受电弓机构综合1.doc

机械原理课程设计 说明书 设计题目： 受电弓机构综合 专 业： 2011级工程机械1班 设 计 者： 金宗李 学 号： 指导老师： 冯鉴 2013年12月10日 目录 一、设计题目：受电弓机构综合 1 1.1 设计题目简介 1 1.2 设计要求和有关数据 1 1.3设计任务 1 二、数据收集与设计思路 2 2.1 受电弓工作原理 2 2.2 受电弓分类 2 2.2.1 双臂式 2 2.2.2 单臂式 3 2.2.3 垂直式 4 2.2.4 石津式 4 2.3 受电弓主要构成 4 三、机构选型设计 5 3.1 设计方案的要求 5 3.2 机构的设计 5 3.2.1 方案一：菱形机构 5 3.2.2 方案二：平行四边形机构 6 3.2.3 方案三：铰链四连杆机构 7 四、机构尺度综合 8 五、运动分析 10 5.1 驱动方式的确定与计算 10 5.1.1 直接型驱动机构 10 5.2 运动仿真（ADAMS） 13 5.2.1 受电弓弓头的位移曲线图 13 5.2.2 受电弓弓头的速度曲线图 13 5.2.3 受电弓弓头的加速度曲线图 14 5.3 受电弓弓头上升偏离理想直线的位移验证 14 5.4 传动角的验证 15 5.5 Pro/e建模模型 15 六、总结 15 七、收获与体会 16 参考文献 16 附录 16 1.利用位移矩阵求解初始位置坐标的Matlab程序 16 一、设计题目：受电弓机构综合 1.1 设计题目简介 如图所示，是从垂直于电力机车行使速度的方向看上去，受电弓的弓头的最低和最高位置。理想的情况是以车体为参照系时，弓头沿垂直于车顶的方向直线上升、下降，最低400mm，最高1950mm。 图1-1 1.2 设计要求和有关数据 1. 在弓头上升、下降的1550mm行程内，偏离理想化直线轨迹的距离不得超过100mm。 2. 在任何时候，弓头上部都是整个机构的最高处。 3. 只有一个自由度，用风缸驱动。 4. 收弓后，整个受电弓含风缸不超出虚线所示1400×400mm区域。 5. 在垂直于机车速度的方向，最大尺寸不超过12 00mm。 6. 最小传动角大于或等于30°。 图1-2 1.3设计任务 1. 至少提出两种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行设计； 2. 设计传动系统并确定其传动比分配。 3. 图纸上画出受电弓的机构运动方案简图和运动循环图。 4. 对平面连杆机构进行尺度综合，并进行运动分析；验证输出构件的轨迹是否满足设计要求；求出机构中输出件的速度、加速度；画出机构运动线图。 5.用软件（VB、MATLAB、ADAMS或SOLIDWORKS等均可）对执行机构进行运动仿真，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。 6. 编写设计计算说明书，其中应包括设计思路、计算及运动模型建立过程以及效果分析等。 7. 在机械基础实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。 二、数据收集与设计思路 2.1 受电弓工作原理 受电弓也称集电弓，是电力机车从接触网受取电能的电气设备，安装在车顶上。因为菱形受电弓的形状从侧面看好像是张开的弓而名。一般可分为单臂弓、双臂弓两种，目前（2012年）常用的是单臂受电弓。 （1）升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。 （2）降弓：传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。 2.2 受电弓分类 受电弓分为四大类：双臂式，单臂式，垂直式和石津式。 双臂式 双臂式受电弓乃最传统的受电弓，亦可称“菱”形受电弓，因其形状为菱形。但现因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，目前部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式受电弓；亦有部分铁路车辆（例如新干线300系列车）从原有的双臂式受电弓，改造为单臂式受电弓。 单臂式 除了双臂式，其后亦有单臂式的受电弓，亦可称为“之”（Z）（ㄑ）字形的受电弓。此款受电弓的好处是比双臂式受电弓噪音为低，故障时也较不易扯断电车线，为目前较普遍的受电弓类型。而依据各铁路车辆制造厂的设计方式不同，在受电弓的设计上会有些许差异。 垂直式 垂直式，亦可称成“T”字形（亦叫作翼形）受电弓，其低风阻的特性特别适合高速行驶，以减少行车时的噪音。所以此款受电弓主要用于高速铁