受電弓課程設計說明書

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1、受電弓56受電弓西南交通大學機械綜合設計I設計說明書設計題目：受電弓機構設計指導老師：劉光帥學生姓名：董澤園（20080945）機械五班董作見（20080919）機械四班2011年06月56受電弓目錄引言41選題背景51.1問題的提出51.2文獻綜述（即研究現(xiàn)狀）51.3設計的技術要求及指標62機構選型72.1設計方案的提出72.1.1連桿機構72.1.2弓頭機構92.2設計方案的確定102.2.1連桿機構102.2.2弓頭機構103尺度綜合113.1機構關鍵尺寸計算113.1.1連桿機構113.1.2弓頭機構163.2機構關鍵尺寸優(yōu)化174受力分析

2、194.1機構動態(tài)靜力描述194.1.1機構的壓力角進行分析194.1.2連桿機構的動態(tài)靜力分析194.1.3對點B,點E進行運動學分析204.2機構動態(tài)靜力變化曲線描述214.2.1連桿機構的傳動角變化曲線224.2.2連桿機構的動態(tài)靜力225機構建模275.1機構運動簡圖及尺寸標注275.1.1連桿機構275.2機構關鍵構件建模過程285.2.1弓頭滑板機構285.2.2底座295.2.3主動桿305.2.4連架桿315.2.5升弓桿325.2.6平衡桿3456受電弓5.3機構總體裝配過程355.3.1受電弓爆炸圖355.3.2受電弓機構裝配圖3

3、66機構仿真376.1機構仿真配置376.2機構仿真過程描述386.3仿真參數(shù)測量及分析386.4仿真中存在的不足397有限元分析397.1弓頭機構的有限元分析397.2下臂桿機構的有限元分析438設計總結479收獲及體會4810致謝4811參考文獻5012附錄5056受電弓56受電弓引言受電弓亦稱集電弓（Pantograph），亦有人稱之為輸電架，是一種讓電氣化鐵路車輛從高架電纜取得電力的設備的統(tǒng)稱。動作原理：（1）升弓：壓縮空氣經(jīng)電空閥均勻進入傳動氣缸，氣缸活塞壓縮氣缸內(nèi)的降弓彈簧，此時升弓彈簧使下臂桿轉動，抬起上框架和滑板，受電弓勻速上升，在接

4、近接觸線時有一緩慢停滯，然后迅速接觸接觸線。（2）降弓：傳動氣缸內(nèi)壓縮空氣經(jīng)受電弓緩沖閥迅速排向大氣，在降弓彈簧作用下，克服升弓彈簧的作用力，使受電弓迅速下降，脫離接觸網(wǎng)。受電弓的種類主要有四種主要形式的：（1）雙臂式，雙臂式集電弓乃最傳統(tǒng)的集電弓，亦可稱“菱”形集電弓，因其形狀為菱形。但現(xiàn)因保養(yǎng)成本較高，加上故障時有扯斷電車線的風險，目前部分新出廠的鐵路車輛，已改用單臂式集電弓；亦有部分鐵路車輛從原有的雙臂式集電弓，改造為單臂式集電弓。（2）單臂式，除了雙臂式，其后亦有單臂式的集電弓，亦可稱為“之”（Z）字形的集電弓。此款集電弓的好處是比雙臂式集電

5、弓噪音為低。不過依各鐵路車輛制造廠的設計方式，在集電弓細部結構上可能會有些不同。（3）垂直式，除了上述兩款集電弓，還有某些集電弓是垂直式設計，亦可稱成“T”字形（亦叫作翼形）集電弓，其低風阻的特性特別適合高速行駛，以減少行車時的噪音。所以此款集電弓主要用于高速鐵路車輛。（4）石津式，日本岡山電氣軌道的第六代社長，石津龍輔1951年發(fā)明、又稱為“岡電式”、“岡軌式”。我們主要針對目前普遍常用的單臂式受電弓進行了尺寸計算，校核，用solidworks對它進行了三維建模以及受力分析等等。同時，在小組分工上，我們小組兩個人密切合作，任務平均分配，力求運用集體

6、的智慧把這一個課程設計做到盡量完美。56受電弓1選題背景1.1問題的提出隨著目前鐵路技術的發(fā)展，特別是中國的高鐵技術在世界高鐵技術的舞臺上扮演著越來越重要的角色，受電弓作為鐵路技術技術中一項核心的技術，越來越受到人們重視，雙臂式受電弓因保養(yǎng)成本較高，加上故障時有扯斷電車線的風險，目前部分新出廠的鐵路車輛，已改用單臂式受電弓，因此人們對單臂式受電弓的研究越來越深入。在普通列車上使用的受電弓已經(jīng)基本能滿足我們運行使用的要求，但是隨著我國鐵路大提速的要求及高鐵的日益發(fā)展，實用與高速列車的受電弓就顯得尤為重要。而普通列車上的受電弓的性能并不能完全滿足高速列車

7、的需求。因此，我們需要在結構尺寸，受力分析以及受電弓性能的穩(wěn)定性上進行再次研究與分析，從而構建出能夠適合在高速列車上安裝的受電弓模型，這就是我們本次課程設計的立足點及最終目的。1.2文獻綜述（即研究現(xiàn)狀）現(xiàn)在列車已經(jīng)逐漸由內(nèi)燃機車向電力機車發(fā)展轉變，而在電力機車中，受電弓的作用是顯而易見的：受電弓是列車接受來自電網(wǎng)電能的部件，安裝在機車或動車的車頂上，它是通過弓頭上的導電滑板與電網(wǎng)接觸受電來發(fā)揮作用的。正因為受電弓的重要作用，所以對它的研究也一直沒有停止，國內(nèi)外多年來一直都有專業(yè)人士在從事受電弓的設計與優(yōu)化。對于高速受電弓，除了與普通受電弓相同的諸如

8、磨耗小，可靠性高，運營和維修費較低的一般技術要求外，還應該具有以下更為嚴格的特點：（1）受流可靠。列車運行速