受電弓課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、受電弓56受電弓西南交通大學(xué)機(jī)械綜合設(shè)計(jì)I設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：受電弓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：劉光帥學(xué)生姓名：董澤園（20080945）機(jī)械五班董作見(jiàn)（20080919）機(jī)械四班2011年06月56受電弓目錄引言41選題背景51.1問(wèn)題的提出51.2文獻(xiàn)綜述（即研究現(xiàn)狀）51.3設(shè)計(jì)的技術(shù)要求及指標(biāo)62機(jī)構(gòu)選型72.1設(shè)計(jì)方案的提出72.1.1連桿機(jī)構(gòu)72.1.2弓頭機(jī)構(gòu)92.2設(shè)計(jì)方案的確定102.2.1連桿機(jī)構(gòu)102.2.2弓頭機(jī)構(gòu)103尺度綜合113.1機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸計(jì)算113.1.1連桿機(jī)構(gòu)113.1.2弓頭機(jī)構(gòu)163.2機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸優(yōu)化174受力分析

2、194.1機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力描述194.1.1機(jī)構(gòu)的壓力角進(jìn)行分析194.1.2連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析194.1.3對(duì)點(diǎn)B,點(diǎn)E進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析204.2機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力變化曲線描述214.2.1連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角變化曲線224.2.2連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力225機(jī)構(gòu)建模275.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及尺寸標(biāo)注275.1.1連桿機(jī)構(gòu)275.2機(jī)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件建模過(guò)程285.2.1弓頭滑板機(jī)構(gòu)285.2.2底座295.2.3主動(dòng)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(jī)構(gòu)總體裝配過(guò)程355.3.1受電弓爆炸圖355.3.2受電弓機(jī)構(gòu)裝配圖3

3、66機(jī)構(gòu)仿真376.1機(jī)構(gòu)仿真配置376.2機(jī)構(gòu)仿真過(guò)程描述386.3仿真參數(shù)測(cè)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(jī)構(gòu)的有限元分析397.2下臂桿機(jī)構(gòu)的有限元分析438設(shè)計(jì)總結(jié)479收獲及體會(huì)4810致謝4811參考文獻(xiàn)5012附錄5056受電弓56受電弓引言受電弓亦稱(chēng)集電弓（Pantograph），亦有人稱(chēng)之為輸電架，是一種讓電氣化鐵路車(chē)輛從高架電纜取得電力的設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)。動(dòng)作原理：（1）升弓：壓縮空氣經(jīng)電空閥均勻進(jìn)入傳動(dòng)氣缸，氣缸活塞壓縮氣缸內(nèi)的降弓彈簧，此時(shí)升弓彈簧使下臂桿轉(zhuǎn)動(dòng)，抬起上框架和滑板，受電弓勻速上升，在接

4、近接觸線時(shí)有一緩慢停滯，然后迅速接觸接觸線。（2）降弓：傳動(dòng)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(lèi)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(chēng)“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(shí)有扯斷電車(chē)線的風(fēng)險(xiǎn)，目前部分新出廠的鐵路車(chē)輛，已改用單臂式集電弓；亦有部分鐵路車(chē)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(chēng)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(guò)依各鐵路車(chē)輛制造廠的設(shè)計(jì)方式，在集電弓細(xì)部結(jié)構(gòu)上可能會(huì)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(shè)計(jì)，亦可稱(chēng)成“T”字形（亦叫作翼形）集電弓，其低風(fēng)阻的特性特別適合高速行駛，以減少行車(chē)時(shí)的噪音。所以此款集電弓主要用于高速鐵路車(chē)輛。（4）石津式，日本岡山電氣軌道的第六代社長(zhǎng)，石津龍輔1951年發(fā)明、又稱(chēng)為“岡電式”、“岡軌式”。我們主要針對(duì)目前普遍常用的單臂式受電弓進(jìn)行了尺寸計(jì)算，校核，用solidworks對(duì)它進(jìn)行了三維建模以及受力分析等等。同時(shí)，在小組分工上，我們小組兩個(gè)人密切合作，任務(wù)平均分配，力求運(yùn)用集體

6、的智慧把這一個(gè)課程設(shè)計(jì)做到盡量完美。56受電弓1選題背景1.1問(wèn)題的提出隨著目前鐵路技術(shù)的發(fā)展，特別是中國(guó)的高鐵技術(shù)在世界高鐵技術(shù)的舞臺(tái)上扮演著越來(lái)越重要的角色，受電弓作為鐵路技術(shù)技術(shù)中一項(xiàng)核心的技術(shù)，越來(lái)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(shí)有扯斷電車(chē)線的風(fēng)險(xiǎn)，目前部分新出廠的鐵路車(chē)輛，已改用單臂式受電弓，因此人們對(duì)單臂式受電弓的研究越來(lái)越深入。在普通列車(chē)上使用的受電弓已經(jīng)基本能滿足我們運(yùn)行使用的要求，但是隨著我國(guó)鐵路大提速的要求及高鐵的日益發(fā)展，實(shí)用與高速列車(chē)的受電弓就顯得尤為重要。而普通列車(chē)上的受電弓的性能并不能完全滿足高速列車(chē)

7、的需求。因此，我們需要在結(jié)構(gòu)尺寸，受力分析以及受電弓性能的穩(wěn)定性上進(jìn)行再次研究與分析，從而構(gòu)建出能夠適合在高速列車(chē)上安裝的受電弓模型，這就是我們本次課程設(shè)計(jì)的立足點(diǎn)及最終目的。1.2文獻(xiàn)綜述（即研究現(xiàn)狀）現(xiàn)在列車(chē)已經(jīng)逐漸由內(nèi)燃機(jī)車(chē)向電力機(jī)車(chē)發(fā)展轉(zhuǎn)變，而在電力機(jī)車(chē)中，受電弓的作用是顯而易見(jiàn)的：受電弓是列車(chē)接受來(lái)自電網(wǎng)電能的部件，安裝在機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)的車(chē)頂上，它是通過(guò)弓頭上的導(dǎo)電滑板與電網(wǎng)接觸受電來(lái)發(fā)揮作用的。正因?yàn)槭茈姽闹匾饔茫詫?duì)它的研究也一直沒(méi)有停止，國(guó)內(nèi)外多年來(lái)一直都有專(zhuān)業(yè)人士在從事受電弓的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。對(duì)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(yùn)營(yíng)和維修費(fèi)較低的一般技術(shù)要求外，還應(yīng)該具有以下更為嚴(yán)格的特點(diǎn)：（1）受流可靠。列車(chē)運(yùn)行速