符合開關(guān)研究

1、 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 一種合分閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和裝配工藝研究學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 07級(jí)機(jī)制4班 學(xué)生姓名 黃支龍 指導(dǎo)教師 張秀麗 撰寫日期：2011年5月10日 摘 要高壓斷路器的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種以彈簧作為儲(chǔ)能元件的機(jī)械式操動(dòng)機(jī)構(gòu)。彈簧的儲(chǔ)能借助電動(dòng)機(jī)通過減速裝置來完成，并經(jīng)過鎖扣系統(tǒng)保持在儲(chǔ)能狀態(tài)。開斷時(shí)，鎖扣借助磁力脫扣，彈簧釋放能量，經(jīng)過機(jī)械傳遞單元使觸頭運(yùn)動(dòng)。本文主要介紹了操動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展歷史及各種操動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)合分閘機(jī)構(gòu)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及裝配工藝的設(shè)計(jì)；齒輪、主傳動(dòng)軸的選擇與校核；實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作的撥叉組件的設(shè)計(jì)；各組件間配合公差的選擇。關(guān)鍵

2、詞：合分閘機(jī)構(gòu)；撥叉組件設(shè)計(jì)；裝配工藝設(shè)計(jì)；配合公差The design on close break-brake operation mechanism and the assembly processAbstractThe spring operator of high-voltage circuit breaker is a mechanical operating mechanism, which views spring as a mechanical energy storage device. By the decelerate device and lock system, t

3、he energy storage of spring maintains energy storage state. When breaking, the lock becomes unlock by magnetic trip, then the spring releases energy, at last the contactors begin to movement through mechanical delivery unit. This dissertation mainly introduces the development history of operating me

4、chanism and the merits and drawbacks; at the same time, the paper describes institutional design and assembly process design, aiming at close brake and break brake; the selection and check of gear and main shaft; a design of manual operation of the fork component and the choice of tolerance of vario

5、us components.Keyword：Close break-brake;Dials the fork module design;Assembly technique design;the tolerance 目 錄1引言11.1課題研究的主要內(nèi)容及其意義11.2高壓開關(guān)及其發(fā)展概況21.2.1高壓斷路器的組成結(jié)構(gòu)21.2.2高壓斷路器的種類和結(jié)構(gòu)21.2.3高壓斷路器的發(fā)展與現(xiàn)狀51.3傳統(tǒng)高壓斷路器操動(dòng)技術(shù)的分類發(fā)展及現(xiàn)狀51.3.1傳統(tǒng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類及優(yōu)缺點(diǎn)51.3.2傳統(tǒng)高壓斷路器操動(dòng)技術(shù)的發(fā)展71.3.3現(xiàn)有高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的主要問題72 合分閘機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)82.1設(shè)計(jì)參

6、數(shù)和要求82.2傳動(dòng)方案的確定92.3電動(dòng)機(jī)的選擇92.3.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式92.3.2確定電動(dòng)機(jī)的容量102.3.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速102.4傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)102.4.1確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比102.4.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)112.5齒輪的設(shè)計(jì)122.5.1確定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)122.5.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)122.5.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)142.5.4幾何尺寸計(jì)算152.6 軸的設(shè)計(jì)152.6.1主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)162.6.2傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)162.6.3 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)162.6.4傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核173合分閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配工藝173.1部件的裝配1

7、73.1.1撥叉和撥叉座部件組裝173.1.2撥叉組件的設(shè)計(jì)213.1.3電機(jī)、齒輪部裝233.1.4簧座、拉桿、拉簧部裝243.1.5 箱蓋的部裝253.2主機(jī)的裝配263.2.1箱體內(nèi)各零件和組件的安裝263.2.2齒輪的裝配方法313.2.3箱體外的零部件安裝343.2.4 裝配后期的處理353.3軸封裝配工藝364 結(jié)語36參考文獻(xiàn)38致 謝39附錄1：GEAR AND SHAFT INTRODUCTION40附錄2：齒輪和軸的介紹46 1引言1.1課題研究的主要內(nèi)容及其意義彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用手動(dòng)或小功率交流電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)能，其合閘功不受電源電壓的影響，相當(dāng)恒定，既能獲得較高的合閘速度，又能實(shí)

8、現(xiàn)快速自動(dòng)重合閘操作。本課題主要設(shè)計(jì)一套彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合分閘操作機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的手動(dòng)與電動(dòng)操作。本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：合分閘機(jī)構(gòu)主傳動(dòng)軸的校核選擇；主傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)；撥叉組件的設(shè)計(jì)；機(jī)構(gòu)的裝配工藝。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，對(duì)電力的需求量越來越多，促使電力事業(yè)迅速發(fā)展，電網(wǎng)不斷擴(kuò)大，供電質(zhì)量和供電可靠性的要求也越來越高。在配電和供電系統(tǒng)中，由于高壓斷路器的特殊作用，對(duì)其可靠性和免維護(hù)的要求更高，因此世界各國(guó)對(duì)高壓斷路器的理論研究和設(shè)計(jì)開發(fā)一直在不斷進(jìn)行著。 3KV及以上的電力系統(tǒng)中使用的斷路器稱為高壓斷路器。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最主要的控制、保護(hù)元件，對(duì)

9、電網(wǎng)的安全運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。概括地說，高壓斷路器在電網(wǎng)中主要起兩方面的作用：第一，控制作用。即根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行需要，用高壓斷路器把一部分電力線路和設(shè)備投入或退出運(yùn)行。第二，保護(hù)作用。高壓斷路器可以在電力線路或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)將故障部分從電網(wǎng)中快速切除，保證電網(wǎng)中無故障部分正常運(yùn)行。如果它們一旦在運(yùn)行中發(fā)生故障或在故障時(shí)不能正常的動(dòng)作，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果，小則引起一個(gè)地區(qū)的停電，給人們的社會(huì)生活帶來很大的不便；重則導(dǎo)致電網(wǎng)瓦解、系統(tǒng)崩潰，給國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和政治生活帶來不可彌補(bǔ)的重大損失。因此，高壓斷路器及其運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和供電質(zhì)量，在電力系統(tǒng)中起著十分重要的作用。 高壓

