考虑磨损寿命的断路器传动机构优化设计

摘要

断路器是电力系统中重要的控制和保护装置，在电网的正常运行中起着至关重要的作用。传动机构是断路器的核心部件之一，具有响应快、瞬时爆发大功率以及长期等待性等特点。针对目前产品中存在的可靠性低、冲击压力高等问题，对传动机构进行优化设计是本文的主要研究内容。
　　文中建立了该传动机构的分析模型。对机构进行了位移、速度、加速度及运动副接触反力的变化规律的分析。为了提高高压断路器传动机构的磨损寿命，根据断路器传动机构的动力学分析，以机构H副受力为目标函数，用复合形法对机构进行优化设计，在机构运动学性能不变的情况下通过改变机构质量、转动惯量的方法优化其接触反力。
　　由于本文所分析的传动机构在实际使用过程中不可避免的会出现间隙问题，文中建立了该传动机构的含间隙分析模型。通过ADAMS软件平台仿真，对含间隙机构分析模型进行了仿真，最终得出该传动机构的位移、速度、加速度及运动副接触反力的变化规律。以构件质量、质心坐标为设计变量，以H副反力为目标函数，用广义简约梯度法和遗传算法对机构进行优化设计。
　　为研究机构优化后对传动机构性能退化的影响，文中采用非线性弹簧阻尼模型建立了含转动副间隙的该传动机构动力学模型，以ADAMS软件为平台进行仿真计算，得出该机构的动力学模型的参数，并将其代入到Archard磨损模型，对转动副不同接触点的磨损深度进行计算，从而得到含间隙转动副的磨损深度随滑移距离及使用次数的变化规律。根据失效判据和退化量分布，预测出该传动机构优化前后的使用寿命。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2断路器传动机构研究现状

1.3 本文主要研究内容

2. 断路器传动机构运动学及动力学分析

2.1 断路器传动机构的分析

2.2 断路器传动机构的分解

2.3 主触头传动机构的分析

2.4 本章小结

3 主触头传动机构优化设计

3.1 优化设计概述

3.2优化方法介绍

3.4优化结果分析

3.5本章小结

4 考虑间隙的主触头传动机构优化设计

4.1 含间隙传动机构模型

4.2 虚拟样机技术

4.3 参数化设计

4.4 参数化分析

4.5 本章小结

5 含间隙传动机构磨损寿命研究

5.1 磨损基本理论

5.2磨损模型

5.3间隙旋转铰磨损量计算

5.4 本章小结

6全文工作总结及展望

6.1 全文工作总结

6.2 展望

致谢

参考文献