受電弓設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、受電弓設(shè)計(jì)計(jì)算說明書姓 名：學(xué) 號：班 級： 指導(dǎo)老師： 2008年6月30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125.3.1 e點(diǎn)x方向偏移的驗(yàn)證125.3.2 e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)論2

2、0第8章 收獲與體會(huì)21第9章 致謝21參考文獻(xiàn)22附錄123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，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，就要求整個(gè)受電弓對機(jī)車的響應(yīng)比較快。（3）

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,弓頭擺動(dòng)最大角位移不得超過。(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 （4）收弓后，整個(gè)受電弓含風(fēng)缸不超過下圖虛線所示的區(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。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

4、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)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，從而保證了五點(diǎn)始終

5、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)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。 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)簡單易懂，可適當(dāng)設(shè)計(jì)各桿的桿長，兩個(gè)基點(diǎn)的位置，可保

6、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)勢是當(dāng)點(diǎn)上升到最高點(diǎn)時(shí)，在點(diǎn)處可形成自鎖。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)的位移矩陣法來設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的各桿長。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)

7、，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1400400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）。2. 寫出連桿的位移矩陣方程： (41)則b，c兩點(diǎn)的的位置可表示為： (42) (43)3. 由桿長為定值， 寫出桿ab和桿cd的約束方程： (44) (45)4. 把（42），（43）分別代入（44），（45）兩式中，可得8個(gè)非線性方程，而方程有8個(gè)設(shè)計(jì)變量，利

8、用matlab解方程【附錄一】，解得： 5. 由求出的各點(diǎn)的坐標(biāo)算出各桿桿長同時(shí):桿是一個(gè)整體，且為一定值。圖 局部示意圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖見【附錄二】第5章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析5.1 驅(qū)動(dòng)方式的選擇 由第章的要求可知，本機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度，用風(fēng)缸驅(qū)動(dòng)。但是用風(fēng)缸作為原動(dòng)件，最后可有不同的方式作用到機(jī)構(gòu)上，直接或者間接形式。因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的軌跡四桿機(jī)構(gòu)本身決定，所以驅(qū)動(dòng)方式對機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡并無影響，它只會(huì)影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度與加速度。這里具體分成直接形式和者間接形式。5.1.1 直接型風(fēng)缸活塞桿直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖所示。圖 風(fēng)缸活塞桿直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖風(fēng)缸的活塞桿直接推動(dòng)連桿，使繞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。一般情況下可控制風(fēng)缸的伸出速度

9、為勻速，而桿的轉(zhuǎn)速則只能為變速運(yùn)動(dòng)。由圖所示，根據(jù)剛體運(yùn)動(dòng)知識和幾何學(xué)知識， 的角速度在升弓過程中會(huì)不斷遞增和傳動(dòng)角大于或等于為原則，試可取。 f點(diǎn)坐標(biāo)由（360，150）,(1390.2,210.8),，則： 得：連桿ab與x軸夾角為： 圖 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 g點(diǎn)坐標(biāo)因?yàn)榇笥诨虻扔?0，那么設(shè)與x軸夾角分別為。則有：風(fēng)缸伸張的長度及速度由于受電弓在工作中的反應(yīng)速度要盡可能的快，但是，如果速度過快，整個(gè)機(jī)構(gòu)的加速度太大，對電網(wǎng)的沖擊也太大，經(jīng)常這樣會(huì)使電網(wǎng)的壽命縮短；如果速度過慢，則機(jī)車的啟動(dòng)時(shí)間延長，驅(qū)動(dòng)氣泵所用蓄電池的放電時(shí)間也比較長。綜合上面兩方面的因素考慮，受電弓升弓的時(shí)間一般低于10s。

