2以"虛擬設計"的理論確立問題解決方案
   
    應用SolidWorks三維CAD軟件對斷路器產(chǎn)品的構(gòu)型進行數(shù)字化設計，為"虛擬設計"奠定了基礎，完成了力學模型的建立。
   
    選擇DDM(Dynamic De．signer／Motion for solidWorks)運動與動力學分析軟件對SolidWorks三維CAD軟件所生成的數(shù)字模型進行運動與動力學仿真，得到產(chǎn)品在各尺寸和外力作用下的性態(tài)。選擇CoSMOS結(jié)構(gòu)分析軟件對運動與動力學分析合格后的產(chǎn)品進行固有頻率等參數(shù)的計算，實現(xiàn)優(yōu)化設計的目的。
   
    由于運動學、動力學、有限元、邊界元等理論的發(fā)展，使得分析方法實現(xiàn)了程式化，出現(xiàn)了SAP、NASTAN、ANSYS、ADAMS等一系列具有良好用戶界面的分析軟件。DDM和COSMOS軟件是其中的佼佼者，并以其與CAD軟件的高度集成和較高的性／價比成為我們的首選。工程技術人員只需按照軟件要求的操作方法，為三維模型加載邊界條件，數(shù)學模型的建立和數(shù)值分析過程均由計算機自動完成，并將分析結(jié)果以數(shù)據(jù)文件、圖表、動畫等直觀的形式提供給用戶。這樣，工程技術人員可將主要精力用在對結(jié)果的分析與提出改進的對策上。
   

    3某型系列航空斷路器產(chǎn)品各種狀態(tài)下的性態(tài)分析
   
    3．1邊界條件的設置
   
    做運動與動力學分析前需在Solidworks環(huán)境中選擇DDM插件，為某型系列斷路器總裝配體名義尺寸的三維模型加載DDM軟件邊界條件。邊界條件包括：
   
    a．定義裝配體中參與運動的零部件和相對不動的零部件。
   
    b．將SOlid、Ⅳorks中裝配體的配合關系帶人DDM環(huán)境，并重新整理為DDM中的鉸鏈關系。因為DDM軟件區(qū)分運動和相對不動的零部件后，將對其分別處理，建立不同的姿態(tài)坐標矩陣和關系矩陣，矩陣的復雜程度和運算量決定于零部件的數(shù)量和鉸鏈關系，所以設定時遵循了"將沒有相對運動的零件鎖定于運動部件，使其成為一個整體的定義原則"和"零部件自由度最小原則"。
   
    C．定義各零部件間的剛性碰撞，即在產(chǎn)品接通和斷開的工作過程中，相互間的剛性阻擋關系。因DDM軟件解決剛性碰撞需根據(jù)碰撞物體的材料考慮摩擦力、反彈力等因素，故系統(tǒng)需為每個碰撞關系創(chuàng)建并解算大量的方程。這將嚴重耗費系統(tǒng)資源，所以理論上不可能發(fā)生的碰撞關系應不予定義。
   
    d．定義作用于裝配體中的彈簧和彈簧的減振阻尼。在DDM中，彈簧和阻尼以圖1中高亮顯示的符號表示以力的形式參與運算，SolidWorks中彈簧的模型沒有實際意義，所以應壓縮，以減少系統(tǒng)負擔。在DDM中彈簧與阻尼必須同時成對定義，以減輕彈簧振蕩造成的能量和系統(tǒng)資源的浪費。圖2所示為動觸點彈簧片在產(chǎn)品上的安裝位置，因在產(chǎn)品的接通和斷開過程中彈簧片均變形，所以其扭矩對產(chǎn)品參數(shù)起到了不容忽視的作用。應作為DDM系統(tǒng)中的"Torsion"--扭矩彈簧定義。但扭矩彈簧表現(xiàn)為力的符號，不能作為剛體攜帶動觸點參與產(chǎn)品運動。DDM軟件為剛體系統(tǒng)的運動與動力學分析軟件，不能處理彈簧片的柔性變形問題。所以為了較為準確地計算產(chǎn)品動、靜觸點的吸合壓力和彈簧片扭矩的作用，將彈簧片變形部分去掉，代之以位置約束，這樣等效處理后得到的計算結(jié)果與產(chǎn)品實測較接近，此方法證明是可行的。等效處理后的情況如圖3所示。
   
    e．定義產(chǎn)品所受外力，包括按鈕部件在產(chǎn)品接通過程中所受的按壓力、手動斷開時的拉拔力、產(chǎn)品電脫扣時杠桿受到的力等。
   
    力的定義，包括力的作用點、線或面，力的方向，力的大小等要素。其中"力的大小"項為力對時間的函數(shù)，可以是常數(shù)、等步長變化函數(shù)、曲線、自定義函數(shù)等。按扭部件接通力為自定義函數(shù)表達式(1)，其中，每個"剛EP"項描述一個時間段內(nèi)力的變化規(guī)律。意即在0至0．05s的時間段內(nèi)，按壓力由0勻速增長至35N。在0．05s至0．06s的時間段內(nèi)，按壓力在35N基礎上勻速減至0。模擬手動接通產(chǎn)品時，先施加按壓力，接通后松手的力的變化過程。
   

    STEP(TIME，0，0，0.05，35)+STEP(TIME，0.05，0，0.06，-35) (1)
   
    同理定義拉拔力的自定義函數(shù)表達式如式(2)
   
    STEP(TIME，0，0，0.015，0)+STEP(TIME，0.015，-10，0.03，-25) (2)
   
    產(chǎn)品電脫扣時杠桿受到的力自定義函數(shù)表達式如式(3)
   
    STEP(TIME，0.009，0，0.01，8)+s1、EP(TIME，0.01，0，0.015，-8) (3)
   
    f．為需進行尺寸變化的零部件建立相應的配置，以便計算不同尺寸時產(chǎn)品的各項參數(shù)。在DDM系統(tǒng)中進行了1～5條的邊界條件設定后，如因改變某零部件尺寸而生成不同的零部件名稱，將其重新裝入產(chǎn)品時，與其相關的邊界條件需重新設定，那將非常麻煩。而在產(chǎn)品中改換零部件的配置可繼承原來的邊界條件。針對DDM軟件的這一特點，我們利用SolidWorks軟件建立配置的功能，為大量的零部件建立了各尺寸下的配置，節(jié)約了寶貴的人力和計算機資源。