基于SolidWorks的真空滅弧室設計應用軟件模型

　　計算機輔助設計技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越受到研究人員的重視，它可以實(shí)現快速有效的設計，縮短開(kāi)發(fā)周期。本文以三維造型軟件SolidWorks為開(kāi)發(fā)平臺，以Visual Basic6.0為開(kāi)發(fā)工具，建立真空滅弧室設計應用軟件模型。應用于SolidWorks的真空滅弧室設計應用軟件模型，設計人員只需按照提示輸入重要參數，便能驅動(dòng)系統快速自動(dòng)生成模型，大大提高產(chǎn)品設計效率，縮短設計周期。

　　真空滅弧室是真空開(kāi)關(guān)的核心部件，近年來(lái)，隨著(zhù)真空開(kāi)關(guān)的發(fā)展，真空滅弧室的產(chǎn)品型號越來(lái)越多，由于同系列或同型號的零部件結構大體相同，只是尺寸上有所差異，導致設計人員需花費大量的精力用于反復修改零部件的尺寸，大幅度降低了設計效率，提高了勞動(dòng)成本。

　　在真空滅弧室設計方面，其主要設計思路是將用戶(hù)對真空滅弧室總體性能(額定電壓、額定電流、額定短路開(kāi)斷電流、電壽命、機械壽命等)和安裝尺寸的要求轉換成零部件參數的選擇、設計、分析，通過(guò)合理的選擇零部件的參數和尺寸最終完成真空滅弧室的總體設計。

　　SolidWorks是目前市場(chǎng)上主流的三維設計軟件，它是全參數化特征造型軟件，具有強大的實(shí)體建模功能，能夠完成具有復雜形體結構的產(chǎn)品設計，能夠實(shí)現大型裝配并保證其高性能，能夠完成高級曲面造型和設計修改等。它實(shí)現了設計、分析、加工和數據管理的完美結合，做到最大程度的符合設計者的設計要求，并能保證零部件之間及零部件和設計圖紙之間的更新是完全同步的�；�于這些特點(diǎn)，SolidWorks為設計者們所青睞，在企業(yè)中得到廣泛應用。

　　本文以真空滅弧室的設計為研究主線(xiàn)，以三維造型軟件SolidWorks 2012為開(kāi)發(fā)平臺，以VisualBasic6.0為開(kāi)發(fā)工具，建立真空滅弧室設計應用軟件模型。應用基于SolidWorks的真空滅弧室設計應用軟件模型，設計人員只需按照提示輸入重要參數，便能驅動(dòng)系統快速自動(dòng)生成模型，大大提高產(chǎn)品設計效率，縮短設計周期。

　　1、真空滅弧室介紹

　　1.1、真空滅弧室基本結構

　　真空滅弧室(又稱(chēng)真空開(kāi)關(guān)管)是真空開(kāi)關(guān)的關(guān)鍵器件，它以真空間隙為熄弧介質(zhì)，主要功能是在切斷中高壓電路的電源后，能夠迅速熄弧并抑制電流，從而避免發(fā)生事故和意外。目前，電力系統中使用的真空滅弧室種類(lèi)有很多，按用途可以分為斷路器用、負荷開(kāi)關(guān)用、接觸器用和特殊用途等；按觸頭結構可以分為平板觸頭結構、產(chǎn)生橫向磁場(chǎng)的觸頭結構、產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)的觸頭結構、杯狀觸頭結構和其它特殊型式的觸頭結構等；按絕緣外殼材料不同可分為玻璃外殼真空滅弧室、陶瓷外殼真空滅弧室和微晶玻璃外殼真空滅弧室。其結構示意圖如圖1所示。

圖1　真空滅弧室的結構圖

　　其中：外殼3是用玻璃、陶瓷或微晶玻璃等無(wú)機絕緣材料做成的，呈圓筒形狀，兩端用靜端蓋板1和動(dòng)端蓋板6封接組成一個(gè)密封容器。外殼內部設置有靜觸頭8和動(dòng)觸頭4，其中靜觸頭固定在靜導電桿2的端頭，動(dòng)觸頭固定在動(dòng)導電桿9的端頭。動(dòng)導電桿通過(guò)波紋管11和動(dòng)端蓋板的中心孔伸出真空滅弧室外，波紋管的兩個(gè)端口分別與動(dòng)導電桿中部和動(dòng)端蓋板焊在一起。波紋管是側壁呈波浪狀的金屬管，它可以縱向伸縮。它的存在使得真空滅弧室的外殼被完全密封，動(dòng)導電桿可以前后移動(dòng)，但不會(huì )破壞外殼的密封性。真空滅弧室內部的氣壓應低于10-3　Pa，一般為10-4　Pa左右，因而動(dòng)觸頭和靜觸頭始終處在高真空狀態(tài)下。在觸頭和波紋管周?chē)�都設有屏蔽罩，觸頭周?chē)�的屏蔽�?稱(chēng)作為主屏蔽罩，波紋管周?chē)�的屏蔽�?0稱(chēng)作為波紋管屏蔽罩。

　　1.2、真空滅弧室的結構設計及關(guān)鍵零件的機械性能分析

　　真空滅弧室是真空開(kāi)關(guān)的核心部件，對真空開(kāi)關(guān)的主要性能有著(zhù)重要的影響。根據真空滅弧室應用場(chǎng)合的不同，其各零部件的結構、尺寸等均有所不同。為了實(shí)現真空滅弧室零件的參數化系統設計，需要對各零部件的結構、功能等特性進(jìn)行研究，分析其特征參數，對關(guān)鍵零件進(jìn)行機械性能分析，并結合經(jīng)驗給出尺寸計算公式，為參數化程序編制時(shí)的參數設定提供理論依據。

　　結構設計主要分為外殼設計、屏蔽罩設計、觸頭設計、波紋管設計、導電桿設計等幾個(gè)方面。機械性能是指材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，主要包括強度、塑性、硬度、沖擊韌性、和疲勞極限等。材料的機械性能是零件的設計和選材的主要依據，外加載荷性質(zhì)不同(如拉伸、壓縮、沖擊等)，對材料要求的機械性能也將不同。在真空滅弧室中，一些關(guān)鍵零件(如外殼、波紋管等)需要承載不同的載荷，且它們的機械性能都決定著(zhù)真空滅弧室的可靠性和壽命。所以需要對這些關(guān)鍵零件進(jìn)行機械性能分析，研究影響其機械性能的關(guān)鍵因素，為真空滅弧室的零部件尺寸設計提供校核方法，以保證零部件設計的合理性。關(guān)鍵零件的性能分析包括外殼的應力分析、波紋管的應力分析、計算觸頭的熱變形和碰撞變形程度、動(dòng)靜導電桿的強度校核等。

　　以上設計和分析是真空滅弧室設計的理論依據，教科書(shū)中已有詳細的結構圖示和公式描述，由于本文旨在介紹在SolidWorks軟件下二次開(kāi)發(fā)的真空滅弧室設計軟件模型的建立，因此對真空滅弧室的結構設計和零件強度分析等內容不再贅述。

　　2、結論

　　本文根據一種系列化真空滅弧室的設計過(guò)程，基于SolidWorks的二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，以Visual Basic6.0為二次開(kāi)發(fā)工具，介紹了如何利用Solid-Works進(jìn)行建模及生成裝配體。通過(guò)對真空滅弧室零部件進(jìn)行參數化設計和模塊化設計的研究，建立真空滅弧室零件參數化設計系統模型，并結合實(shí)際應用證明其具有較好的設計效果。