弹簧操动机构在真空断路器上得到了广泛的运用,对其进行理论分析、优化设计及运动特性研究具有重要的实际意义。本文以厦门麦克奥迪爱启电气有限公司的模块化弹簧操动机构为对象,对机构进行理论研究,同时也对真空断路器机构进行仿真分析和试验测试,最终实现对原操动机构的出力特性优化。本文的研究路线如下:(1)利用Solidworks建立真空断路器模块化弹簧操动机构模型,并对原操动机构的部分结构进行一定调整。在利用动力学软件对机构进行仿真之前,对中压真空断路器的模块化弹簧操动机构进行原理分析,详细介绍弹簧操动机构的储能机构、合闸联动机构及分闸联动机构的工作原理。(2)简化模块化弹簧操动机构模型,作平面简图并对真空断路器合分闸过程的主要传动机构进行几何分析,推导凸轮转角和储能弹簧力值以及储能转轴力矩的函数关系,计算主轴的输出力矩和负载力矩,得到机构模型的出力特性与负载特性曲线。利用凸轮转角与从动件转角的一一对应关系,再根据四连杆的几何结构推导出机构的传动比、触头行程和等效质量等参数。选取合适的机械效率,运用动能定理计算真空断路器的合分闸速度。(3)将模块化弹簧操动机构模型简化后导入动力学软件中进行仿真分析,得出合分闸过程动触头的行程曲线和速度特性曲线,根据曲线计算仿真的合分闸速度。机构的出力对真空断路器的机械特性影响较大,因此需探究影响出力特性的因素,本文主要针对储能弹簧预紧力、储能弹簧刚度和凸轮轮廓曲线这三个方面进行探究。对弹簧操动机构的部分零件进行有限元分析,制作对应零件的模态中性文件。对动力学软件中的刚体模型进行柔性体替代,在动力学仿真软件中进行刚柔耦合应力仿真分析,通过仿真分别获得零件的应力云图、应力热点表和应力曲线图,再根据应力仿真结果对个别薄弱零件进行结构设计优化。(4)装配试验样机,对试验样机进行机械特性试验、电气性能测试和寿命测试,观察设备的性能状态,每1000次寿命测试测量一次断路器机构的机械特性,观察设备个别零件磨损状况,采集试验数据。本文从理论、仿真、试验这三个角度对该模块化弹簧操动机构进行分析,将理论计算结果、仿真结果和试验结果进行对比,验证了理论分析的可行性,为真空断路器弹簧操动机构的设计与研发提供了参考依据。