受电弓设计计算说明书

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2009年6月

目录

第1章 问题的提出 ........................................................................................................ 3 第2章 设计要求与设计数据 .......................................................................................... 4 第3章 机构选型设计..................................................................................................... 5

3.1 棱形机构 ..................................................................................................... 5 3.2 铰链四杆机构 .................................................................................................. 6 3.3 平行四边形机构 ................................................................................................ 6 3.4 双滑块机构 ..................................................................................................... 7 第4章 机构尺度综合..................................................................................................... 8 第5章 机构运动分析................................................................................................... 10

5.1 驱动方式的选择 ................................................................................................ 10

5.1.1 直接型驱动机构 ...................................................................................... 10 5.1.2 风缸活塞杆变转动后驱动机构 .............................................................. 12 5.1.3 齿轮齿条机构 ................................................................................... 13 5.2 运动仿真.......................................................................................................... 15 5.2.1 仿真 ...................................................................................................... 15 5.2.2传动机构的比较：.................................................................................... 16 5.3 机构运动分析： ............................................................................................ 17

5.3.1、P点的X方向上的偏移量与时间关系曲线图 ......................................... 17

5.3.2 P点的X方向位移和Y方向位移与时间的关系： .................................. 18 5.3.3 P点的速度与加速度与时间的关系曲线 ................................................... 18 5.4传动角验证 ........................................................................................................ 19 第6章 机构动力分析................................................................................................... 20

6.1整个机构动态静力分析 ...................................................................................... 20

6.2整个驱动过程中受力分析 ................................................................................... 23 6.3铰链点

A的受力情况 ....................................................................................... 23

6.4铰链点G和铰链点H的受力情况分析 ............................................................ 24 第7章 总 结 ............................................................................................................... 25

7.1 7.2结论 .................................................................................................................. 26 第8章 收获与体会 ........................................................................................................ 26 第9章 致谢................................................................................................................. 26 参考文献........................................................................................................................ 27 附录1 ............................................................................................................................ 28

10.1matlab源程序 ................................................................................................... 28 10.2 ADAMS建模 ..................................................................................................... 29

10.3Pro/E建模过程.................................................................................................. 34

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第1章 问题的提出

受电弓是电力机车、电动车辆从接触网导线上受取电流的一种受流装置。它通过绝缘子安装在电力机车、电动车辆的车顶上，当受电弓升起时，其滑板与接触网导线直接接触，从接触网导线上受取电流，通过车顶母线传送到机车内部，供机车使用。对于电力机车，要使机车与铁路电网保持良好的接触，保证列车安全稳定运行，电网的寿命足够长，就需要设计一种受电弓机构来把机车牵引电机与铁路电网连接起来。这就要求输送电力的受电弓在工作时满足以下要求：

（1） 受电弓升弓，接近电线的速度应较慢；受电弓收弓是离线的速度应较

快。以避免弓与高压线之间产生高压电弧，烧坏弓头及电线，影响安全。

（2） 又因高压线在重力作用下使得两电线杆之间的电线呈向下垂的趋势，

从而受电弓在机车运行中的高度也必须随其变化，要保持弓与导线良好的接触，就要求整个受电弓对机车的响应比较快。

（3） 随着现代社会的快速发展，列车也得朝着高速舒适的方向发展。这就

对受电弓的性能有更高的要求。

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第2章 设计要求与设计数据

设计要求：

(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,弓头摆动最大角位移不得超过5?。 (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。

图2?1 机构运动范围图

（4）收弓后，整个受电弓含风缸不超过下图虚线所示的1400?400mm区域。

如图2?1所示。 （5）最小的传动角大于或等于30?。

（6）垂直于速度方向上，最大尺寸不超过1200mm。

除此之外，还需注意的是：①受电弓升弓时，接近电线时的速度应较慢；受电弓收弓时离线的速度应较快。因为这样可避免弓线之间产生高压电弧，烧坏弓头及电线，影响弓线的接触性能。②整个受电弓对原动机的响应速度要快。因为沿铁路的电网线的高度是周期变化的，故受电工在机车运行的整个过程中的高度也必须随其变化，要保持弓线良好接触，就要整个受电工对原动机的响应速度比较快。

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