10、斷路器是電力系統(tǒng)中最重要，也是最復(fù)雜的電器設(shè)備之一。其工作理論和工作原理牽扯面較大，內(nèi)容龐雜，既有電磁學(xué)理論，又有熱學(xué)和力學(xué)理論，所以它的設(shè)計(jì)計(jì)算非常復(fù)雜，過去著重研究電磁靜態(tài)吸力與負(fù)載反力的配合，按照能量的方法進(jìn)行粗略計(jì)算，在規(guī)定操作電壓下吸力特性在全部行程里都高于反力特性，以保證閉合的可靠性。實(shí)際上，電磁機(jī)構(gòu)銜鐵的運(yùn)動(dòng)過程中只存在動(dòng)態(tài)吸力而不存在靜態(tài)吸力。這就是說，只有動(dòng)態(tài)過程才是表征電磁系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)的真實(shí)過程，只有進(jìn)行電磁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性的分析和計(jì)算才是電磁機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。從高壓斷路器的故障統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，我國(guó)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造水平較低，尤其對(duì)如何設(shè)計(jì)出能滿足斷路器性能要求的操動(dòng)機(jī)構(gòu)沒有系統(tǒng)

11、的理論基礎(chǔ)和配套設(shè)計(jì)的基本思想，雖然許多專家、學(xué)者多次闡述要以動(dòng)力配合為依據(jù)進(jìn)行斷路器的整體設(shè)計(jì)，但仍經(jīng)常出現(xiàn)以拼湊的方式來組合形成斷路器，這樣就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，從而使斷路器的使用壽命大打折扣。因此把機(jī)構(gòu)的機(jī)械特性和電動(dòng)特性相結(jié)合，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和計(jì)算，才是高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確方法。本課題以一種新型彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象。對(duì)其動(dòng)特性進(jìn)行分析和研究，來驗(yàn)證其是否滿足真空斷路器的性能要求，并提出改進(jìn)意見。1.2高壓開關(guān)及其發(fā)展概況1.2.1高壓斷路器的組成結(jié)構(gòu)高壓斷路器按功能可分為以下幾個(gè)部分： （1）導(dǎo)電部分：斷路器導(dǎo)通電流的部分。它允許通過長(zhǎng)時(shí)間的正常負(fù)荷電流和一定時(shí)間的異常

12、電流，如負(fù)荷電流和短路電流 （2）絕緣部分：保證斷路器電器絕緣的部分。它包括三個(gè)基本部分，即對(duì)地絕緣、相對(duì)絕緣和斷口絕緣 （3）接觸系統(tǒng)和滅弧系統(tǒng)：執(zhí)行電路開斷和關(guān)合的部分。它表征斷路器的合閘和分閘能力 （4）操作系統(tǒng)：促使觸頭分?jǐn)嗪徒油ǖ牟糠帧Ｋx予斷路器以規(guī)定程序的動(dòng)作以及一定的動(dòng)作時(shí)間和速度1.2.2高壓斷路器的種類和結(jié)構(gòu)（1）油斷路器：油斷路器是發(fā)展最早的一種斷路器，它以礦物油或者合成油作為滅弧和絕緣介質(zhì)。它是一種完全利用電弧本身產(chǎn)生的能量使其滅弧的機(jī)構(gòu)，電弧的能量與電流和電弧壓降的大小以機(jī) 燃弧時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。當(dāng)電弧能量足夠大時(shí)，電弧的熄滅較為順利，燃弧時(shí)間短。如果電弧能量不足，則燃

13、弧時(shí)間超長(zhǎng)，因而燃弧時(shí)間與開斷電流成反比關(guān)系，但是當(dāng)開斷電流甚小時(shí)，因弧道去游離化微弱，電弧是不容易燃弧的，所以在開斷特性上出現(xiàn)了臨界電流值，其燃弧時(shí)間達(dá)到最長(zhǎng)。在燃弧期間，滅弧室內(nèi)的油被劇烈的汽化而形成熄弧的氣流，因此油量耗損與開斷電流成比例，同時(shí)構(gòu)成滅弧室的絕緣材料亦有較大的燒損。因而在額定的短路電流的條件下，進(jìn)行重合閘成為一種嚴(yán)格的考核，滅弧室內(nèi)的油量必須在第二次分閘前恢復(fù)到可以正常開斷狀態(tài)。油斷路器的燃弧時(shí)間比其它斷路器要長(zhǎng)一些，目的是適應(yīng)臨界電流的開斷，即使額定容量下的開斷，一般不會(huì)超過25ms，但是在以后的行程中，動(dòng)觸頭的運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)放慢，以便多積累一些電弧能量，以熄滅小電流，為此，必

14、須采用油緩沖器，其緩沖行程特性參數(shù)應(yīng)當(dāng)結(jié)合滅弧室的需要加以深入地分析和謹(jǐn)慎地設(shè)計(jì)。至于動(dòng)觸頭的合閘運(yùn)動(dòng)，應(yīng)當(dāng)以合閘前得預(yù)擊穿和接觸以后的電動(dòng)力為考慮依據(jù)。由于滅弧的絕緣介質(zhì)劣化嚴(yán)重，常會(huì)導(dǎo)致過長(zhǎng)的預(yù)擊穿距離，以致因電弧能量過大而導(dǎo)致滅弧室的破壞。接觸以后，短路電流的電動(dòng)力起著阻礙合閘到底的作用，速度不足和過高都是不利的油斷路器的機(jī)構(gòu)多用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)，尤其是高壓和超高壓油斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)均為液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)。（2）壓縮空氣斷路器：壓氣式滅弧室利用壓縮空氣氣流對(duì)電弧去游離并建立弧后絕緣的裝置。開斷電流與壓縮空氣的壓力和流量成正比。這種滅弧室的特點(diǎn)是從燃弧開始，氣吹就十分劇烈，電流過零以后

