機(jī)車轉(zhuǎn)向架助推器設(shè)計開題報告.doc

浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告班級機(jī)械設(shè)計制造及其自動化09（4）班姓名陳國純課題名稱機(jī)車轉(zhuǎn)向架助推器開題報告目錄1選題的背景與意義1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2助推器研究意義2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1基本內(nèi)容2.2擬解決的主要問題3研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果3.1研究思路方案3.2可行性分析3.3預(yù)期研究成果4研究工作計劃參考文獻(xiàn)（開題報告全文附后）成績：答辯意見（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個方面）答辯組長簽名：年月日系主任審核意見簽名：年月日機(jī)車轉(zhuǎn)向架助推器設(shè)計陳國純（機(jī)械類09（4）班B09370203）1.選題的意義和背景大型工件、物品的搬運(yùn)常采用助推器輔助搬運(yùn)工完成作業(yè)，主要有機(jī)械式、氣動式、電動式、液壓式等，其工作性能各有優(yōu)劣，有特定的適用場合。鐵路機(jī)車或車輛檢修維護(hù)時的移動一直采用牽引機(jī)車或牽車機(jī)構(gòu)牽引，而牽引機(jī)車一般為內(nèi)燃機(jī)車，不適合在機(jī)車或車輛檢修要求越來越高的庫內(nèi)牽引機(jī)車用，而牽車機(jī)構(gòu)一般為鏈?zhǔn)絺鬏敊C(jī)構(gòu)，其安裝空間需要利用軌道中間的部分空間，且建造成本高、運(yùn)行不穩(wěn)定、維護(hù)成本較高和驅(qū)動電機(jī)的防水防潮功能要求較高，使用效果一直不理想。在新建或改造的鐵路機(jī)車檢修基地，急需一種便攜式的機(jī)車牽車裝置，為機(jī)車檢修時方便進(jìn)出檢修庫用。1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，國外對此類助推器的研究比較充分，其中包括瑞士EasyMover公司生產(chǎn)的產(chǎn)品、英國MasterMover公司的產(chǎn)品等。但是產(chǎn)品總體上可分為滾子類助推器、抬升式助推器和多功能助推器幾大類。（1）滾輪類助推器1）比較有代表性的是瑞士Easymover公司生產(chǎn)的滾輪類助推器，在國內(nèi)應(yīng)用也比較廣泛?？梢酝苿?0噸到50噸的卷筒等圓柱類物件。1而且主要采用的是氣動的方式來提供動力，清潔而且高效，方便工人操作。但是同時也帶來了局限。因?yàn)槭菤鈩油苿?，就會因?yàn)閯恿Φ奶峁┠Ｊ蕉寡b置運(yùn)行受到限制。比方說，當(dāng)移動的距離增加時，壓縮氣體提供的動力就會逐漸減少，使功率收到限制。而且氣體傳輸通過軟管，所以助推器工作時限制了其位置，不是很自由。22）在參考文獻(xiàn)GregoryJamesNewell.2007.Materialshandlingdeviceandsystem.U.S.PatentNo.7168514B2.中有提到對這類產(chǎn)品的改進(jìn)，這里舉幾個例子。第一，將動力改成了電池組，這樣就解決了大部分有關(guān)氣動驅(qū)動的缺點(diǎn)，而且保留了原有產(chǎn)品的便捷、小巧。第二，電池組和控制器上的純電容通過電力連接，在電力充足的時候電容會充電，而當(dāng)能源不足的時候，電容又可以向電機(jī)提供需要的電力，這樣就保持了工作的持續(xù)性。3（2）抬升式助推器這類產(chǎn)品的構(gòu)成相對簡單。國內(nèi)最傳統(tǒng)的助推器，是通過液壓千斤頂手動抬升機(jī)車轉(zhuǎn)向架，將重量分擔(dān)到助推器上，進(jìn)而加大摩擦力來推動。國外公司對其進(jìn)行了不同方向的發(fā)展。一類是通過杠桿原理抬升物件，雖然結(jié)構(gòu)更加簡單，但是對助推器的功率和提升的重量都有了限制。另一種是通過鉸鏈連接抬升裝置，這類助推器比第一類抬升重量有了較大的提高。4（3）多功能助推器英國MasterMover公司在助推器行業(yè)走在前列，其產(chǎn)品可以滿足各種各樣的要求，實(shí)現(xiàn)多功能助推。其能源是電池電力提供，因此沒有位置上的限制?；窘M成包括齒輪減速箱、電動機(jī)、箱體。在推動滾動體時可以安裝兩個長滾輪，而推動機(jī)車時就可以安裝抬升裝置。這類裝置雖然能提供比較的轉(zhuǎn)矩，但是相對氣動類型的來說，卻尺寸較大，更加笨重，移動也不方便。所以在推動一些尺寸不適合的機(jī)車時需要添加輔助裝置來提供輔助作用力。51.1.2助推器發(fā)展趨勢機(jī)車轉(zhuǎn)向架助推器作為機(jī)車車間不可少的搬運(yùn)工作，發(fā)展更趨向于便捷小巧，適合多種需要。但是電機(jī)的選擇與助推器的功率很難匹配，選擇合適的能源一直是很多公司研究的問題。同時，助推器今后不僅僅可以用來推動轉(zhuǎn)向架，它同樣可以用來制動，幫助轉(zhuǎn)向架停靠和轉(zhuǎn)向。6而且簡單便攜的助推器的受力分析需要解決，使得在助推過程中不至于傾覆，也保證能提供充足的摩擦力推動機(jī)車轉(zhuǎn)向架。