2以"虛擬設計"的理論確立問題解決方案
   
    應用SolidWorks三維CAD軟件對斷路器產品的構型進行數字化設計，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軟件所生成的數字模型進行運動與動力學仿真，得到產品在各尺寸和外力作用下的性態。選擇CoSMOS結構分析軟件對運動與動力學分析合格后的產品進行固有頻率等參數的計算，實現優化設計的目的。
   
    由于運動學、動力學、有限元、邊界元等理論的發展，使得分析方法實現了程式化，出現了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，數學模型的建立和數值分析過程均由計算機自動完成，并將分析結果以數據文件、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果的分析與提出改進的對策上。
   

    3某型系列航空斷路器產品各種狀態下的性態分析
   
    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環境，并重新整理為DDM中的鉸鏈關系。因為DDM軟件區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碰撞物體的材料考慮摩擦力、反彈力等因素，故系統需為每個碰撞關系創建并解算大量的方程。這將嚴重耗費系統資源，所以理論上不可能發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資源的浪費。圖2所示為動觸點彈簧片在產品上的安裝位置，因在產品的接通和斷開過程中彈簧片均變形，所以其扭矩對產品參數起到了不容忽視的作用。應作為DDM系統中的"Torsion"--扭矩彈簧定義。但扭矩彈簧表現為力的符號，不能作為剛體攜帶動觸點參與產品運動。DDM軟件為剛體系統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果與產品實測較接近，此方法證明是可行的。等效處理后的情況如圖3所示。
   
    e．定義產品所受外力，包括按鈕部件在產品接通過程中所受的按壓力、手動斷開時的拉拔力、產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，可以是常數、等步長變化函數、曲線、自定義函數等。按扭部件接通力為自定義函數表達式(1)，其中，每個"剛EP"項描述一個時間段內力的變化規律。意即在0至0．05s的時間段內，按壓力由0勻速增長至35N。在0．05s至0．06s的時間段內，按壓力在35N基礎上勻速減至0。模擬手動接通產品時，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表達式如式(2)
   
    STEP(TIME，0，0，0.015，0)+STEP(TIME，0.015，-10，0.03，-25) (2)
   
    產品電脫扣時杠桿受到的力自定義函數表達式如式(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品的各項參數。在DDM系統中進行了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，節約了寶貴的人力和計算機資源。