15、，介質(zhì)絕緣強(qiáng)度的恢復(fù)較緩慢，最后則總絕緣強(qiáng)度高。因而，對(duì)于開斷空載線路極為有利，能給滅弧室并聯(lián)電阻起到增容的作用。滅弧室的吹弧方式有橫吹和縱吹之分，橫吹滅弧室僅用于20kv一下的產(chǎn)品，壓縮空氣氣流方向垂直于觸頭行程，將電弧吹入絕緣的滅弧柵內(nèi)，并不斷地拉長(zhǎng)和使其冷卻，因而大部分電弧表面承受的是縱向氣流，只有小部分承受的是橫向電流，但是后者在電弧的熄滅中仍起主要作用。在高壓和超高壓壓縮空氣斷路器中使用的大多是縱吹滅弧室。其操動(dòng)機(jī)構(gòu)多用氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，但壓縮空氣斷路器現(xiàn)在已很少使用，它以被油斷路器和SF6斷路器所取代。 （3）六氟化硫（SF6）斷路器：SF6斷路器目前在高壓和超高壓中應(yīng)用最為廣泛的是單壓式

16、滅弧室機(jī)構(gòu)，滅弧室由壓氣缸和活塞組成。這里活塞是靜止的，而壓氣缸內(nèi)與觸頭固定在一起，是可動(dòng)的，隨著動(dòng)觸頭的打開，壓氣缸SF6氣體的流速和密度依壓氣缸的壓強(qiáng)而定，這使滅弧的主導(dǎo)因素，噴嘴的合理設(shè)計(jì)和斷口間的電場(chǎng)分布，決定著電流開斷的成敗。當(dāng)電弧對(duì)噴嘴起到熱阻塞作用時(shí)，上游電弧的能量排泄不甚暢通。當(dāng)阻塞嚴(yán)重時(shí)，雖零區(qū)附近排放條件較好，亦會(huì)影響零區(qū)絕緣的恢復(fù)。因而，嚴(yán)重的阻塞，將導(dǎo)致電流開斷的失敗。然而對(duì)SF6斷路器來說，與壓縮空氣斷路器有很大的不同，適當(dāng)?shù)淖枞坏挥绊戦_斷的性能，反而提高了開斷能力，原因是阻塞使氣缸的氣壓增高而獲益，而在壓縮空氣滅弧室中，則往往認(rèn)為阻塞使開不斷的征兆。由此可知，S

17、F6斷路器噴嘴喉部的直徑，在同樣的開段電流下，遠(yuǎn)比壓縮空氣滅弧室的小，這點(diǎn)給予SF6斷路器的設(shè)計(jì)極大的方便，使得活塞直徑、滅弧室直徑相應(yīng)地小，操動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作功也小。由于SF6的這些特點(diǎn)，在中壓斷路器中利用電磁驅(qū)動(dòng)力使電弧在觸頭表面向外徑旋轉(zhuǎn)，充分利用電弧能量使滅弧室內(nèi)的SF6氣體加熱膨脹用來熄滅電弧，因而出現(xiàn)了自吹式滅弧室。這種滅弧室觸頭燒損小，開距相對(duì)也小，所以分閘功相對(duì)也小。然而用于小電流時(shí)電磁驅(qū)動(dòng)力不足以使電弧旋轉(zhuǎn)，或者旋轉(zhuǎn)速度極低，因而尚需備有小功率的壓氣缸。單氣式SF6斷路器的滅弧系統(tǒng)消耗能量最大，約為少油、空氣和雙壓式SF6斷路器消耗能量的一倍，當(dāng)單壓式SF6斷路器剛剛出項(xiàng)的時(shí)候，

18、操動(dòng)機(jī)構(gòu)都采用壓縮空氣式，采用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的很少，到1983年以后，采用液壓和彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)才占大多數(shù)，而壓縮空氣機(jī)構(gòu)局少數(shù)地位，許多制造廠家轉(zhuǎn)而生產(chǎn)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)是因?yàn)樗m應(yīng)能量需要，且具有合分閘緩沖簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小及操動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。（4）真空斷路器：真空斷路器是通過對(duì)接式觸頭進(jìn)行合分操作的，由于真空度好的間隙絕緣強(qiáng)度很高，所以，其最大觸頭開距很小，相對(duì)操作功也不大。為更好的開斷電流，觸頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為帶有不同形式的磁場(chǎng)方式。研制初期，還只限于小容量，隨著真空斷路器技術(shù)和理論的不斷完善，觸頭結(jié)構(gòu)和斷路器結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展和深入，真空斷路器正向高壓、大容量方向發(fā)展。影響真空斷路器開斷能

19、力的因素很多，其中主要有滅弧室內(nèi)的觸頭結(jié)構(gòu)及材料、觸頭直徑、真空度、觸頭開距、外加磁場(chǎng)等。眾所周知，對(duì)于觸頭結(jié)構(gòu)而言，產(chǎn)生橫向或者縱向磁場(chǎng)的電極結(jié)構(gòu)，其開斷能力明顯高于平板型電極；對(duì)觸頭材料而言，目前CuCr材料比較理想。真空斷路器的極限開斷電流與電極直徑近似成正比。觸頭間隙減小時(shí)，觸頭間隙絕緣強(qiáng)度降低。而且觸頭間隙小，金屬粒子的熱擴(kuò)賽能力下降，電極受熱粒子撞擊次數(shù)增多，雖然觸頭間縱向磁場(chǎng)有所增強(qiáng)，但是磁場(chǎng)分布并不均勻，且金屬粒子在小間隙內(nèi)不易向外擴(kuò)散，真空電弧電弧將處于高粒子密度電弧狀態(tài)，陰極和陽極磨損均很嚴(yán)重。但此時(shí)弧壓并不高，且無高頻分量出現(xiàn)。電流過零時(shí)，雖間隙粒子有電極吸附的能力有所增