10、假設(shè)取時(shí)間t=8s，則風(fēng)缸驅(qū)動(dòng)速度為： 5.1.2 間接型將風(fēng)缸活塞桿直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)后再驅(qū)動(dòng)連桿圖 風(fēng)缸活塞桿間接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖如圖，考慮傳動(dòng)角，為作比較方便，這里取初始時(shí)的，滑塊沿x軸上運(yùn)動(dòng)。f點(diǎn)在桿ab上的位置與第一種驅(qū)動(dòng)形式中一樣。 那么有，由上一個(gè)方案可知。則： 又： 得： 即 若時(shí)間與第直接驅(qū)動(dòng)相同，t=8s，則滑塊的運(yùn)動(dòng)速度為：5.2 運(yùn)動(dòng)仿真5.2.1 仿真 本文的運(yùn)動(dòng)分析主要運(yùn)用adams虛擬樣機(jī)來實(shí)現(xiàn)，所以要在adams中的建立機(jī)構(gòu)的模型，然后再進(jìn)行仿真。模型建立過程見【附錄一】由上面的驅(qū)動(dòng)方式的選擇中所確定的風(fēng)缸速度作admas運(yùn)動(dòng)仿真后有：風(fēng)缸活塞桿直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度-時(shí)

11、間，加速度-時(shí)間曲線如下圖所示：圖 速度-時(shí)間曲線 圖 加速度-時(shí)間曲線由圖可以看出加速度逐漸減小至零。間接型：將風(fēng)缸活塞桿直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)后再驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)速度-時(shí)間，加速度-時(shí)間曲線如下圖：圖 速度-時(shí)間曲線圖 加速度-時(shí)間曲線 由圖可見，間接型驅(qū)動(dòng)裝置的加速度后期有變大的趨勢。5.2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的比較： 由上面的圖示可知：風(fēng)缸活塞桿直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) （升弓）啟動(dòng)和（降弓）末了時(shí)的速度為：，接近（離開）電網(wǎng)線的速度為：。間接驅(qū)動(dòng)型 （升弓）啟動(dòng)和（降弓）末了速度為：，接近（離開）電網(wǎng)線的速度為：。分析可知：升弓時(shí)的啟動(dòng)速度較大，說明反應(yīng)較快，其速度越大越好；（降弓）末了的速度越小越好，因?yàn)檫@樣

12、整個(gè)受電弓，包括弓頭對機(jī)車車頂?shù)臎_擊越小。兩種方案中，比較可知：風(fēng)缸直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)較好，同時(shí)通過加速度-時(shí)間圖像更加證實(shí)這一結(jié)論。結(jié)論 ：選擇風(fēng)缸活塞桿直接驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)5.3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證5.3.1e點(diǎn)x方向偏移的驗(yàn)證圖 p點(diǎn)的x方向上的偏移時(shí)間曲線圖 由圖看出，點(diǎn)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的軌跡不是一條嚴(yán)格的直線，而是一條在的鉛直線兩邊擺動(dòng)的曲線?？v觀整個(gè)過程中點(diǎn)的偏移，可知在和時(shí)刻為點(diǎn)最大偏移量時(shí)刻，分別為。本文第章中要求偏偏離理想化直線軌跡的距離不得超過。而此機(jī)構(gòu)的點(diǎn)偏離理想化直線軌跡的距離的絕對值為，故可得出本機(jī)構(gòu)上的點(diǎn)在軸方向上的偏離理想化直線軌跡距離的情況滿足要求。5.3.2 e點(diǎn)y方向偏移的驗(yàn)

13、證 如圖所示，點(diǎn)在y方向上的位移-時(shí)間曲線幾乎是直線，其最大值在時(shí)間時(shí)刻，為；最小值在時(shí)間時(shí)刻，為。由此可只點(diǎn)在方向上的運(yùn)動(dòng)范圍為，滿足弓頭上升，下降的行程為的要求。圖 點(diǎn)在方向位移時(shí)間曲線5.3.3傳動(dòng)角驗(yàn)證圖 傳動(dòng)角示意圖傳動(dòng)角是快速評價(jià)機(jī)械性能的指標(biāo)。它能體現(xiàn)機(jī)構(gòu)的傳力效果，即機(jī)械的傳遞效率。在連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程中，傳動(dòng)角是時(shí)刻變化的，這就需要我們找出傳動(dòng)角的極限位置，并加以檢驗(yàn)，看它是否滿足許用的最小傳動(dòng)角條件：。本課程設(shè)計(jì)題目要求機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角。 由傳動(dòng)角的定義：連桿與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件之間所夾的銳角，可知本設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)有兩個(gè)傳動(dòng)角需要檢驗(yàn)。 .風(fēng)缸活塞桿驅(qū)動(dòng)處，為初始的傳動(dòng)角，其值為，這

