[发明专利]适用于断路器机构内各零件间相互作用力的快速计算方法

说明书

本发明公开了一种适用于断路器机构内各零件间相互作用力的快速计算方法，所述方法步骤如下：步骤一、根据断路器内部各零部件的工作关系，构建断路器的各零件间的约束关系；步骤二、依照各零件间的约束关系确定关键零件，并忽略次要零部件，简化断路器整机模型，得到物理模型；步骤三、将物理模型简化为力学模型；步骤四、将力学模型转化为数学模型；步骤五、利用数学模型对集合中的元素进行处理，得到n个力学指标；步骤六、利用最小二乘法进行多项式拟合，得到某一影响因素的改变对机构中某力学指标的影响。该方法兼顾了计算效率和计算精度，通过最小二乘法可以准确、快速地评估公差对断路器内重要零部件的影响。

技术领域

本发明属于断路器设计技术领域，涉及一种适用于断路器机构内各零件间相互作用力的计算方法。

背景技术

断路器在电路系统中起保护电路的作用，其性能直接关系到电路整体的安全性与稳定性，是重要的元器件。近年来随着电力系统及建筑等相关领域的发展，人们对断路器的机械可靠性提出了越来越高的要求，所以在设计断路器时有必要对其机械可靠性进行优化设计。断路器内重要零件的力学状态是评价断路器整机机械可靠性的重要指标。

目前，在计算断路器内重要零件的力学情况时，主要采用以下方法：(1)理论计算；(2)仿真计算。其中方法(1)的精度较低，未考虑因素较多，但计算较为简洁；方法(2)的精度虽然精确，但在对受到外界因素影响下的力学情况进行计算时，需要重复地对断路器的工作过程进行仿真计算，工作量较大。现有的方法不仅无法兼顾精度与效率，且未考虑实际加工中制造与装配误差所带来的影响。因此，一种能快速评估断路器机构内零件间相互作用力的方法是必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于断路器机构内各零件间相互作用力的快速计算方法。该方法能够考虑当存在公差影响时断路器机构中重要零部件力学情况的改变，兼顾了计算效率和计算精度，通过最小二乘法可以准确、快速地评估公差对断路器内重要零部件的影响，解决了现有设计过程中断路器力学计算方法不能同时兼顾计算效率及计算精度的问题，为断路器的优化设计提供捷径，且具有很好的实际应用和推广价值。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种适用于断路器机构内各零件间相互作用力的快速计算方法，包括如下步骤：

步骤一、根据断路器内部各零部件的工作关系，确定断路器内各零件间的约束关系；

步骤二、依照步骤一确定的各零件间的约束关系，将实际工作中发生过失效的零件确定为关键零件，并忽略断路器上的次要零部件，在保留关注区域的前提下对断路器整机模型进行简化，得到一个只留有关键零件、具备足够的力学计算特征的断路器物理模型；

步骤三、将步骤二中的断路器物理模型内的各零部件转化为有质量的块，并用二维杆系结构代替三维模型，通过杆系结构分析的方法得到一个能够对关键零件进行力学性能计算的断路器力学模型；

步骤四、确定断路器整机的力学指标和各二维杆的材料指标，将步骤三中的断路器力学模型利用各类力学计算公式转化为数学模型，其中：在转化力学模型中的非线性问题时，采用现有的多体动力学软件对给定边界条件下的接触力进行计算，再通过数据处理软件进行拟合，用拟合得到的函数替代此非线性问题，最终得到一个输入量为断路器整机的力学性能指标、输出量为关键零件主要力学指标的方程组；

步骤五、依照实际加工能力，确定某一影响因素的集合N，假定集合N内的元素个数为n，利用步骤四中已得到的数学模型对集合N中的元素进行计算，得到对应的n个力学指标；

步骤六、将步骤五中的n组采样点与n组力学指标组并用最小二乘法进行多项式拟合，通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配，以得到某一影响因素的改变对机构中某力学指标的影响。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：