20、強(qiáng)，但過零時(shí)電極表面使間隙絕緣水平下降。總之，間隙內(nèi)介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度由電極吸附最短，故在一定的開斷電流下存在最佳開距段。根據(jù)以上特點(diǎn)，加上真空斷路器的機(jī)械壽命達(dá)上萬次之多，而且操作功不大，所以最佳操動(dòng)機(jī)構(gòu)為彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)或者電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。1.2.3高壓斷路器的發(fā)展與現(xiàn)狀 高壓斷路器的發(fā)展主要包括兩個(gè)方面：一方面是滅弧室的滅弧形式和結(jié)構(gòu)的發(fā)展；二是操動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、高可靠性、免維護(hù)和出力特性良好匹配等方向的研究。20世紀(jì)50年代以來，世界各國(guó)在高壓斷路器的理論研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面取得了巨大的進(jìn)展。從產(chǎn)品類型來看，原來高壓和超高壓電力系統(tǒng)中起主要作用的壓縮空氣斷路器幾乎全部被六氟化硫斷路器所取代。10KV35

21、KV電壓等級(jí)的多油和少油斷路器大有被真空斷路器取代的趨勢(shì)，特別是12KV電壓等級(jí)中真空斷路器所占的比例為45.2%，而且這一比例還將進(jìn)一步上升。真空斷路器是利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度來滅弧的一種斷路器，作為新一代的、先進(jìn)的開關(guān)設(shè)備，近年來真空斷路器在電力行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在12KV電壓等級(jí)中，真空斷路器占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。如果說滅弧室是高壓斷路器的心臟，那么操動(dòng)機(jī)構(gòu)就是高壓斷路器的靈魂。高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)是高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)中最常見且使用最廣的形式之一，它具有合閘速度穩(wěn)定性，性能可靠，操作能源功率小，可實(shí)現(xiàn)交流操作，使用

22、方便等優(yōu)點(diǎn)，是中壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要產(chǎn)品和發(fā)展方向。1.3傳統(tǒng)高壓斷路器操動(dòng)技術(shù)的分類發(fā)展及現(xiàn)狀1.3.1傳統(tǒng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類及優(yōu)缺點(diǎn)各種操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類和優(yōu)缺點(diǎn)如表1-1所示： 表1-1 各種操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類、優(yōu)缺點(diǎn)形式主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)備注手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)廉2. 不需要電源用作合閘能源1. 不能遙控和自動(dòng)合閘2. 合閘能力小3. 就地操作，不安全用于10kv一下的小容量的斷路器電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易2. 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)多1. 需要大功率的直流電源2.耗費(fèi)材料多110kv以下的油斷路器大部分采用，但不是發(fā)展方向電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)可用交流電源要求電源的容量較大只用于容量較小的斷路器

23、，國(guó)內(nèi)很少生產(chǎn)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)1. 要求電源的容量小2. 交直流電源都可用3. 暫時(shí)失去電源時(shí)仍可以操作一次1. 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜2. 零部件加工精度要求高用于中小型斷路器，是發(fā)展方向氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)1. 不需要直流電源2. 暫時(shí)失去電源時(shí)仍可以操作一次1. 需要空壓設(shè)備2. 對(duì)大功率的操動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較笨重適用于有空壓設(shè)備的場(chǎng)所液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)1. 不需要直流電源2. 暫時(shí)失去電源時(shí)仍可以操作一次3. 功率大，操作快，操作平穩(wěn)1. 加工精度要求高2. 價(jià)格較高適用于110kv、以上的超高壓斷路器，是發(fā)展方向永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單2. 加工容易3. 操作功小1. 出力小2. 永磁材料必須選退磁小的材料適用于

24、中小型斷路器1.3.2傳統(tǒng)高壓斷路器操動(dòng)技術(shù)的發(fā)展在斷路器發(fā)展的不同時(shí)期，占主導(dǎo)地位的操動(dòng)機(jī)構(gòu)形式有所不同。最早在油斷路器上，絕大多數(shù)利用直流電磁的能量進(jìn)行操作，這種操動(dòng)原理至今在中壓領(lǐng)域內(nèi)仍廣泛應(yīng)用著。它直接利用電能，如通過直流螺線管線圈或電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，儲(chǔ)能裝置為一個(gè)或一組彈簧，在合閘時(shí)吸收動(dòng)力裝置的一部分機(jī)械功并轉(zhuǎn)換成彈簧的位能。分閘時(shí)，由彈簧釋放位能實(shí)現(xiàn)斷路器分閘的目的。以電能為操動(dòng)動(dòng)力的典型代表是直流電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，在我國(guó)已有近一個(gè)世紀(jì)的應(yīng)用。它是由大容量蓄電池、五十年代發(fā)展起來硅整流、電容貯能以及七十年代的鎳鉻電池作為操作能源，由電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功操作斷路器分閘和合閘動(dòng)作。

25、為了獲得較大的操作力，需要較大的電磁鐵和電源以及較大截面的電纜，因此它主要適用于中低壓斷路器。五十年代壓縮空氣斷路器在電壓等級(jí)和開斷容量方面居領(lǐng)先地位，使壓縮空氣成為廣泛使用的操作動(dòng)力，氣壓式操動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)有：壓縮空氣作為操作能源比較經(jīng)濟(jì)；壓縮空氣由壓氣機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)制備，即使暫時(shí)斷電，貯氣罐的容量也足以完成斷路器的分合操作，而且操作能量較低。六十年代少油斷路器有了很大發(fā)展，采用了較為成熟的液壓技術(shù)。液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)按傳動(dòng)方式可分為全液壓和半液壓。全液壓方式的液壓油直接操動(dòng)動(dòng)觸頭進(jìn)行合閘，省去了聯(lián)動(dòng)拉桿，減少了機(jī)構(gòu)的靜阻力，因此速度加快。半液壓方式的液壓油只到工作缸側(cè)，操作活塞將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械功

26、帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)拉桿使斷路器分、合閘，和其他操動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，液壓機(jī)構(gòu)具有操作出力大，操動(dòng)特性好等優(yōu)點(diǎn)。后來出現(xiàn)的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和以上三種斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)有所不同，它的合閘動(dòng)力也是即備的。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件是分閘彈簧和合閘彈簧，它將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功在短時(shí)間內(nèi)貯存于合閘彈簧中，然后將合閘彈簧的能量釋放進(jìn)行合閘，在合閘過程中，分閘彈簧蓄能，作為分閘動(dòng)力。這種操動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作特性受外界因素的影響較小，維修的要點(diǎn)也容易明確，在中壓斷路器中得到廣泛應(yīng)用。1.3.3現(xiàn)有高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的主要問題目前用于中壓等級(jí)斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有電磁式和彈簧式兩種。電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)在真空斷路器發(fā)展初期得到了廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)殡姶挪?/p>

