长期以来,低压电器的开发主要依靠反复制作样机和试验,这种传统的方法不但使开发周期很长,并且样机的制作和试验都要花费很高的成本.随着计算机仿真技术的发展,人们可以利用交互式图形技术可以在计算机屏幕上建立一个三维的可视样机,并且通过精确的仿真软件ADAMS使这个样机具有和实际样机同样的性能,人们还可以改变样机的结构和参数,不但可使样机满足预定的条件,并且可实现优化设计.有限元分析的方法也可以应用于计算机中的可视样机,可以利用有限元分析软件ANSYS对样机进行结构、电磁、热场等分析,这种新技术就是虚拟样机技术,它可替代周期长、费钱又费力的传统方法.由于虚拟样机技术的先进性,因而近年来得到国内外各大电器公司的重视.该课题研究首先采用三维建模工具UG建立KFM2低压断路器操作机构的实体三维模型,然后采用美国机械系统仿真软件ADAMS对KFM2系列断路器的操作机构的分闸、合闸和自由脱扣三种运动形式进行仿真分析,得到三种形式机构的运动历程,以及动触头末端点的运动轨迹,通过动力学仿真来检验与确定四连杆机构的尺寸精度,对储能弹簧的刚度和脱扣响应速度进行优化匹配,对运动机构的四连杆模型进行简化,对关键尺寸进行参数化设计,建立参数化模型进行仿真分析,为预防拒分与滑扣现象提供参考.用美国ANSYS公司的有限元分析软件对触头系统进行机电耦合、电磁场耦合的有限元分析以及电热方式脱扣的有限元分析.根据限流断开原理,对断路器的触头的斥力限流机构进行机电耦合和电磁场有限元分析.通过有限元分析方法,模拟计算瞬间短路电流变化产生的斥力.对热元件进行基于热场的理论分析,对双金属片的热——结构特性进行耦合场有限元分析,为热元件和双金属片的设计和制造提供指导.通过仿真分析,为KFM2系列断路器产品的设计、制造和测试实验提供理论根据和指导性的参数,以进一步提高该产品的稳定性和可靠性.