受電弓設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書

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1、受電弓設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)老師：2008年6月29目錄第1章問題的提出1第2章設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1第3章機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)2第4章機(jī)構(gòu)尺度綜合5第5章機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析75.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇75.1.1直接型75.1.2間接型95.2運(yùn)動(dòng)仿真105.2.1仿真105.2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較115.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證125.3.1E點(diǎn)X方向偏移的驗(yàn)證125.3.2E點(diǎn)Y方向偏移的驗(yàn)證125.3.3傳動(dòng)角驗(yàn)證13第6章機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析146.1整個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析156.2整個(gè)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中受力分析186.3風(fēng)缸受力情況分析196.4基點(diǎn)的受力情況19第7章結(jié)

2、論20第8章收獲與體會(huì)21第9章致謝21參考文獻(xiàn)22附錄12329第1章問題的提出受電弓亦稱集電弓，是一種讓電氣化列車或電車從高架電纜取得電力的設(shè)備的統(tǒng)稱.它是動(dòng)力輸送的關(guān)鍵部位，為保證列車安全穩(wěn)定運(yùn)行，就必須使機(jī)車與鐵路電網(wǎng)保持良好的接觸。這就要求輸送電力的受電弓在工作時(shí)滿足以下要求：（1）受電弓升弓時(shí)，接近電線的速度應(yīng)較慢；受電弓收弓是離線的速度應(yīng)較快。以避免弓與高壓線之間產(chǎn)生高壓電弧，燒壞弓頭及電線，影響安全。（2）又因高壓線在重力作用下使得兩電線桿之間的電線呈向下垂的趨勢(shì)，從而受電弓在機(jī)車運(yùn)行中的高度也必須隨其變化，要保持弓與線良好的接觸

3、，就要求整個(gè)受電弓對(duì)機(jī)車的響應(yīng)比較快。（3）隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，列車也得朝著高速舒適的方向發(fā)展。這就更對(duì)受電弓的性能有更高的要求。第2章設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求：(1)在弓頭上升、下降的行程內(nèi)，偏離理想化直線軌跡的距離不得超過(guò),弓頭擺動(dòng)最大角位移不得超過(guò)。(2)在任何時(shí)候，弓頭上部都是整個(gè)機(jī)構(gòu)的最高處。(3)只有一個(gè)自由度，用風(fēng)缸驅(qū)動(dòng)。圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)范圍圖29（4）收弓后，整個(gè)受電弓含風(fēng)缸不超過(guò)下圖虛線所示的區(qū)域。如圖所示。（5）最小的傳動(dòng)角大于或等于。（6）垂直于速度方向上，最大尺寸不超過(guò)。第3章機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)要求中機(jī)構(gòu)收弓時(shí)必須在規(guī)定

4、的虛線區(qū)域，傳動(dòng)角大于或等于且只有一個(gè)自由度可知：在連桿、凸輪、齒輪中選擇連桿機(jī)構(gòu)，而且連桿之間所行成的低副可設(shè)計(jì)成面接觸，從而可使機(jī)構(gòu)穩(wěn)定，承載能力大。方案一：直線機(jī)構(gòu)（天線式）設(shè)計(jì)要求：只需在虛線區(qū)域設(shè)置好底座支架，直接用風(fēng)缸推動(dòng)中空的天線式支架，將受電弓滑板送至高壓線，與之相接觸。評(píng)析：此方案滿足直線上升的要求，但是在機(jī)車速度方向上承載能力太低。改進(jìn)方案是在其兩側(cè)增加支架，設(shè)計(jì)如圖。圖直線式機(jī)構(gòu)圖均為均分成四段的活動(dòng)連桿，當(dāng)主桿由點(diǎn)上升到點(diǎn)時(shí)，為直線，可增加橫向的承載能力，但是增加自鎖的條件，制作難度加大。方案二：平行四邊形機(jī)構(gòu)如圖：,在點(diǎn)

5、置為滑塊，當(dāng)其向左移至點(diǎn)時(shí)，如圖所示。易得為等腰三角形,其底邊中線平行于,當(dāng)中線向左平移后仍與平行，從而保證了29五點(diǎn)始終在垂直于底邊的一條直線上，滿足設(shè)計(jì)直線軌跡要求。且個(gè)體為三角形機(jī)構(gòu)，承載縱向和橫向能力較高。但是設(shè)計(jì)要求傳動(dòng)角大于或等于，即，設(shè)有：，從而當(dāng)共線時(shí)，圖平行四邊形式機(jī)構(gòu)圖從而判定不滿足傳動(dòng)角要求。同時(shí)極限位置設(shè)計(jì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)必須在虛線區(qū)域外部，不符合要求。方案三：雙滑塊機(jī)構(gòu)滑塊同時(shí)對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，由平行四邊形特性可得點(diǎn)必定沿圖所示的虛線移動(dòng)，滿足受電弓直線上升的要求。分析其極限位置，當(dāng)滿足最小傳動(dòng)角不小于時(shí)，收弓后點(diǎn)到的距離為，,則那么點(diǎn)

6、最高位置距距離為與方案二存在同樣的制約因素，不符合設(shè)計(jì)要求。29圖雙滑塊式機(jī)構(gòu)圖方案四：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)如圖所示。機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單易懂，可適當(dāng)設(shè)計(jì)各桿的桿長(zhǎng)，兩個(gè)基點(diǎn)的位置，可保證點(diǎn)軌跡近似為一條直線，且傳動(dòng)角大于或等于。圖四連桿式機(jī)構(gòu)圖唯一不足之處是點(diǎn)不能直線上升,只能控制其在偏離直線距離小于范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。此機(jī)構(gòu)明顯的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)點(diǎn)上升到最高點(diǎn)時(shí)，在點(diǎn)處可形成自鎖。29綜合以上四個(gè)方案，比較其優(yōu)缺點(diǎn)，可知方案四為最佳可行方案，并且可自由設(shè)計(jì)各桿的長(zhǎng)度，從而滿足各種設(shè)計(jì)的尺寸，工作要求。結(jié)論：選擇方案四——鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。第4章機(jī)構(gòu)尺度綜合因機(jī)構(gòu)要求有直線軌跡，所以

7、采用平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的位移矩陣法來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的各桿長(zhǎng)。由Burmester理論有：當(dāng)連桿是由兩個(gè)轉(zhuǎn)桿導(dǎo)引時(shí)，平面四桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)精確位置的最大數(shù)目為5。當(dāng)不考慮運(yùn)動(dòng)副間隙和構(gòu)件的彈性變形時(shí)：則我們可以在的軌跡上取5個(gè)點(diǎn)，以兩點(diǎn)的坐標(biāo)以及的轉(zhuǎn)角為設(shè)計(jì)變量，然后根據(jù)實(shí)際情況自取兩點(diǎn)，同樣用剛體位移矩陣方程，可得到8個(gè)非線性方程，可解出這8個(gè)設(shè)計(jì)變量。設(shè)計(jì)步驟如下：1.在1400×400內(nèi)給定（360，150），（130，340）。在理想直線軌跡附近取五點(diǎn)（0，400）；（9，950）；（-10，1375）；（-7.5，1670）；（18，1950）。

8、2.寫出連桿的位移矩陣方程：(4－1)則B，C兩點(diǎn)的的位置可表示為：(4－2)29(4－3)3.由桿長(zhǎng)為定值，寫出桿AB和桿CD的約束方