27、動(dòng)機(jī)構(gòu)能較好的迎合真空滅弧室的要求：一是行程短(8-25mm)；二是合閘位置需要較大的操作力(2000-4000N/相)。然而電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)也存在不容忽視的缺點(diǎn)，磁路電感L在合閘過程中變化較快，產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)idL/dt，從而抑制了合閘線圈動(dòng)態(tài)電流的增長(zhǎng)，而且這種抑制作用隨著合閘速度的增加而增強(qiáng)。這樣，當(dāng)線圈的穩(wěn)態(tài)電流已經(jīng)較大時(shí)，若想用進(jìn)一步提高線圈穩(wěn)態(tài)電流的方法來抵消這種抑制作用，常受到合閘電源容量的限制。因此，電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘時(shí)間較長(zhǎng)，電源電壓波動(dòng)對(duì)合閘速度影響較大。因此傳統(tǒng)電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)一般用于對(duì)速度要求較低的12KV等級(jí)的真空斷路器中。相比之下，彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用手動(dòng)或小功率交流電動(dòng)機(jī)儲(chǔ)能，其

28、合閘功不受電源電壓的影響，相當(dāng)恒定，既能獲得較高的合閘速度，又能實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)重合閘操作，在一定程度上克服了電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)。然而彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)也存在以下缺點(diǎn)：完全依靠機(jī)械傳動(dòng)，零部件總數(shù)多，一般彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)有上百個(gè)零件，且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，故障率較高，運(yùn)動(dòng)部件多，制造工藝要求較高。另外，彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滑動(dòng)摩擦面多，而且多在關(guān)鍵部件。在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，這些零部件的磨損、銹蝕、以及潤(rùn)滑劑的流失、固化等都會(huì)導(dǎo)致操作失誤?？煽啃允强己藬嗦菲餍阅艿闹匾笜?biāo)，從國(guó)際、國(guó)內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字來看，在斷路器的故障中，機(jī)械故障占絕大多數(shù)。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議組織的國(guó)際調(diào)查表明，機(jī)械故障高達(dá)總故障的70.3%。可靠性

29、的高低和零部件數(shù)量的多少有直接關(guān)系，減少零件的數(shù)量將明顯提高系統(tǒng)的可靠性。所以，必須對(duì)傳統(tǒng)的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，減少零件數(shù)量，改善出力特性，提高斷路器的可靠性。2 合分閘機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)參數(shù)和要求（1）高壓斷路器要求的輸入扭矩為：； （2）高壓斷路器主軸轉(zhuǎn)速為：；（3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命按斷路器主軸能夠轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)算；（4）電機(jī)里齒輪上抹油必須是耐高、低溫，不易揮發(fā)的；（6）機(jī)加件防腐處理、密封處理，電機(jī)固定螺絲必須統(tǒng)一。2.2傳動(dòng)方案的確定機(jī)械行業(yè)內(nèi)，應(yīng)用的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)等，但在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力方面，主要用到的是帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。由于所設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)操動(dòng)機(jī)

30、構(gòu)與真空斷路器負(fù)荷開關(guān)配裝后,可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)合閘,分閘,接地,遙控分閘及自動(dòng)重合閘等一系列動(dòng)作.設(shè)計(jì)原則是為保證斷路器能及時(shí)準(zhǔn)確的合閘、分閘、自由脫扣，防跳和復(fù)合連鎖的功能。在生產(chǎn)過程中此機(jī)構(gòu)是大批量，而且要求是設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)體積不能太大，適合在惡劣的環(huán)境下工作，所以，根據(jù)以上要求，初步選用齒輪傳動(dòng)。 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：齒輪傳動(dòng)是傳遞兩個(gè)平行軸或相交軸或交錯(cuò)軸見的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩；能保證瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定、準(zhǔn)確；適用范圍廣，圓周速度v可達(dá)300m/s，轉(zhuǎn)速n=100000r/min，傳動(dòng)的功率從小于1w到100000kw，模數(shù)m=0.004-100mm，直徑d=1mm-152.3m；傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，

31、比帶、鏈傳動(dòng)所需的尺寸小；工作可靠，在齒輪傳動(dòng)中，采用閉式傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的特點(diǎn)是：帶傳動(dòng)是一種常用的、成本較低的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，它的主要作用是傳遞轉(zhuǎn)矩和改變轉(zhuǎn)速；傳動(dòng)帶具有彈性和撓性，可吸收振動(dòng)、緩和沖擊；過載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，從而起到保護(hù)其它傳動(dòng)件免受損壞的作用；帶傳動(dòng)允許較大的中心距，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；制造、安裝和維護(hù)較方便，且成本低廉；但由于帶與帶輪之間存在滑動(dòng)，不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；帶傳動(dòng)的效率較低，帶的壽命一般較短，不宜在易燃易爆場(chǎng)合下工作；一般情況，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)功率p100kw，帶速v=525m/s，平均傳動(dòng)比i5，傳動(dòng)效率為94%95%；高速帶傳動(dòng)的速度達(dá)60100m/s，傳動(dòng)比i7；同

32、步帶傳動(dòng)的帶速為4050m/s，傳動(dòng)比i10，傳動(dòng)功率可達(dá)200kw，效率高達(dá)98%99%。把齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)加以比較，在所設(shè)計(jì)的操動(dòng)機(jī)構(gòu)中，應(yīng)用齒輪傳動(dòng)較合適。2.3電動(dòng)機(jī)的選擇2.3.1選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式電動(dòng)機(jī)分為交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)。由于交流電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速和體積一般都較大，而此電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)并不需要太大的轉(zhuǎn)速和功率，再者，考慮到此電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)不經(jīng)常運(yùn)作，根據(jù)其結(jié)構(gòu)尺寸、使用壽命和工作要求，選擇直流微型電動(dòng)機(jī)。2.3.2確定電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為 其中 所以 2.3.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速已知負(fù)載開關(guān)主軸轉(zhuǎn)速為齒輪的傳動(dòng)比為故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，綜合考慮電