14、是在第二部分驅(qū)動(dòng)方式選擇部分已經(jīng)設(shè)定好的；同理，在另一個(gè)極限位置的傳動(dòng)角為。在傳動(dòng)過程中傳動(dòng)角是不斷增大的。所以，傳動(dòng)角滿足大于或等于的要求。 .桿bc和桿cd之間所夾的銳角也是傳動(dòng)角。由仿真過程中可看出，此傳動(dòng)角的極限為置也是在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的起始位置和終止位置。這兩個(gè)傳動(dòng)角為：初始位置：；終止位置：。上面對兩個(gè)傳動(dòng)角的分析可知：本方案設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)滿足課題對傳動(dòng)角的要求。綜上所述，所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)方案的要求。第6章 機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析 對機(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析的目的是為下一步機(jī)械零件及風(fēng)缸的強(qiáng)度，剛度設(shè)計(jì)提供強(qiáng)度依據(jù)，對于了解機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)方式的選擇，確定機(jī)械的工作能力等多方面都是非常必要的所以對機(jī)

15、構(gòu)進(jìn)行力分析是非常必要的。動(dòng)力分析主要用于運(yùn)動(dòng)速度較快，機(jī)構(gòu)各桿件在運(yùn)動(dòng)過程中的慣性力對構(gòu)件的受力影響很大的機(jī)構(gòu)。此時(shí)各桿件鉸鏈點(diǎn)的摩擦力對桿件的受力情況影響非常小，可以忽略不計(jì)。分析的主要是慣性力，鉸鏈點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)副反力，平衡力（平衡力矩）等。由于本機(jī)構(gòu)在工作過程中的運(yùn)動(dòng)速度比較快。實(shí)際工程背景下，機(jī)車在運(yùn)行過程，電網(wǎng)線的高度是時(shí)刻變化的，要求弓頭的高度也隨之時(shí)刻變化， 在這個(gè)過程中，各桿件的慣性力對其受力影響以及機(jī)構(gòu)整體的傳力性能有很大的影響。基于上面的分析，只對機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析。6.1整個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析 圖 機(jī)構(gòu)簡圖如圖所示，為方便列示，定義各桿號。首先把各構(gòu)件的慣性力，重力等所有已知外力

16、，外力矩向質(zhì)心簡化，簡化為一個(gè)主力和主矩,并標(biāo)注到各自的示意圖上。1.根據(jù)圖所示的桿受力示意圖，可以寫出桿件的靜力平衡方程式： 圖 桿受力示意圖根據(jù)圖所示的桿受力示意圖，可以寫出桿件的靜力平衡方程式： 圖 桿受力示意圖 在方程組，中，為已知條件，同時(shí)增加兩個(gè)約束條件： 聯(lián)立，三個(gè)方程組可解得8個(gè)變量，。2.根據(jù)圖所示的桿受力示意圖，可以寫出桿件的靜力平衡方程式：圖 桿受力示意圖 根據(jù)圖所示的桿受力示意圖，可以寫出桿件的靜力平衡方程式：圖 桿受力示意圖 在方程組，中，為已知條件，同時(shí)增加兩個(gè)約束條件： 聯(lián)立，三個(gè)方程組可解得8個(gè)變量，。6.2整個(gè)驅(qū)動(dòng)過程中受力分析圖由第五章的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真得出圖，在