1.2助推器研究意義機(jī)車轉(zhuǎn)向架是鐵路、車間運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，但是其重量大，單單依靠人力難以推動，或者耗費(fèi)更多的人力，而且目前應(yīng)用的牽引機(jī)車體積過大，不適合應(yīng)用在裝配車間，而且也必須保存在遠(yuǎn)離車間的位置，車間運(yùn)作帶來不便。7給本項(xiàng)目在綜合分析比較現(xiàn)有搬運(yùn)助推器的工作原理、組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過分析機(jī)車轉(zhuǎn)向架與助推器的受力作用情況，可以設(shè)計出一種用于搬運(yùn)不同規(guī)格機(jī)車轉(zhuǎn)向架、適合機(jī)車車間工作條件的低耗高效便攜式助推器。在國外產(chǎn)品推廣不足的情況下，可以滿足大部分需要。2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1基本內(nèi)容本課題的主要任務(wù)是：1）機(jī)車轉(zhuǎn)向架助推器的方案設(shè)計；確定三種機(jī)車轉(zhuǎn)向架助推器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，比較分析采用哪一種更適合車間內(nèi)各種不同情況的使用，滿足大部分的要求。2）分析機(jī)車轉(zhuǎn)向架與助推器受力模型；確定方案后，對機(jī)車轉(zhuǎn)向架和助推器進(jìn)行具體的受力分析，也包括電機(jī)的選擇，和不同規(guī)格相配合的助推器的受力分析。確保助推器可實(shí)際上運(yùn)行起來，也不會出現(xiàn)傾覆的危險。3）主要部件的二維與三維設(shè)計。對主要部件建立二維和三維模型，通過運(yùn)動仿真調(diào)整尺寸數(shù)據(jù)，設(shè)計滿足生產(chǎn)要求的二維、三維圖紙。2.2擬解決的主要問題本項(xiàng)目擬在綜合分析比較現(xiàn)有搬運(yùn)助推器的工作原理、組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過分析機(jī)車轉(zhuǎn)向架與助推器的受力作用情況，設(shè)計出一種用于搬運(yùn)不同規(guī)格機(jī)車轉(zhuǎn)向架、適合機(jī)車車間工作條件的低耗高效便攜式助推器。要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的穩(wěn)定的傳輸，需要確定電動機(jī)的合理位置和布局，使助推器達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)矩推動機(jī)車轉(zhuǎn)向架。同時要選擇電機(jī)的具體類型以滿足搬運(yùn)不同規(guī)格的機(jī)車轉(zhuǎn)向架需要。另外，機(jī)車轉(zhuǎn)向架對助推器的作用位置也需要合理設(shè)計，防止在助推過程中出現(xiàn)傾覆危險，同時確定抬升支點(diǎn)，確定合理的受力模型。為了保證合適的功率輸出，電機(jī)和驅(qū)動輪之間的動力傳輸方式的選擇也是主要問題之一，鏈傳動平穩(wěn)性欠佳，齒輪傳動需要綜合考慮尺寸要求和傳動比要求。3研究思路方案、可行性分析及預(yù)期成果本次設(shè)計擬采用理論分析方法解決機(jī)車轉(zhuǎn)向架和助推器之間的受力分析，同時通過三維仿真對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行完善，結(jié)合國內(nèi)外的研究成果，完成助推器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和圖紙。3.1研究思路方案3.1.1目前機(jī)車轉(zhuǎn)向架機(jī)構(gòu)原理分析一般的抬升助推器可以分為幾個部分，抬升部分、驅(qū)動部分、轉(zhuǎn)向部分。（1）抬升部分傳統(tǒng)此類助推器采用液壓抬升，系統(tǒng)復(fù)雜而且伴隨著不安全。所以計劃改進(jìn)為簡單機(jī)械抬升，抬升部分可以利用杠桿原理實(shí)現(xiàn)機(jī)車轉(zhuǎn)向架車輪的短距離抬升和位移。實(shí)現(xiàn)手動和機(jī)動的結(jié)合，在助推器的車體前身安裝杠桿類裝置，通過鉸鏈機(jī)構(gòu)裝置和后輪偏心輪的轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)前端杠桿往復(fù)上下擺動，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車轉(zhuǎn)向架持續(xù)被推動。（2）驅(qū)動部分啟動時通過電機(jī)，采用二級齒輪減速裝置實(shí)現(xiàn)助推器的驅(qū)動，這樣具有比較明顯的增力效果，同時電機(jī)的選擇限制就會小一些。隨著后輪的轉(zhuǎn)動，偏心輪同時帶動杠桿裝置往復(fù)上下擺動，使轉(zhuǎn)向架持續(xù)被推動。方案示意圖如下。3.1.2虛擬樣機(jī)技術(shù)機(jī)械工程中的虛擬樣機(jī)技術(shù)又稱為機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)，是國際上20世紀(jì)80年代隨著計算機(jī)技術(shù)