33、動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格等因素，選定電動(dòng)機(jī)的類型為直流微型電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為59YZ-CJ002-P.其主要性能為： 額定功率 70 W 額定電壓 24 V 額定電流 6.8 A 滿載轉(zhuǎn)速 17 r/min2.4傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)2.4.1確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和負(fù)載開關(guān)主軸轉(zhuǎn)速,可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，即 總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比的乘積，即所以有 初步選取，則 2.4.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 各軸轉(zhuǎn)速 各軸輸入功率、輸出功率 各軸輸入轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為 則 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理如表2-1所示： 表2-1：各軸的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 功

34、率P/W轉(zhuǎn)矩T/轉(zhuǎn)速n輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸7037.1917軸61.5760.3432.8632.2017.9 II軸59.7357.95113.61111.3352.5齒輪的設(shè)計(jì)2.5.1確定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 由于轉(zhuǎn)速不高，故選用7級(jí)精度。 材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為2832HRC。 取小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。 2.5.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)即 （1）確定公式中各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩選取齒寬系數(shù)查表得材料的彈性影響系數(shù)查得小齒輪得接觸疲勞強(qiáng)度極限大齒輪得接觸疲勞強(qiáng)度極限 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 取接觸疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力

35、取安全系數(shù) ，則 （2）計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑 ，代入中較小的值 計(jì)算圓周速度v 計(jì)算齒寬 計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) ，7級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) ; 直齒輪 ; 查表得使用系數(shù) ; 查表， ; 由 ， 查得 故 載荷系數(shù) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 計(jì)算模數(shù) 2.5.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 即 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪得彎曲疲勞強(qiáng)度極限 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) , 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù) 查取齒形系數(shù) 查表得 ， 查取應(yīng)力校正系數(shù) 查表得 ， 計(jì)算大小齒輪得 ，并加以比較 大齒輪的數(shù)值較大。

36、設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)1.24與由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)1.22相差不大，故取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.15，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得得分度圓直徑算出小齒輪得齒數(shù) ，大齒輪齒數(shù) 。 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。2.5.4幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算分度圓直徑 （2）計(jì)算中心距 （3）計(jì)算齒輪寬度 取大齒輪寬度 ，小齒輪寬度2.6 軸的設(shè)計(jì)2.6.1主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（1）求出主動(dòng)軸的功率 、轉(zhuǎn)速 和傳遞的轉(zhuǎn)矩 由給定的參數(shù)計(jì)算得： , ， （2）初步確定主動(dòng)軸的最小直徑 此操作機(jī)構(gòu)中的軸主要承受

37、的是扭矩，故而按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。 選取軸的材料為2Cr13,查表取， 則 2.6.2傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) （1）求出傳動(dòng)軸的功率 、轉(zhuǎn)速 和傳遞的轉(zhuǎn)矩 由給定的參數(shù)計(jì)算得： , ， （2）初步確定傳動(dòng)軸的最小直徑 此操作機(jī)構(gòu)中的軸主要承受的是扭矩，故而按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算。 選取軸的材料為2Cr13,查表取 則 取2.6.3 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸的一端手柄六角方螺母相連，另一端與聯(lián)軸器相連，兩端都需要傳遞扭矩，為了在不破壞軸的結(jié)構(gòu)的前提下，使其更好地傳遞扭矩，故而軸的兩端做成方形截面；考慮到操作機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境問題，操作機(jī)構(gòu)箱體內(nèi)應(yīng)保持一定的干燥度，所以箱體要密封處理，在軸與箱體相連的部位要加密封圈

38、，所以在軸的兩端與箱體相配合的部位要切削密封圈槽，每端兩道；另外，為使軸安裝方便，不在軸上加工軸肩，在軸上開卡簧槽，用卡簧保證軸的軸向定位，結(jié)合前面的計(jì)算設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示： 圖2-1 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)2.6.4傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核由于軸主要用于承受扭矩作用，并且II軸是傳動(dòng)軸，所以只需要按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件校核傳動(dòng)軸的強(qiáng)度即可。在傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)圖中看，由于大齒輪與傳動(dòng)軸間不傳遞扭矩作用，所以傳動(dòng)軸的危險(xiǎn)截面為軸上的銷孔截面，此截面的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為軸的材料為2Cr13，查表知其許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 所以， ，故而傳動(dòng)軸安全可用。3合分閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配工藝 合分閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)過部件的裝配：撥叉組件的裝配；電

39、機(jī)、齒輪的部裝；簧座、拉桿、拉簧的部裝；箱蓋的部裝以及主機(jī)的裝配等，其裝配體如圖3-1所示：圖3-1 合分閘操動(dòng)機(jī)構(gòu) 3.1部件的裝配3.1.1撥叉和撥叉座部件組裝圖3-2 撥叉、擺動(dòng)臂和撥叉座組件將撥叉、擺動(dòng)臂和撥叉座組裝，裝配好如圖3-2所示： （1）撥叉和擺動(dòng)臂組件組裝圖3-3 撥叉和擺動(dòng)臂組件組裝 要求擺動(dòng)臂與撥叉之間轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，擺動(dòng)臂與撥叉座用開口銷固定，如圖3-3所示。采用間隙配合： 間隙配合用于相配件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。又因?yàn)橐子诓鹦?，用于各種靜止的連接中；間隙配合使用要求的一半規(guī)律：間隙小，公差等級(jí)高，間隙大，公差等級(jí)就低； 工作條件變化對(duì)間隙大小的要求：轉(zhuǎn)速增大或者負(fù)載加大、溫度高