17、整個(gè)過程中風(fēng)缸的驅(qū)動(dòng)力在x方向上的分力和在y方向上的分力的大小隨著時(shí)間的增大，也即弓頭的升高而減小。具體來說，上圖中表示的是風(fēng)缸受到的被驅(qū)動(dòng)桿件給它的力，由作用力與反作用力的關(guān)系可知，風(fēng)缸的驅(qū)動(dòng)力剛好與上圖表示的方向相反。風(fēng)缸在x方向的分力沿著其負(fù)方向減小，而在y方向的分力沿著其正方向減小。由于本機(jī)構(gòu)為平面四桿機(jī)構(gòu)，所以在不考慮安裝誤差的影響的情況下，z方向的分力為0。這樣就可以實(shí)現(xiàn)收弓離線時(shí)，弓頭快速離線，不致產(chǎn)生高壓電弧，收弓末了，速度較小，對機(jī)車車頂不產(chǎn)生較大沖擊。6.3風(fēng)缸受力情況分析 鉸鏈點(diǎn)f和鉸鏈點(diǎn)g是風(fēng)缸兩端的鉸鏈點(diǎn)，風(fēng)缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，其作用力直接作用在這兩點(diǎn)上，所以有必要對這兩點(diǎn)

18、的受力情況進(jìn)行分析。圖圖 上圖分別是鉸鏈點(diǎn)f和鉸鏈點(diǎn)g的受力曲線圖。它們與風(fēng)缸受力曲線圖類似。這是因?yàn)?，風(fēng)缸是在它們兩點(diǎn)之間動(dòng)作，故分別于風(fēng)缸之間是作用力與反作用力的關(guān)系所以得到的曲線圖也類似。6.4基點(diǎn)的受力情況 鉸鏈點(diǎn)a是風(fēng)缸驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)，它的受力情況的好壞直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作能力，因此有必要對它的受力情況進(jìn)行分析。 由圖所示，鉸鏈點(diǎn)a在整個(gè)過程中的受力與時(shí)間關(guān)系的曲線圖是連續(xù)的，比較光滑，因而可以判斷出它不受沖擊力作用。在t=0s到t=3s過程中，a的受力從521n逐漸減小到79n；而后從t=3s到t=8s的過程中，基本保持不變。圖由上述的分析可知鉸鏈點(diǎn)a的受力狀況良好。綜上所

19、述：機(jī)構(gòu)的主要?jiǎng)恿π阅芰己茫転闄C(jī)構(gòu)的進(jìn)一步完善和機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和風(fēng)缸驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。結(jié)論：機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能符合要求 。 第7章 結(jié)論此機(jī)構(gòu)的點(diǎn)偏離理想化直線軌跡的距離的絕對值為，故可得出本機(jī)構(gòu)上的點(diǎn)在軸方向上的偏離理想化直線軌跡距離的情況滿足要求。p點(diǎn)在y方向上的位移-時(shí)間曲線幾乎是直線，其最大值在時(shí)間時(shí)刻，為；最小值在時(shí)間時(shí)刻，為。由此可只點(diǎn)在方向上的運(yùn)動(dòng)范圍為，滿足弓頭上升，下降的行程為的要求。傳動(dòng)角：初始位置：；終止位置：。本方案設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)滿足課題對傳動(dòng)角的要求。但是該設(shè)計(jì)沒有達(dá)到自鎖的目標(biāo)，即兩直線在點(diǎn)升到頂點(diǎn)時(shí)沒有共線。沒有形成。自鎖條件不滿足。同時(shí)，方案還沒有完成列車速度方

