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基于ADAMS及ANSYS的低压开关操作机构优化研究
摘要
本文基于ADAMS及ANSYS两个软件平台，研究了低压开关操作机构的优化问题。通过建立机构模型，并对其进行动力学仿真和动态优化，成功地改善了操作机构的性能。同时，采用ANSYS进行结构分析，验证了改进方案的可行性与安全性。本文的研究成果为低压开关的可靠工作提供了依据和参考，具有重要的实际应用价值。
关键词：ADAMS；ANSYS；低压开关；操作机构；优化
1.引言
低压开关作为一种重要的电力电器，广泛应用于各种领域，特别是工业生产和城市电网。在其使用过程中，操作机构扮演着至关重要的角色，因为它是连接开关机构和手柄的关键部件。因此，为了保证操作机构的可靠性和灵活性，需要进行优化设计。
ADAMS和ANSYS作为常用的机械仿真和结构分析软件，可以较好地模拟实际情况，为优化设计提供有效的工具。本研究旨在通过ADAMS和ANSYS两个软件平台，对低压开关操作机构进行优化设计，验证其可行性和有效性。
2.基本介绍
低压开关操作机构的设计需要考虑多个因素，例如力矩、回位力、弹簧刚度、力臂等等。为了更好地描述机构行为，本文采用了ADAMS软件进行动力学仿真。
图1是低压开关操作机构的3D模型，其中红色部件为手柄、蓝色部件为机构本体、灰色部件为连接杆件、肉色部分为手臂及其它配件。该机构由一组滑轨、挂轮以及弹簧组成，具有较好的耐疲劳性能和易操作性。
图1低压开关操作机构的3D模型
在ADAMS中建立机构模型后，可以进行动力学仿真。如图2所示，该模型包含了机构的多个部件，例如悬挂手臂、连接杆件、弹簧、挂轮、限位器等等。其中，弹簧的刚度和位置可以进行调节，以模拟不同的工作环境。
图2ADAMS仿真模型
3.动态优化
由于低压开关操作机构需要实现开/闭动作，其工作过程复杂，需要对机构部件的变化进行分析。基于ADAMS软件，可以进行动态分析，采用多目标遗传算法进行优化设计。
优化目标主要包括力矩、回位力和力臂等，其中力矩是机构工作的关键因素之一。在ADAMS中可以进行计算，并得到优化前后的力矩变化情况。如图3所示，优化后的力矩曲线更加平滑，减少了因力矩过大而导致的机构损坏。
图3优化前后的力矩曲线比较
4.结构分析
为了保证低压开关操作机构的结构安全性，本研究采用ANSYS软件进行了结构分析。主要考虑机构工作时受到的应力和变形，并对注意到的地方进行改进，如加强连接杆件、更改支撑方式等等。
图4是ANSYS结构分析的结果，其中红色部件表示应力比较大的部分。可以发现，经过优化改进后，应力分布更加均匀，达到了安全要求。
图4ANSYS结构分析结果
5.结论
本研究基于ADAMS和ANSYS两个软件平台，研究了低压开关操作机构的优化问题。通过建立机构模型，进行动力学仿真和动态优化，成功地改善了操作机构的性能。同时，采用ANSYS进行结构分析，验证了改进方案的可行性与安全性。该研究成果为低压开关的可靠工作提供了依据和参考，具有重要的实际应用价值。
参考文献：
[1]张泽民.基于ADAMS的机构反演问题的动力学分析[J].硕士学位论文,2018.
[2]孟立军,宋宝林.基于ANSYS有限元分析的机械结构优化设计[J].计算机工程与设计,2015.