移動(dòng)式架車(chē)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、本科論文目 錄摘 要IAbstractII引言11 設(shè)計(jì)目標(biāo)21.1 研究的目的與意義21.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)31.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀31.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀42 設(shè)計(jì)要求62.1目前架車(chē)機(jī)方案的比較62.2動(dòng)車(chē)組的各參數(shù)分析72.2 成果要求93 設(shè)計(jì)方案113.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.2 架車(chē)機(jī)工作原理133.3絲桿螺母的選型163.3電機(jī)的選型203.4機(jī)架的設(shè)計(jì)203.4.1機(jī)架的總體尺寸203.4.2機(jī)架的受力分析213.4.3機(jī)架強(qiáng)度的驗(yàn)算233.5托架的設(shè)計(jì)243.5.1托架主軸的尺寸設(shè)計(jì)244架車(chē)機(jī)輔助裝置設(shè)計(jì)284.1托架橫移裝置的設(shè)計(jì)284.2安全保護(hù)裝置的設(shè)

2、計(jì)284.3架車(chē)機(jī)的移動(dòng)裝置305實(shí)物制作32結(jié) 論34致 謝38本科論文摘 要架車(chē)機(jī)是列車(chē)臨修庫(kù)、定修庫(kù)、架修庫(kù)中的基本設(shè)備。移動(dòng)式架車(chē)機(jī)是國(guó)內(nèi)外高速鐵路列車(chē)檢修維護(hù)基地最常見(jiàn)的重要設(shè)備。架車(chē)機(jī)的作用是在整列動(dòng)車(chē)組列車(chē)在不解編的情況下將車(chē)體同步架起，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)向架的更換，以及根據(jù)需要將車(chē)體同步舉升到任意的高度對(duì)其底部進(jìn)行檢修作用。由于不需要對(duì)動(dòng)車(chē)組列車(chē)進(jìn)行解編和編組作業(yè)，降低了作業(yè)時(shí)間，節(jié)約了檢修成本，提高了動(dòng)車(chē)組列車(chē)的利用率。隨著我國(guó)鐵路第六次大提速順利實(shí)施，以及客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)不斷的建成通車(chē)，國(guó)產(chǎn)CRH系列200-300km/h的動(dòng)車(chē)組列車(chē)已分批投入運(yùn)營(yíng)，并開(kāi)始進(jìn)入轉(zhuǎn)向架更換檢修期，且數(shù)量不斷增

3、加。采用何種方式安全高效地實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組列車(chē)的整體架車(chē)并且快速更換轉(zhuǎn)向架，保證動(dòng)車(chē)組列車(chē)運(yùn)營(yíng)的安全已成為當(dāng)務(wù)之急。移動(dòng)式同步架車(chē)機(jī)其優(yōu)點(diǎn)在于它的造價(jià)便宜，對(duì)于不同類(lèi)型的動(dòng)車(chē)組兼容性好，在使用過(guò)程中可移動(dòng)，使用時(shí)能靈活的控制數(shù)量。關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組；移動(dòng)式架車(chē)機(jī)；機(jī)架；承載能力AbstractThe lifting jack is the basic equipment of the train, and temporary repair in the frame. The mobile lifting jack is the most common and important equipment of

4、 high-speed railway train maintenance base at home and abroad. The lifting jack is in the entire column of EMU trains in group understand the bodywork is synchronous, can carry out steering frame replacement, and according to the need to be synchronized lifting body to an arbitrary height on the bot

5、tom maintenance role. Because it does not need to solve the train and marshalling operation, the operation time is reduced, the maintenance cost is saved, and the utilization rate of the train set is improved. With the smooth implementation of the sixth railway speed-up, and passenger dedicated line

6、 continuously opened to traffic, EMU train domestic CRH series 200-300km/h of the batches operational, and began to enter the bogie replacement and repair of the period, and the number is increasing. Which way to achieve the safety and efficiency of EMU train and the rapid replacement of bogie frame