40、及位置誤差影響變壞時(shí)，間隙應(yīng)該加大；對(duì)中、定心要求高時(shí)，間隙應(yīng)該減小。 （2）撥叉孔與擺動(dòng)臂軸配合關(guān)系的確定 由于撥叉相對(duì)擺動(dòng)臂的軸要轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，所以擺動(dòng)臂軸與撥叉孔之間采用間隙配合，優(yōu)先選用基孔制，結(jié)合箱體的空間以及傳動(dòng)軸的尺寸，設(shè)計(jì)擺動(dòng)臂的軸和撥叉孔尺寸分別為：，極限間隙與孔軸極限尺寸的關(guān)系如下： 配合公差如下： 由精度設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制基礎(chǔ)表1-11 基孔制優(yōu)先、常用配合可知孔軸的配合關(guān)系：（3）用8鉸刀鉸撥叉座8的銷孔圖3-4 撥叉座如圖3-4所示：（4）撥叉與撥叉座的組裝 將組裝好的撥叉，擺動(dòng)臂放入撥叉座之中，在用8的軸銷由上而下穿入銷孔，用軸用擋圈固定銷軸 ，如圖3-5所示：圖3-5 撥

41、叉、擺動(dòng)臂和撥叉座組件 （5）軸銷與撥叉座及擺動(dòng)臂配合關(guān)系的確定由于擺動(dòng)臂相對(duì)軸銷轉(zhuǎn)動(dòng)，所以軸銷與擺動(dòng)臂之間采用間隙配合，保證擺動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，由此設(shè)計(jì)出擺動(dòng)臂孔的基本尺寸，軸銷的基本尺寸。在以下情況下選用基軸制配合： 公差等級(jí)不高或直接用冷拉棒料做軸，不需要加工； 在同一基本尺寸的各個(gè)部分需要裝上不同配合的零件； 與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí)，如與軸承外圈。 由于與軸銷的各個(gè)部分要與撥叉座孔和擺動(dòng)臂孔配合，所以選擇基軸制。計(jì)算極限間隙與孔軸極限尺寸的關(guān)系如下： 配合公差如下： 由精度設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制基礎(chǔ)表1-11 基軸制優(yōu)先、常用配合可知孔軸的配合關(guān)系：撥叉座與軸銷相對(duì)固定，其采用過硬配合，選用原則：最小過盈

42、能保證傳遞或承受轉(zhuǎn)矩和軸向，最大過盈保證相配材料不會(huì)因?yàn)閼?yīng)力過大而產(chǎn)生變形。由此設(shè)計(jì)選用軸銷和撥叉座孔的尺寸分別為：，由前面知選擇基軸制配合，極限間隙與孔軸極限尺寸的關(guān)系如下： 配合公差如下： 平均過盈： 由于軸銷不受負(fù)荷，只作定心和軸向定位，由精度設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制基礎(chǔ)表1-11 基軸制優(yōu)先、常用配合可知孔軸的配合關(guān)系：3.1.2撥叉組件的設(shè)計(jì) 手柄軸與擺動(dòng)臂連接，通過手柄軸的軸向移動(dòng)是擺動(dòng)臂圍繞軸銷轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)撥叉轉(zhuǎn)動(dòng)，撥叉帶動(dòng)牙嵌，使牙嵌軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分閘機(jī)構(gòu)的手動(dòng)與電動(dòng)操作。如圖3-6所示：圖3-6 操作機(jī)構(gòu)原理圖 撥叉與傳動(dòng)軸沒有鍵連接，松套在傳動(dòng)軸上，為防止大齒輪軸向移動(dòng)，在傳動(dòng)軸上

43、安裝有軸向擋圈。大齒輪端面上有兩軸銷2可以與牙嵌槽配合，傳遞扭矩。而牙嵌內(nèi)孔有兩對(duì)稱的通槽，與傳動(dòng)軸上軸銷3相配合，使牙嵌可以沿著傳動(dòng)軸的軸向移動(dòng)，并且牙嵌的轉(zhuǎn)動(dòng)也可以通過軸銷3帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。撥叉通過銷軸1與撥叉座連接，使撥叉可以繞軸銷1擺動(dòng)，手柄軸穿過撥叉臂上的長(zhǎng)槽孔，手柄軸上的臺(tái)階面及被螺母固定的軸套1用來限制撥叉與手柄軸的相對(duì)位置。其中合分閘機(jī)構(gòu)合閘與分閘時(shí)撥叉組件的極限位置如圖3-7、圖3-8所示：圖3-7 合閘位置圖3-8 分閘位置撥叉臂長(zhǎng)槽孔尺寸的確定：當(dāng)在電動(dòng)動(dòng)位置時(shí)，大齒輪端面上有兩軸銷2與牙嵌槽配合，撥叉臂上的長(zhǎng)槽孔與手柄軸平行，如圖6所示；當(dāng)在手動(dòng)位置時(shí)，撥叉帶動(dòng)牙嵌在傳

44、動(dòng)軸上移動(dòng)，使得牙嵌與大齒輪端面上的兩軸銷2脫離，從而實(shí)現(xiàn)分閘。此時(shí)，牙嵌相對(duì)電動(dòng)位置在傳動(dòng)軸上移動(dòng)的軸向距離，手柄軸的中心與傳動(dòng)軸的中心之間的距離，撥叉座銷孔中心與長(zhǎng)槽孔中心的距離。根據(jù)箱體內(nèi)的空間及強(qiáng)度要求選擇撥叉臂長(zhǎng)槽孔出的寬度，手柄軸在撥叉臂長(zhǎng)槽孔處的直徑在分閘位置時(shí)，手柄軸的中心到撥叉臂長(zhǎng)槽孔前端右邊的距離： 在合閘位置時(shí)，手柄軸的中心到撥叉臂長(zhǎng)槽孔后端右邊的距離： 長(zhǎng)槽孔的寬度： 所以，能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)電動(dòng)位置操作的撥叉臂長(zhǎng)槽孔的寬度最小尺寸為13.02mm，取3.1.3電機(jī)、齒輪部裝圖3-9 電機(jī) 將4x15的鍵嵌入電機(jī)軸，如圖3-9所示： 將主動(dòng)齒輪穿入電機(jī)軸，用鍵定位，如圖3-10