20、向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。第8章 收獲與體會(huì)本次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是對我們已學(xué)知識的一次綜合性的運(yùn)用，經(jīng)過一學(xué)期的努力，按要求完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。在設(shè)計(jì)過程中，不僅檢驗(yàn)了我對機(jī)械原理知識的掌握程度，更增加了我的應(yīng)用能力。同時(shí)學(xué)會(huì)通過查閱大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)資料來獲取知識和拓寬自己的思路，該善自己思維方式。更加重要的是對軟件的學(xué)習(xí)和應(yīng)用使我的設(shè)計(jì)和分析的能力有了大幅度的提高。第9章 致謝 本文是在何朝明老師的指導(dǎo)和幫助下完成的，他在設(shè)計(jì)的過程中不僅優(yōu)化方案，還專門培訓(xùn)admas的基本運(yùn)用。在此，對謝老師表示衷心感謝。在本文的完成過程中，車輛四班的徐小程，李世勇，姚軒，楊景圣等同學(xué)給予了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的幫助和軟件應(yīng)用上的指導(dǎo)

21、，在此表示衷心的感謝。 還要感謝本文參考文獻(xiàn)中的作者，他們給我提供了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法及實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思想的途徑。謝謝他們。參考文獻(xiàn)1.謝進(jìn),萬朝燕,杜立杰主編.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社,2004.12.楊永林主編.韶山7e型電力機(jī)車.北京:中國鐵道出版社，2004.93.倪文波,陳林奇.擺式電動(dòng)車組主動(dòng)傾擺受電弓傾擺機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)學(xué)研究.成都：中國科技論文在線，2005.12.274.王保華.受電弓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).成都:西南交通大學(xué)機(jī)械原理教研室，2005.65.牛鳴歧,王保民,王振甫編著.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊.重慶:重慶大學(xué)出版社,2001.116.寶雞電力機(jī)車段編.電力機(jī)車牽引基礎(chǔ)知識.北京:人民鐵道

22、出版社,19787.黃忠霖,黃方編著.matlab符號運(yùn)算及其應(yīng)用.北京:國防工業(yè)出版社,2004.18.寶雞電力機(jī)車段編繪.韶山1型交流電力機(jī)車圖冊.北京:人民鐵道出版社,19799.鄭建榮編.adams虛擬樣機(jī)入門與提高.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.110.張益豐等編.精通matlab6.5.北京:中國水利水電出版社,200411.鐘麟,王峰主編.matlab仿真技術(shù)與應(yīng)用教程.北京:國防工業(yè)出版社,2004.1附錄11.數(shù)學(xué)建模過程clc;clearsyms xb1 xc1 yb1 yc1 12 13 14 15xe1=0;ye1=400;xe2=9;ye2=950;xe3=-10;

23、ye3=1375;xe4=-7.5;ye4=1670;xe5=18;ye5=1950;xa1=360;ya1=150;xd1=130;yd1=340;equ1=(xb1*cos(12)-yb1*sin(12)+xe2-xe1*cos(12)+ye1*sin(12)-xa1)2+(yb1*sin(12)+yb1*cos(12)+ye2-xe1*sin(12)-ye1*cos(12)-ya1)2-(xb1-xa1)2-(yb1-ya1)2;equ2=(xb1*cos(13)-yb1*sin(13)+xe3-xe1*cos(13)+ye1*sin(13)-xa1)2+(yb1*sin(13)+yb1

24、*cos(13)+ye3-xe1*sin(13)-ye1*cos(13)-ya1)2-(xb1-xa1)2-(yb1-ya1)2;equ3=(xb1*cos(14)-yb1*sin(14)+xe4-xe1*cos(14)+ye1*sin(14)-xa1)2+(yb1*sin(14)+yb1*cos(14)+ye4-xe1*sin(14)-ye1*cos(14)-ya1)2-(xb1-xa1)2-(yb1-ya1)2;equ4=(xb1*cos(15)-yb1*sin(15)+xe5-xe1*cos(15)+ye1*sin(15)-xa1)2+(yb1*sin(15)+yb1*cos(15)+y

25、e5-xe1*sin(15)-ye1*cos(15)-ya1)2-(xb1-xa1)2-(yb1-ya1)2;equ5=(xc1*cos(12)-yc1*sin(12)+xe2-xe1*cos(12)+ye1*sin(12)-xd1)2+(yc1*sin(12)+yc1*cos(12)+ye2-xe1*sin(12)-ye1*cos(12)-ya1)2-(xc1-xd1)2-(yc1-yd1)2;equ6=(xc1*cos(13)-yc1*sin(13)+xe3-xe1*cos(13)+ye1*sin(13)-xd1)2+(yc1*sin(13)+yc1*cos(13)+ye3-xe1*sin

