作机构建模14-24
• 2.1 虚拟样机技术概述14-15
• 2.2 多体动力学ADAMS软件简介15-16
• 2.2.1 ADAMS的基本构成及功能15
• 2.2.2 ADAMS的仿真分析基本步骤15-16
• 2.3 基于ADAMS的塑壳断路器操作机构仿真建模方法16-22
• 2.3.1 仿真模型定义16-17
• 2.3.2 仿真模型建立17-19
• 2.3.3 仿真环境设置19-20
• 2.3.4 仿真结果(输出)分析20-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 塑壳断路器操作机构设计要素分析24-42
• 3.1 塑壳断路器操作机构的动作原理及设计要素24-27
• 3.2 操作机构设计关键特性要素分析27-34
• 3.2.1 机构传动比计算27-29
• 3.2.2 等效动力学建模方法29-31
• 3.2.3 机构敏感构件动作速度分析31-33
• 3.2.4 机构合闸过程作用力矩分析33-34
• 3.3 断路器操作力设计方法分析34-40
• 3.3.1 塑壳断路器操作力设计技术背景说明34-35
• 3.3.2 再扣过程操作力理论计算方法35-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 基于ADAMS的操作机构设计与分析42-62
• 4.1 操作机构设计基础与技术参数条件42-46
• 4.1.1 确定设计目标及设计要求42
• 4.1.2 双断点结构形式技术方案描述42-43
• 4.1.3 确定技术参数43-45
• 4.1.4 设计方法45-46
• 4.2 基于ADAMS仿真的操作机构设计分析46-60
• 4.2.1 基于ADAMS的操作机构仿真建模46-47
• 4.2.2 机构仿真分析动作原理说明47-49
• 4.2.3 基于设计的仿真分析研究49-57
• 4.2.3.1 ADAMS中传动比输出及处理方法49-51
• 4.2.3.2 合闸操作过程作用力矩计算分析51-56
• 4.2.3.3 合闸操作敏感构件动作特性仿真分析56-57
• 4.2.3.4 再扣操作特性设计优化57
• 4.2.4 仿真设计优化57-60
• 4.2.4.1 弹簧参数优化分析58-59
• 4.3.4.2 机构连杆铰接轴位置优化分析59-60
• 4.3 本章小结60-62
• 第五章 试验验证62-72
• 5.1 断路器操作机构基本参数测量62-64
• 5.2 断路器操作机构动作特性参数测量64-67
• 5.3 断路器寿命试验67
• 5.4 断路器分断性能验证试验67-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 本文研究总结72
• 6.2 展望72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-77

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本文编号：996413