45、所示：圖3-10 電機(jī)和主動(dòng)齒輪連接組件3.1.4簧座、拉桿、拉簧部裝 拉桿穿入簧座，如圖3-11所示：圖3-11 簧座、拉桿組裝部件 將拉簧的小鉤掛入伸出簧座外的2銷孔內(nèi)，如圖3-12所示：圖3-12 簧座、拉桿、拉簧組裝部件3.1.5 箱蓋的部裝圖3-13 方框形密封條 將密封條按照尺寸裁剪成183x135的方框，如圖3-13所示： 將方框形狀的密封墊用塑膠粘在箱體蓋里面上，如圖3-14所示：圖3-14 密封條、箱蓋組件3.2主機(jī)的裝配3.2.1箱體內(nèi)各零件和組件的安裝 安裝前的準(zhǔn)備：（1）箱體烤漆，修整（2）2-20孔的同心度 （3）各部裝的裝配質(zhì)量 （4）配任務(wù)單，領(lǐng)取合格零件分門別放

46、在裝配臺(tái)案上 （5）開關(guān)裝到支架上，定位固定，逐一焊接，焊線的接口用熱塑管保護(hù) 裝配箱內(nèi)零部件： （1）右側(cè)下方，安裝穿線座，用AB膠粘牢，螺母擰緊 （2）電機(jī)及齒輪部件，并用2-M6螺栓固定電機(jī)，如圖3-15所示； （3）纜線穿入線座，微動(dòng)開關(guān)架組件放入箱內(nèi) （4）主傳動(dòng)軸及軸上元件：面朝前，帶支架一起朝后；軸從前側(cè)穿入箱體，并將調(diào)整墊、牙嵌、被動(dòng)齒輪、連接板、凸輪P1-P5、調(diào)整墊，按序穿到軸上，再將軸由后軸孔穿出，轉(zhuǎn)動(dòng)部分要加潤(rùn)滑脂，如圖3-16所示：圖3-15 安裝電機(jī)及齒輪部件 圖3-16 傳動(dòng)軸及軸上元件的安裝 傳動(dòng)軸上各零件的裝配：（1）伸到后側(cè)，轉(zhuǎn)上O形密封圈，裝好后將軸推向前

47、側(cè)，使密封槽露出，即裝上O形密封圈，加硅脂 （2）軸定位：分別裝上4-15軸用開口擋圈，擋圈須到位圖3-17 固定套的安裝 （3）電機(jī)軸上連接板外側(cè)安裝固定套，并擰緊，如圖3-17所示： 微動(dòng)開關(guān)和撥叉組件的安裝： （1）2-M5螺栓固定微動(dòng)開關(guān)支架，根據(jù)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)后壓緊微動(dòng)開關(guān)的壓力大小，適當(dāng)調(diào)整并固定微動(dòng)開關(guān)支架，如圖3-18所示：圖3-18 微動(dòng)開關(guān)的安裝圖3-19 微動(dòng)開關(guān)原理圖微動(dòng)開關(guān)的工作原理：外機(jī)械力通過傳動(dòng)元件（按銷、按鈕、杠桿、滾輪等）將力作用于動(dòng)作簧片上，當(dāng)動(dòng)作簧片位移到臨界點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生瞬時(shí)動(dòng)作，使動(dòng)作簧片末端的動(dòng)觸點(diǎn)與定觸點(diǎn)快速接通或斷開。當(dāng)傳動(dòng)元件上的作用力移去后，動(dòng)作簧片產(chǎn)

48、生反向動(dòng)作力，當(dāng)傳動(dòng)元件反向行程達(dá)到簧片的動(dòng)作臨界點(diǎn)后，瞬時(shí)完成反向動(dòng)作。微動(dòng)開關(guān)的觸點(diǎn)間距小、動(dòng)作行程短、按動(dòng)力小、通斷迅速。其動(dòng)觸點(diǎn)的動(dòng)作速度與傳動(dòng)元件動(dòng)作速度無關(guān)。其工作原理圖圖圖3-19所示： （2）組裝好的撥叉及撥叉座，在箱體右側(cè)十字孔將撥叉穿入，撥叉座到位，用4-M16x15螺釘固定，如圖3-20所示：圖3-20 撥叉組件的安裝 手柄軸組件和拉簧組件的安裝： （1）箱體前面右側(cè)的導(dǎo)程套上穿入手柄軸，注意O形圓和軸上要抹硅脂，穿入的同時(shí)在箱體內(nèi)向軸上分別裝上套、凸輪并加6彈墊和M6螺母，裝上拉簧部件，如圖3-21所示：圖3-21 手柄軸合件及拉簧的安裝圖3-22 簧座的固定安裝 （2

49、）在箱體后內(nèi)側(cè)，安裝掛簧部件的孔中穿入M10內(nèi)六角螺栓，與已掛好拉簧的簧座對(duì)接擰緊，如圖3-22所示： （3）裝好手柄軸以后，分別轉(zhuǎn)動(dòng)手柄到手動(dòng)、電動(dòng)位置，檢查電動(dòng)位置，牙嵌是否與被動(dòng)齒輪軸銷咬合，檢查脫開位置，牙嵌是否與被動(dòng)齒輪軸銷脫離，否則要在手柄軸與擺動(dòng)桿結(jié)合處加裝調(diào)整墊（4）在箱體內(nèi)右側(cè)板上，安裝微動(dòng)開關(guān)小支架，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄軸，調(diào)試凸輪與微動(dòng)開關(guān)的壓合位置及壓力，直到合適位置的時(shí)候擰緊2-M5x15螺釘，如圖3-23所示：圖3-23 安裝微動(dòng)開關(guān)小支架3.2.2齒輪的裝配方法 （1）完全互換裝配法在全部產(chǎn)品中，裝配時(shí)各組成環(huán)不需要挑選或者改變其大小位置，裝配后技能達(dá)到裝配精度的要求。這種裝配方法的特點(diǎn)是：裝配質(zhì)量穩(wěn)定可靠；裝配過程簡(jiǎn)單；生產(chǎn)效率高；易于實(shí)現(xiàn)裝配機(jī)械化、自動(dòng)