[发明专利]一种塑壳断路器操作机构的优化设计方法

说明书

本发明涉及一种塑壳断路器操作机构的优化设计方法，操作机构包括多个杆件，具体包括以下步骤：步骤S1：构建塑壳断路器操作机构的数学模型，计算主轴的角位移和角速度，确定关键杆件；步骤S2：根据操作机构模型，在ADAMS优化分析模块中构建虚拟样机模型；步骤S3：根据数学模型的分析结果，创建设计变量组，对虚拟样机模型进行参数化建模，得到参数化虚拟样机模型；步骤S4：根据设计变量组生成试验组，输入参数化虚拟样机模型的目标函数，根据计算结果剔除相应设计变量，得到优化设计变量组；步骤S5：将优化设计变量组输入优化分析模块，得到优化虚拟样机模型。与现有技术相比，本发明具有提高主轴动作速度、提高研发效率、减少研发成本等优点。

技术领域

本发明涉及低压配电领域，尤其是涉及一种塑壳断路器操作机构的优化设计方法。

背景技术

塑壳断路器一般是指容量在630A以下的具有良好导电、绝缘和密封性能的低压电器，是配电系统的基础元件，具有结构紧凑、体积小和分断性能好等技术特点，被广泛地应用到低压配电系统中，保护负载端电器设备不受过载或短路故障的影响。操作机构为低压塑壳断路器的核心部件，通过操作机构可以完成触头的分、合闸动作，改变电路的通断状态。传统的操作机构为四、五连杆转换机构，各个杆件之间存在一定的运动与约束关系，需要通过操作机构的设计方法，在保证其正常运作的同时，使各杆件之间的位置关系最优。现有的操作机构的设计方法包括建立数学模型运用相关优化算法进行优化或者通过建立计算仿真模型进行优化设计。通过建立数学模型，并运用优化算法对操作机构进行优化设计的方法工作量大，完成优化后还需要对相关杆件模型进行修改才能进行试验验证。而通过建立计算机仿真模型，再运用仿真软件进行优化设计的方法优化效果常常达不到理想的情况，且精度较低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的优化设计方法工作量大、需要二次修改、精度较低、优化效果不理想的缺陷而提供一种塑壳断路器操作机构的优化设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种塑壳断路器操作机构的优化设计方法，所述塑壳断路器操作机构包括多个杆件，具体包括以下步骤：

步骤S1：构建塑壳断路器操作机构的自由脱扣动作的数学模型，计算所述塑壳断路器操作机构主轴的角位移和角速度，确定主轴角位移和角速度的关键杆件；

步骤S2：根据UG的塑壳断路器操作机构模型，在ADAMS优化分析模块中构建所述塑壳断路器操作机构的虚拟样机模型；

步骤S3：根据步骤S1中所述数学模型的分析结果，创建所述塑壳断路器操作机构的设计变量组，对所述虚拟样机模型进行参数化建模，得到所述塑壳断路器操作机构的参数化虚拟样机模型；

步骤S4：根据所述设计变量组生成试验组，将所述试验组输入参数化虚拟样机模型的目标函数，根据所述目标函数的计算结果剔除设计变量组中的相应设计变量，得到优化设计变量组；

步骤S5：将所述优化设计变量组输入所述ADAMS优化分析模块，得到所述塑壳断路器操作机构的优化虚拟样机模型。

优选的，所述参数化虚拟样机模型的目标函数为所述断路器操作机构主轴平均速度。

所述目标函数的计算结果具体为所述设计变量组对目标函数的敏感度及相应的影响百分数，所述敏感度反映出设计变量表示对目标函数的影响程度。

所述步骤S1中的关键杆件具体为对应敏感度大于预设杆件阈值的杆件。

优选的，所述步骤S4中需要被剔除的设计变量具体为敏感度低于预设敏感度阈值的设计变量。

优选的，所述步骤S4中需要被剔除的设计变量还包括在不同试验组中所述影响百分数的差值大于预设影响百分数阈值的设计变量。

优选的，所述设计变量组的单一设计变量在目标函数中出现次数不少于两次。