高速列車(chē)受電弓的動(dòng)力學(xué)建模分析研究開(kāi)題報(bào)告

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告第9頁(yè)2016-2017學(xué)年第一學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目高速列車(chē)受電弓的動(dòng)力學(xué)建模分析研究學(xué)號(hào)姓名馬明成績(jī)指導(dǎo)教師葉紅玲機(jī)電學(xué)院2017年1月畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告第9頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告說(shuō)明標(biāo)題、正文等要求:標(biāo)題要求:黑體、小二號(hào)字,如:“微納米技術(shù)”正文要求:宋體、小四號(hào)字、段落間距20磅。用紙要求:A4紙,單面打?。ㄕf(shuō)明不打印)。頁(yè)面設(shè)置:上下邊距:2.54厘米,左右邊距:3.17厘米。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容:*課題研宄的意義*課題研宄的背景綜述*課題研宄的目標(biāo)*課題研宄釆用的方法,或技術(shù)路線(xiàn)。*已經(jīng)做過(guò)的準(zhǔn)備工作,或研宄基礎(chǔ)。*研宄計(jì)劃及時(shí)間表。上交時(shí)間:答

2、辯當(dāng)天上交答辯秘書(shū),逾期不交者,該課程成績(jī)以零分記。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告第9頁(yè)目錄1選題依據(jù)與研究意義42本課題的研究背景42.1高速列車(chē)受電弓的發(fā)展42.2高速列車(chē)受電弓力學(xué)特性的研宄現(xiàn)狀53課題研究目標(biāo)與內(nèi)容64采取的研究方法及可行性分析74.1有限元方法74.2高速列車(chē)受電弓有限元模型的建立74.3受電弓的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性數(shù)值仿真計(jì)算求解74.4課題研究的技術(shù)路線(xiàn)75前期研究工作基礎(chǔ)及條件保障85.1與本課題研宄有關(guān)的研宄積累85.2工作條件86研究進(jìn)度計(jì)劃、時(shí)間表和預(yù)期研究結(jié)果9參考文獻(xiàn)9畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告第9頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告第9頁(yè)報(bào)告正文1選題依據(jù)與研究意義隨著“一

3、帶一路”國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略的推進(jìn),中國(guó)高鐵迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。與公路、水運(yùn)以及航空等交通方式相比,高速鐵路[2]具有速度快、效率高、運(yùn)量大、能耗低等多重優(yōu)勢(shì),因此其將在未來(lái)交通運(yùn)輸體系中發(fā)揮越來(lái)越重要的骨干作用,高速電動(dòng)車(chē)組如圖1所示。作為高速鐵路系統(tǒng)中核心裝備的高速列車(chē),針對(duì)其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性的動(dòng)力學(xué)性能的研究一直是世界高速列車(chē)領(lǐng)域重要的研究課題。中國(guó)高速列車(chē)相關(guān)問(wèn)題研究的起步較晚,但與此相對(duì)照的是中國(guó)高速列車(chē)運(yùn)營(yíng)里程己近2萬(wàn)公里(截止2016年底),約占全球高鐵運(yùn)營(yíng)里程的絕大部分,依據(jù)國(guó)家高速鐵路的大區(qū)域、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的國(guó)情,加大對(duì)高速鐵路列車(chē)發(fā)展的相關(guān)研究力

4、度具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。圖1中國(guó)中車(chē)股份有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高速電動(dòng)車(chē)組高速鐵路列車(chē)?yán)檬茈姽瓘慕佑|網(wǎng)獲取電能,通過(guò)輪軌關(guān)系實(shí)現(xiàn)列車(chē)的支撐與導(dǎo)向,在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)輪軌的黏著獲得牽引力,由此克服空氣阻力以實(shí)現(xiàn)高速平穩(wěn)運(yùn)行。隨著列車(chē)運(yùn)行速度的提高,高速列車(chē)的氣動(dòng)阻力、噪聲等急劇增大,總體來(lái)看,輪軌關(guān)系、弓網(wǎng)關(guān)系以及流固耦合關(guān)系是高速列車(chē)的三大力學(xué)研究問(wèn)題[2]。輪軌關(guān)系是由于高速列車(chē)牽引與制動(dòng)都依賴(lài)著輪軌黏著而直接帶來(lái)的一系列首要研究問(wèn)題;接觸網(wǎng)和受電弓是相互依存又相互制約的,良好的弓網(wǎng)關(guān)系是保證高速列車(chē)安全、高速、穩(wěn)定運(yùn)行的前提;流固耦合關(guān)系是高速列車(chē)在稠密大氣層中運(yùn)行時(shí)由

5、于面臨獨(dú)特的氣動(dòng)特性而產(chǎn)生的各種復(fù)雜空氣動(dòng)力學(xué)性能問(wèn)題。目前的高速鐵路大多采用電力牽引,高速列車(chē)必須在高速運(yùn)動(dòng)的條件下通過(guò)受電弓從接觸網(wǎng)獲取電能,處于能量傳輸鏈條最末端的弓網(wǎng)關(guān)系的供電持續(xù)性和可靠性將會(huì)直接影響到高速列車(chē)運(yùn)行和電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。其中,高速受電弓是弓網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分,其工作的可靠性直接影響到列車(chē)的牽引供電性能和整車(chē)的安全運(yùn)行質(zhì)量[3]。因此,針對(duì)高速電力機(jī)車(chē)受電弓動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行的數(shù)值仿真研究對(duì)于優(yōu)化受電弓的設(shè)計(jì)、改善其性能具有很重要的意義。2本課題的研究背景2.1髙速列車(chē)受電弓的發(fā)展高速列車(chē)的弓網(wǎng)系統(tǒng)由受電弓和接觸網(wǎng)組成。其中,受電弓是電力機(jī)車(chē)從接觸網(wǎng)上

6、獲取電能的裝置[4],接觸網(wǎng)是由接觸線(xiàn)、承力索、吊弦、支柱、支撐桿以及限位器等部件組成[5]。受電弓的結(jié)構(gòu)具有多種形式,且分類(lèi)方法也有不同形式。按照臂桿形式的不同,高速鐵路列車(chē)受電弓分為棱型受電弓、T型受電弓和單臂受電弓。按照升弓方式的不同可以分為彈簧升弓和氣囊升弓,我國(guó)普遍采用氣囊升弓方式受電弓。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告第9頁(yè)棱型受電弓的穩(wěn)定性和集電性較好,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,空氣動(dòng)力學(xué)性能較差,棱型受電弓如圖2所示。圖2棱型受電弓圖3T型受電弓T型受電弓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,空氣動(dòng)力學(xué)性能較好,但工作高度低,因此使用范圍受到限制,主要應(yīng)用在接觸網(wǎng)網(wǎng)高較低的線(xiàn)路,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。單臂受電弓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

7、單,尺寸小,重量輕,易于調(diào)整,具有高速動(dòng)態(tài)跟隨性及良好的受流特性被現(xiàn)代電力機(jī)車(chē)廣泛采用[6]。該種受電弓由弓頭、框架、底架以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。其中,框架部分由擺桿、支撐桿、上下臂桿和平衡桿等組成[7]。底架支撐框架,并通過(guò)絕緣子固定在車(chē)頂上,框架通過(guò)升弓彈簧支撐弓頭。整體來(lái)看,框架為2個(gè)四連桿機(jī)構(gòu),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用于框架的下臂桿以實(shí)現(xiàn)升降弓操作。高速受電弓的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。1.阻尼器Damper2.底架Baseframe3.升弓裝置Raisingmechanism4.下臂桿Lowerarm5.平衡桿Collecto

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