双断点塑壳断路器触头机构的优化设计与可靠性研究
触头机构作为断路器的关键组成部分，其分断性能与可靠性直接影响断路器的工作性能与可靠性。针对国内外对双断点断路器触头机构研究少、研究内容单一等问题，本文首先对断路器工作原理、结构组成以及双断点断路器的结构特点等进行了阐述。然后详尽分析了双断点断路器触头机构的分闸、合闸、分断、再扣四种动作，其中着重分析其分断动作中四连杆变五连杆的过程，并从本质上论述了两者之间的区别。同时依据双断点断路器的触头机构在分断过程中的运动与受力特点，构建了符合触头实际分断动作的动力学模型，并对其进行了全面的运动分析和受力分析，尤其是针对动静触头未分开与分开两种状态分别进行了详尽分析与计算，进而采用复数矢量法和拉格朗日方程针对分断动作中的四连杆与五连杆过程，分别推导出计算触头机构的等效力矩、等效转动惯量、相关杆件角位移和角速度的关系式、定量计算双断点断路器触头机构的固有分断动作时间以及各种有关特性数据的计算方法。接着采用 ADAMS软件对双断点断路器的触头机构杆件进行柔性体分析，得到有关构件的应力分布情况，并确定最大应力值点，进而利用应力-强度干涉模型，对触头机构中极限应力最大的下连杆进行静强度与疲劳强度的可靠度的计算，验证其可靠性。最后采用MATLAB软件提供的优化设计算法，以旋转式双断点断路器的触头分断速度为目标函数，以触头机构相关构件参数如杠杆弹簧和触头弹簧的刚度、动触头质量、下连杆长度等为设计变量进行优化设计。根据计算结果，可直观看出各设计变量对目标函数的影响大小，从而快速进行优化设计。此外，本文的算法简单、效果直观，并省却了采用ADAMS软件进行优化时必须对软件进行二次开发的过程，大大提高了优化设计的效率。
双断点塑壳断路器;触头机构;优化设计;可靠性
温州大学
硕士
计算机科学与技术制造业信息化技术
叶忻泉
2016
中文
TM561
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）