26、(13)-ye1*cos(13)-ya1)2-(xc1-xd1)2-(yc1-yd1)2;equ7=(xc1*cos(14)-yc1*sin(14)+xe4-xe1*cos(14)+ye1*sin(14)-xd1)2+(yc1*sin(14)+yc1*cos(14)+ye4-xe1*sin(14)-ye1*cos(14)-ya1)2-(xc1-xd1)2-(yc1-yd1)2;equ8=(xc1*cos(15)-yc1*sin(15)+xe5-xe1*cos(15)+ye1*sin(15)-xd1)2+(yc1*sin(15)+yc1*cos(15)+ye5-xe1*sin(15)-ye1*c

27、os(15)-ya1)2-(xc1-xd1)2-(yc1-yd1)2;a,b,c,d,xb1,xc1,yb1,yc1=solve(equ1, equ2, equ3, equ4, equ5, equ6, equ7, equ8, 12 ,13 ,14 ,15,xb1, xc1,yb1,yc1)s=solve(equ1,equ2,equ3,equ4,equ5)%, xb1,xc1,yb1, yc1,12 ,13 ,14 ,15)ansxb1=1390.235798xc1=1280.483561yb1=210.827903yc1=320.39217412=-0.19722213=-0.36128314

28、=-0.49043815=-0.6544982.adams建模 一基本機(jī)構(gòu)模型的建立啟動(dòng)adams/view程序1. 啟動(dòng)adams/view程序。 2. 在歡迎對話框，選擇；重力設(shè)置選擇 ；單位設(shè)置選擇。 3. 選擇ok按鈕。檢查的設(shè)置建模基本環(huán)境1. 檢查默認(rèn)單位系統(tǒng)在菜單選擇命令，顯示單位設(shè)置對話框，當(dāng)前的設(shè)置為mmks系統(tǒng)（mm，kg，n，sec，deg，h）。2. 設(shè)置工作柵格 在菜單，選擇命令，顯示設(shè)置工作柵格對框。 設(shè)置， x=y=，。 選擇ok按扭。3. 檢查重力設(shè)置 在菜單，選擇命令，顯示設(shè)置重力加速度對話框；當(dāng)前的重力設(shè)置應(yīng)該為x=0，y= -9.80665，z=0，gra

29、vity=on；選擇ok按鈕。機(jī)構(gòu)的建立 1. 點(diǎn)擊后，選擇其下面的，把網(wǎng)格縮小，這樣便于建立桿長。 2. 右鍵點(diǎn)擊，選擇在其下方的對話框中設(shè)置。3.右鍵點(diǎn)擊網(wǎng)格屏幕，在隨后出現(xiàn)的對話框中輸入a點(diǎn)的坐標(biāo)后，點(diǎn)擊，繼續(xù)在屏幕上點(diǎn)擊右鍵，輸入b點(diǎn)的坐標(biāo)，點(diǎn)擊，此時(shí)桿ab建立了。4再建立桿bc，右鍵點(diǎn)擊網(wǎng)格屏幕，鼠標(biāo)移到b點(diǎn)，待出現(xiàn)小圓圈后，左鍵點(diǎn)擊圓圈后移開，點(diǎn)擊右鍵后輸入c點(diǎn)的坐標(biāo)，點(diǎn)擊，此時(shí)桿bc也建立了。5再建立桿cd，右鍵點(diǎn)擊網(wǎng)格屏幕，鼠標(biāo)移到c點(diǎn)，待出現(xiàn)小圓圈后，左鍵點(diǎn)擊圓圈后移開，點(diǎn)擊右鍵后輸入d點(diǎn)的坐標(biāo)，點(diǎn)擊，此時(shí)桿cd桿建立。6再建立桿ce，右鍵點(diǎn)擊網(wǎng)格屏幕，鼠標(biāo)移到c點(diǎn)，待出現(xiàn)小