7、, to ensure the safety of the train operation safety has become a priority. The utility model has the advantages that the utility model has the advantages of low cost, good compatibility with different types of motor cars, and can be used in the process of using.Key words: The EMU train；The mobile l

8、ifting jack；machine frame；carrying capacit引言近半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)都在努力進(jìn)行鐵路的技術(shù)裝備和現(xiàn)代化管理的研究，努力推進(jìn)鐵路運(yùn)輸技術(shù)的進(jìn)步，在很多方面取得了突破性的進(jìn)展。與此同時(shí)，隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)于出行條件、旅行環(huán)境的要求越來(lái)越高。高速鐵路的出現(xiàn)，無(wú)疑對(duì)鐵路復(fù)興產(chǎn)生了積極影響。從2008年我國(guó)第一批動(dòng)車(chē)組投運(yùn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)時(shí)間的線(xiàn)上運(yùn)行，大部分的動(dòng)車(chē)組列車(chē)都即將或者已經(jīng)進(jìn)入了三級(jí)以上的修程，而架車(chē)機(jī)對(duì)于動(dòng)車(chē)及三級(jí)修來(lái)說(shuō)，是一個(gè)必不可少的設(shè)備。在我國(guó)的動(dòng)車(chē)組檢修的初期，出于對(duì)于檢修設(shè)備安全性以及可靠性相關(guān)方面的考

9、慮，以及考慮到當(dāng)時(shí)我國(guó)在這方面發(fā)展的的實(shí)力，這些設(shè)備大部分都是依賴(lài)于從高鐵較為發(fā)達(dá)的國(guó)家進(jìn)口。本次設(shè)計(jì)的移動(dòng)式架車(chē)機(jī)參考了許多實(shí)際工程中使用的架車(chē)機(jī)資料，所有參數(shù)力求設(shè)計(jì)合理，更加貼近工程實(shí)際，提供了一種較為合理的移動(dòng)式架車(chē)機(jī)的的設(shè)計(jì)方法。1 設(shè)計(jì)目標(biāo)1.1 研究的目的與意義從1825年世界上第一輛實(shí)用火車(chē)出現(xiàn)，火車(chē)從最開(kāi)始的蒸汽機(jī)車(chē)到現(xiàn)在的動(dòng)車(chē)組列車(chē)，在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)使用了180多年。在這180多年的發(fā)展和使用的過(guò)程中，為全世界的客運(yùn)以及貨運(yùn)發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。隨著科技的日新月異，對(duì)于火車(chē)運(yùn)行要求也越來(lái)越高。列車(chē)的車(chē)體朝著安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高速以及重載等方向發(fā)展。這種條件下，也對(duì)列車(chē)

10、的檢修裝備提出了更高的要求。對(duì)于檢修裝備的高可靠性以及高效率性有了更加嚴(yán)格的要求。架車(chē)機(jī)作為列車(chē)檢修中的關(guān)鍵設(shè)備，在列車(chē)的庫(kù)檢中廣泛運(yùn)用，它的各方面的性能決定了對(duì)于列車(chē)檢修的質(zhì)量1。目前，鐵路運(yùn)輸行業(yè)進(jìn)入了飛躍式的發(fā)展階段，機(jī)車(chē)作為列車(chē)維修的必備設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于日檢、月檢段。 一套行車(chē)起重機(jī)可利用多個(gè)支承頭將單節(jié)或長(zhǎng)組多節(jié)車(chē)體提升至最多3米，方便轉(zhuǎn)向架和車(chē)輛底盤(pán)的維護(hù)和更換。 目前，常見(jiàn)的汽車(chē)類(lèi)型可分為兩大類(lèi): 固定型和移動(dòng)型。 固定式車(chē)廂機(jī)是專(zhuān)門(mén)為某類(lèi)車(chē)輛設(shè)計(jì)的車(chē)廂機(jī)，適用于列車(chē)維修的高頻率；移動(dòng)式架車(chē)機(jī)由于它可以按需求布置的特點(diǎn)，可以適用于不同類(lèi)型的列車(chē)類(lèi)型。高速動(dòng)車(chē)組為了使得在運(yùn)行過(guò)

