1、 机械综合设计机械综合设计 I I 设计说明书设计说明书 设计题目：受电弓机构设计 2012 年 06 月 - 1 - 目 录 引言.3 1 选题背景选题背景 . 4 1.1 问题的提出 4 1.2 文献综述（即研究现状） 4 1.3 设计的技术要求及指标 5 2 机构选型机构选型 . 6 2.1 设计方案的提出 6 2.1.1 连杆机构 6 2.1.2 弓头机构 9 2.2 设计方案的确定 9 2.2.1 连杆机构 9 2.2.2 弓头机构 10 3 尺度综合尺度综合 . 10 3.1 机构关键尺寸计算 10 3.1.1 连杆机构 10 3.1.2 弓头机构 13 3.1.3 升弓杆角度的计
2、算15 3.2 机构关键尺寸优化16 4 受力分析受力分析 . 18 4.1 机构动态静力描述 18 4.1.1 机构的压力角进行分析 18 4.1.2 连杆机构的动态静力分析 18 4.1.3 对点 B,点 E 进行运动学分析. 19 4.2 机构动态静力变化曲线描述 20 4.2.1 连杆机构的传动角变化曲线 21 4.2.2 连杆机构的动态静力 22 5 机构建模机构建模 . 26 5.1 机构运动简图及尺寸标注 26 5.1.1 连杆机构 26 5.2 机构关键构件建模过程 27 5.2.1 弓头滑板机构 27 5.2.2 底座 29 5.2.3 主动杆 31 5.2.4 连架杆 32
3、 5.2.5 升弓杆 34 5.2.6 平衡杆 37 - 2 - 5.3 机构总体装配过程 38 5.3.1 受电弓爆炸图 38 5.3.2 受电弓机构装配图 39 6 机构仿真机构仿真40 6.1 机构仿真配置 40 6.2 机构仿真过程描述 41 6.3 仿真参数测量及分析 42 6.4 仿真中存在的不足 42 7 有限元分析有限元分析42 7.1 弓头机构的有限元分析 43 7.2 下臂杆机构的有限元分析 47 8 设计总结设计总结50 9 收获及体会收获及体会51 10 致谢致谢51 11 参考文献参考文献52 12 附附 录录52 - 3 - 引言 受电弓亦称集电弓（Pantogra
4、ph） ，亦有人称之为输电架，是一种让电气化 铁路车辆从高架电缆取得电力的设备的统称。动作原理： （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。 受电弓的种类主要有四种主要形式的： （1）双臂式，双臂式集电弓乃最传统的集电弓，亦可称“菱”形集电弓， 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
5、新出厂的铁路车辆，已改用单臂式集电弓；亦有部分铁路车辆从原有的双臂 式集电弓，改造为单臂式集电弓。 （2）单臂式，除了双臂式，其后亦有单臂式的集电弓，亦可称为“之”（Z） 字形的集电弓。此款集电弓的好处是比双臂式集电弓噪音为低。不过依各铁路车 辆制造厂的设计方式，在集电弓细部结构上可能会有些不同。 （3）垂直式，除了上述两款集电弓，还有某些集电弓是垂直式设计，亦可 称成“T”字形（亦叫作翼形）集电弓，其低风阻的特性特别适合高速行驶，以 减少行车时的噪音。所以此款集电弓主要用于高速铁路车辆。 （4）石津式，日本冈山电气轨道的第六代社长，石津龙辅 1951 年发明、又 称为“冈电式”、“冈轨式”。
6、 现主要针对目前普遍常用的单臂式受电弓进行了尺寸计算，校核，用 solidworks 对它进行了三维建模以及受力分析等等。 - 4 - 1 选题的背景选题的背景 1.11.1 问题的提出问题的提出 随着目前铁路技术的发展， 特别是中国的高铁技术在世界高铁技术的舞台上 扮演着越来越重要的角色，受电弓作为铁路技术技术中一项核心的技术，越来越 受到人们重视， 双臂式受电弓因保养成本较高， 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，因此人们对单臂式受电弓的 研究越来越深入。 在普通列车上使用的受电弓已经基本能满足我们运行使用的要求， 但是随着 我国铁路大提速的要求及高铁的日益发展， 实用与高速列车的受电弓就显得尤为 重要。而普通列车上的受电弓的性能并不能完全满足高速列车的需求。 因此，我们需要在结构尺寸，受力分析以及受电弓性能的稳定性上进行再次 研究与分析，从而构建出能够适合在高速列车上安装的受电弓模型，这也是本次 课程设计的立足点及最终目的。 1.21.2 文献综述文献综述 现在列车已经逐渐由内燃机车向电力机车发展转变，而在电力机车中，受电
