受電弓設(shè)計計算說明書

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1、受電弓設(shè)計計算說明書姓名：學(xué)號：班級：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)計要求與設(shè)計數(shù)據(jù)1第3章機構(gòu)選型設(shè)計2第4章機構(gòu)尺度綜合5第5章機構(gòu)運動分析75.1驅(qū)動方式的選擇75.1.1直接型75.1.2間接型95.2運動仿真105.2.1仿真105.2.2傳動機構(gòu)的比較115.3機構(gòu)運動驗證125.3.1E點X方向偏移的驗證125.3.2E點Y方向偏移的驗證125.3.3傳動角驗證13第6章機構(gòu)動力分析146.1整個機構(gòu)動態(tài)靜力分析156.2整個驅(qū)動過程中受力分析186.3風(fēng)缸受

2、力情況分析196.4基點的受力情況19第7章結(jié)論20第8章收獲與體會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.它是動力輸送的關(guān)鍵部位，為保證列車安全穩(wěn)定運行，就必須使機車與鐵路電網(wǎng)保持良好的接觸。這就要求輸送電力的受電弓在工作時滿足以下要求：（1）受電弓升弓時，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

3、之間的電線呈向下垂的趨勢，從而受電弓在機車運行中的高度也必須隨其變化，要保持弓與線良好的接觸，就要求整個受電弓對機車的響應(yīng)比較快。（3）隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，列車也得朝著高速舒適的方向發(fā)展。這就更對受電弓的性能有更高的要求。第2章設(shè)計要求與設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計要求：(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,弓頭擺動最大角位移不得超過。(2)在任何時候，弓頭上部都是整個機構(gòu)的最高處。(3)只有一個自由度，用風(fēng)缸驅(qū)動。圖機構(gòu)運動范圍圖29（4）收弓后，整個受電弓含風(fēng)缸不超過下圖虛線所示的

4、區(qū)域。如圖所示。（5）最小的傳動角大于或等于。（6）垂直于速度方向上，最大尺寸不超過。第3章機構(gòu)選型設(shè)計由于設(shè)計要求中機構(gòu)收弓時必須在規(guī)定的虛線區(qū)域，傳動角大于或等于且只有一個自由度可知：在連桿、凸輪、齒輪中選擇連桿機構(gòu)，而且連桿之間所行成的低副可設(shè)計成面接觸，從而可使機構(gòu)穩(wěn)定，承載能力大。方案一：直線機構(gòu)（天線式）設(shè)計要求：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。評析：此方案滿足直線上升的要求，但是在機車速度方向上承載能力太低。改進(jìn)方案是在其

5、兩側(cè)增加支架，設(shè)計如圖。圖直線式機構(gòu)圖均為均分成四段的活動連桿，當(dāng)主桿由點上升到點時，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：平行四邊形機構(gòu)如圖：,在點置為滑塊，當(dāng)其向左移至點時，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29五點始終在垂直于底邊的一條直線上，滿足設(shè)計直線軌跡要求。且個體為三角形機構(gòu)，承載縱向和橫向能力較高。但是設(shè)計要求傳動角大于或等于，即，設(shè)有：，從而當(dāng)共線時，圖平行四邊形式機構(gòu)圖從而判定不滿足傳動角要求。同時極

6、限位置設(shè)計導(dǎo)致機構(gòu)必須在虛線區(qū)域外部，不符合要求。方案三：雙滑塊機構(gòu)滑塊同時對稱運動，由平行四邊形特性可得點必定沿圖所示的虛線移動，滿足受電弓直線上升的要求。分析其極限位置，當(dāng)滿足最小傳動角不小于時，收弓后點到的距離為，,則那么點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)計要求。29圖雙滑塊式機構(gòu)圖方案四：鉸鏈四桿機構(gòu)如圖所示。機構(gòu)簡單易懂，可適當(dāng)設(shè)計各桿的桿長，兩個基點的位置，可保證點軌跡近似為一條直線，且傳動角大于或等于。圖四連桿式機構(gòu)圖唯一不足之處是點不能直線上升,只能控制其在偏離直線

7、距離小于范圍內(nèi)運動。此機構(gòu)明顯的優(yōu)勢是當(dāng)點上升到最高點時，在點處可形成自鎖。29綜合以上四個方案，比較其優(yōu)缺點，可知方案四為最佳可行方案，并且可自由設(shè)計各桿的長度，從而滿足各種設(shè)計的尺寸，工作要求。結(jié)論：選擇方案四——鉸鏈四桿機構(gòu)。第4章機構(gòu)尺度綜合因機構(gòu)要求有直線軌跡，所以采用平面連桿機構(gòu)運動設(shè)計的位移矩陣法來設(shè)計機構(gòu)的各桿長。由Burmester理論有：當(dāng)連桿是由兩個轉(zhuǎn)桿導(dǎo)引時，平面四桿機構(gòu)可實現(xiàn)精確位置的最大數(shù)目為5。當(dāng)不考慮運動副間隙和構(gòu)件的彈性變形時：則我們可以在的軌跡上取5個點，以兩點的坐

8、標(biāo)以及的轉(zhuǎn)角為設(shè)計變量，然后根據(jù)實際情況自取兩點，同樣用剛體位移矩陣方程，可得到8個非線性方程，可解出這8個設(shè)計變量。設(shè)計步驟如下：1.在1400×400內(nèi)給定（360，150），（130，340）。在理想直線軌跡附近取五點（0，400）；（9，950）；（-10，1375）；（-7.5，1670）；（18，1950）。2.寫出連桿的位移矩陣方程：(4－1)則B，C兩點的的位置可表示為：(4－2)29(4－3)3.由桿長為定值，寫出桿AB和桿CD的約束方