30、圓圈后，左鍵點(diǎn)擊圓圈后移開，點(diǎn)擊右鍵后輸入e點(diǎn)的坐標(biāo)，點(diǎn)擊，此時(shí)桿ce桿建立。7又因?yàn)闂Ubc與桿ce為一個(gè)整體，故需把桿bc與桿ce合并，操作如下：右鍵點(diǎn)擊，在出現(xiàn)的選擇鍵中選后，在網(wǎng)格屏幕中選擇桿bc與桿ce，可以看見它們顏色一樣了。8.加運(yùn)動(dòng)副桿ab與grand鉸接。在左邊的操作命令框中選后，在網(wǎng)格屏幕中依次點(diǎn)擊grand與桿ab，鼠標(biāo)移到grand與桿ab連接處a點(diǎn)，待出現(xiàn)小圓圈后，點(diǎn)左鍵，可看到，表明桿ab與grand已鉸接。桿bc與桿cd鉸接。在左邊的操作命令框中選后，在網(wǎng)格屏幕中依次點(diǎn)擊桿bc與桿cd，鼠標(biāo)移到桿bc與桿cd連接處，待出現(xiàn)小圓圈后，點(diǎn)左鍵，可看到，表明桿bc與桿cd

31、已鉸接。桿cd與grand鉸接。方法同桿ab與grand鉸接。到此機(jī)構(gòu)的 基本模型已建立完畢。附加構(gòu)件 本機(jī)構(gòu)主要關(guān)心的是e點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，在adams環(huán)境中，一般能表示的是桿件的重心處以及鉸鏈點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)情況。這里取力的大小為即可，用來代替受電弓弓頭的重力，其方向始終豎直向下，為方便模擬，我們用小球代替。在e點(diǎn)上所加的小球。其尺寸大小根據(jù)弓頭上的鉛直作用力及球的密度來計(jì)算。可查桿的材料密度，方法如下：右鍵點(diǎn)擊桿ab，出現(xiàn)如下菜單：左鍵點(diǎn)擊，得到對話框，在其中可看到，即材料的密度為=7.80110/m,又可查的重力加速度為9.806m/s.根據(jù)球的體積公式及密度公式可計(jì)算出球的半徑為。右擊，在隨后

32、出現(xiàn)的命令框中選擇后，在命令框中的下輸入球的半徑把鼠標(biāo)移到p點(diǎn)附近，待出現(xiàn)小圓圈后點(diǎn)左鍵即可。右擊，在隨后出現(xiàn)的命令框中選擇后，在在網(wǎng)格屏幕中選擇桿de和小球，待出現(xiàn)小圓圈后點(diǎn)左鍵即可。二驅(qū)動(dòng)方式的建模及運(yùn)動(dòng)仿真這里對兩個(gè)驅(qū)動(dòng)方式分別進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，然后根據(jù)仿真結(jié)果（主要是e點(diǎn)的速度特征）進(jìn)行比較，作出選擇。1風(fēng)缸直接驅(qū)動(dòng)的仿真桿件的設(shè)置。點(diǎn)擊，在下面的復(fù)選框中打鉤，在其下面的對話框中輸入桿的半徑。在網(wǎng)格屏幕中點(diǎn)右鍵，即可出現(xiàn)對話框，在其中輸入f點(diǎn)的位置，點(diǎn)屏幕上可看見桿gh的一端f點(diǎn)已確定，而另一端的g點(diǎn)還未定。右擊屏幕，繼續(xù)在中輸入g點(diǎn)的位置，點(diǎn)即可。點(diǎn)擊，把下面的半徑值改為，右擊屏幕，鼠標(biāo)移到桿fg的一端，待出現(xiàn)小圓圈后，點(diǎn)擊圓圈可得輔助桿的一端，右擊屏幕