低壓斷路器是低壓配電系統中的主要開關器件,我國的低壓斷路器經歷了從模仿到自主創新的道路[1-2]。在創新的過程中,很多技術人員對原有的斷路器進行了改進,但由于缺乏理論上的支持,改進后的斷路器在實用方面往往出現一些問題。低壓框架式斷路器的指示機構用于指示斷路器電流回路的分離、實驗和連接3種狀態,當指示在分離位置時,表明斷路器的主回路已經斷開,此時,可以進行斷路器的拆卸和維修工作;當指示在實驗位置時,表明斷路器的主回路還沒有連接,只是輔助回路(即二次回路)處于連接狀態,此時可以進行斷路器的調試工作,確保主回路接通時,斷路器能夠正常工作;當指示在連接位置時,表明主回路已經接通,斷路器處于正常工作狀態。因此,指示機構指示是否準確直接關系到操作人員的人身安全。KFW2型框架式斷路器是江蘇大全凱帆電器有限公司研制的第二代智能型斷路器,在樣機測試中發現其指示機構的指示狀態不準確,并且在轉動手柄操作抽屜柜時指示器運動不平穩且比較費力,經過分析確定導致上訴問題是指示機構中指示軸上的曲面和與其相配合襯套上的曲面設計不合理,因此需要對這兩部分的曲面進行優化設計,并對相關零件結構進行修正。為此,采用三維造型軟件CATIA進行計算機建模,然后導入多體動力學仿真軟件ADAMS,進行機構運動學仿真分析,得出指示機構的指示軸轉角曲線圖和指示軸受力圖,通過圖形與動畫來展示出指示機構運動的全過程,從而可以清晰地觀察到任意時刻機構的運動狀態,為設計和實際的分析提供了可靠的理論依據。1KFW2型斷路器的指示機構簡介圖1為KFW2型框架式斷路器指示機構的簡1螺紋絲杠;2固定板;3與斷路器動觸頭相連接的推板;4襯套;5斷路器開合狀態的指示軸圖1指示機構的簡化裝配模型化裝配模型,圖中的指示機構正處于分離狀態。正常情況下,螺紋絲杠套在固定板上,可以與固定板作相對轉動。推板與電流回路的動觸頭連接,當其被推動后處于不同的位置時,分別對應斷路器主回路、二次回路不同的連接狀態。絲杠通過螺紋副與推板連接,操作人員可通過插入螺紋絲杠上六角盲孔的手柄來驅動絲杠轉動,絲杠每旋轉一周,推板前進一個螺距。指示軸也卡在固定板的半圓形槽內,可以與固定板作相對轉動。襯套固定在推板上,襯套的內側面與指示軸上的曲面接觸,當推板向前運動時,襯套推動著指示軸作旋轉運動,從而指示著分離、實驗、連接3個位置。圖1是指示機構的簡略裝配圖,原機構中還有一些鎖閉機構,由于本文主要針對影響機構指示位置準確性的指示軸和襯套上的曲面進行優化設計,并且鎖閉機構對曲面設計和指示位置并無影響,所以并沒有將其納入考慮范圍之內。2曲面接觸狀態的分析指示機構在運動過程中,指示軸分別指示著斷路器的3種狀態:分離、實驗、連接。根據這3種狀態和樣機的實際運動情況,可得出指示機構的運動要求如下:如圖1所示,指示軸正指示在分離狀態,由于有其他的固定機構將螺紋絲杠固定,所以絲杠只能作旋轉運動,其螺距為1.5mm,當絲杠旋轉6圈時,指示軸指示在實驗位置,在此運動過程中,襯套的內側面沿著指示軸上的曲面旋轉,由于襯套只能固定在推板上,只能作水平移動,所以指示軸旋轉,從指示分離位置轉到指示實驗位置。螺紋絲杠繼續旋轉,此時襯套走的是一段空行程,指示軸不轉動,依然指示在實驗位置。當襯套的空行程走完后,絲杠再繼續旋轉,此時襯套沿指示軸上的另一段曲面運動,指示軸從指示實驗位置轉到指示連接位置。以上是分閘到合閘時指示機構的運動過程,返回時,機構的運動與上述相同,這里不在贅述。