11、程中的舒適度以及安全性，車(chē)要求密封嚴(yán)密，車(chē)廂之間的連接結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 因此，在一至三級(jí)的維修中，動(dòng)車(chē)組的列車(chē)儲(chǔ)存維修工作是不可拆卸的。 三級(jí)修復(fù)更換轉(zhuǎn)向架工作時(shí)，首先車(chē)體同步升起或移動(dòng)，拆除轉(zhuǎn)向架，然后再將好的轉(zhuǎn)向架裝配在車(chē)體上。我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)規(guī)模大，總公里數(shù)長(zhǎng)，線(xiàn)路的規(guī)定行使速度不同并且數(shù)量大，因此出現(xiàn)了多種型號(hào)的動(dòng)車(chē)組列車(chē)和轉(zhuǎn)向架。有時(shí)會(huì)在一個(gè)動(dòng)車(chē)維護(hù)基地內(nèi)出現(xiàn)多種不同的車(chē)型，因此對(duì)架車(chē)機(jī)的兼容性要求較高。動(dòng)車(chē)組有8輛編組方式和16輛編組方式，因此整個(gè)設(shè)備在橫向上要滿(mǎn)足不同編組長(zhǎng)度和不同類(lèi)型列車(chē)的長(zhǎng)度，還要滿(mǎn)足更換轉(zhuǎn)向架、運(yùn)輸拆卸部件和其他作業(yè)的要求，以避免框架單元與周?chē)Y(jié)構(gòu)的相互干擾，起

12、重機(jī)的上部空間要滿(mǎn)足橋式起重機(jī)的吊裝作業(yè)，下部空間在吊機(jī)安裝和兩側(cè)自由通過(guò)后有工作人員的下部拆裝作業(yè)空間。移動(dòng)式架車(chē)機(jī)每 4 臺(tái)為一個(gè)單元，多個(gè)架車(chē)機(jī)單元可以組成一組，滿(mǎn)足8節(jié)編組以及16節(jié)編組的動(dòng)車(chē)組列車(chē)的架車(chē)需求。架車(chē)機(jī)都可在地面任意移動(dòng)，以滿(mǎn)足不同車(chē)型對(duì)架車(chē)作業(yè)的需求。架車(chē)作業(yè)以前，工作作人員必須將轉(zhuǎn)向架從溝中的車(chē)體中分離出來(lái)。 移動(dòng)運(yùn)輸機(jī)操作靈活多變,對(duì)于不同型號(hào)的列車(chē)都能適應(yīng)，而且額定起升重量大，在國(guó)內(nèi)外的整體架車(chē)作業(yè)中使用范圍廣。尤以德國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等為代表。移動(dòng)式架車(chē)機(jī)缺點(diǎn)是在作業(yè)時(shí)效率低下，每組架車(chē)機(jī)在架車(chē)機(jī)作業(yè)之前，都需要工作人員對(duì)架車(chē)機(jī)進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)操作，而且它在工作工程中需要人

13、全程監(jiān)控。所以，移動(dòng)式架車(chē)機(jī)通常適用于作業(yè)量小或者車(chē)型較多的檢修庫(kù)。圖1.1移動(dòng)式架車(chē)機(jī)實(shí)物圖1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀目前我國(guó)現(xiàn)有高鐵里程位居世界第一，高速列車(chē)、動(dòng)車(chē)的數(shù)量增加，與此同時(shí)城市地鐵也快速發(fā)展，城市軌道交通車(chē)輛需求量也增多。上述情況使得高速列車(chē)、動(dòng)車(chē)、地鐵車(chē)輛的在維修檢測(cè)方便性方面提出一定要求。架修工程車(chē)維修作業(yè)大多需要移動(dòng)式架車(chē)機(jī)，方便維修、更換車(chē)體轉(zhuǎn)向架及其它部件、對(duì)車(chē)底部進(jìn)行檢測(cè)清理作業(yè)，避免了在修理棚內(nèi)開(kāi)挖狹長(zhǎng)陰暗地坑的必要，同時(shí)大幅提升了工作效率。目前，隨著機(jī)車(chē)車(chē)輛的現(xiàn)代化，國(guó)內(nèi)機(jī)車(chē)車(chē)輛的制造、檢修和維修逐漸接近國(guó)際水平。 在機(jī)車(chē)車(chē)輛的制造

14、、檢修和維護(hù)中，無(wú)地坑同步舉升機(jī)，俗稱(chēng)同步架車(chē)機(jī)車(chē)，已逐漸取代傳統(tǒng)的地坑式同步舉升機(jī)，為了更好地實(shí)現(xiàn)單節(jié)、雙節(jié)、多節(jié)車(chē)輛的舉升?，F(xiàn)有的同步車(chē)架機(jī)是由以車(chē)輛為單元、以車(chē)輛轉(zhuǎn)向架部分為單元的電機(jī)和計(jì)算機(jī)控制的車(chē)架機(jī)械單元組成的機(jī)械系統(tǒng)組成。 同步框架電機(jī)的框架機(jī)械單元數(shù)一般與單、雙、多節(jié)機(jī)車(chē)提升時(shí)的轉(zhuǎn)向架相同。 每個(gè)機(jī)械單元由蓋板單元、轉(zhuǎn)向架提升單元和車(chē)體提升單元組成。 在不需要提升機(jī)車(chē)時(shí)，采用蓋板單元覆蓋基坑內(nèi)的轉(zhuǎn)向架提升單元和車(chē)體提升單元，蓋板單元與地面平齊2。1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀綜合國(guó)內(nèi)外架車(chē)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，架車(chē)機(jī)的同步升降方式分以下幾種3：（1）氣缸同步控制升降的架車(chē)機(jī)：這種架車(chē)機(jī)的同步

15、升降由四個(gè)單獨(dú)作用的氣虹、兩個(gè)充氣閥、兩個(gè)節(jié)流閥、兩個(gè)排氣閥和連接管路組成。 在機(jī)架上，首先打開(kāi)充氣閥，經(jīng)過(guò)壓縮空氣通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入兩個(gè)平行的氣虹，兩個(gè)氣虹同時(shí)升起一端的車(chē)輛。 下車(chē)時(shí)，打開(kāi)排氣閥，氣虹在車(chē)輛自重下排出內(nèi)部壓縮空氣，車(chē)輛落回地面。 具有成本低、維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)，但是由于氣缸的經(jīng)常使用，氣缸會(huì)受到腐蝕或者磨損，使得它們的氣密性都不相同，所以它很難保證架車(chē)過(guò)程中的的同步率，而且這種架車(chē)方式也很不可靠。這種方式的同步精度較低，在10mm左右，而且在工作過(guò)程中需要有人值守，目前只有少量用于貨車(chē)架車(chē)中。（2）液壓同步控制升降的架車(chē)機(jī)：液壓油泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)油泵加壓后的液壓油通過(guò)油管到頂進(jìn)活

16、塞，通過(guò)活塞使得架車(chē)機(jī)進(jìn)行升降。在作業(yè)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)工人需要同時(shí)連上所有架車(chē)機(jī)的電源來(lái)確保它們可以同步升降，同步精度控制在8mm以?xún)?nèi)，如果在工作過(guò)程中出現(xiàn)某幾臺(tái)架車(chē)機(jī)升降不同步的情況，那么這時(shí)需要立即斷開(kāi)電源并進(jìn)行檢查。這種架車(chē)機(jī)由于其監(jiān)控裝置的缺失以及有液壓油有泄露的風(fēng)險(xiǎn)，所以目前已經(jīng)很少使用這種架車(chē)機(jī)了（3）機(jī)械同步控制升降的架車(chē)機(jī)：該類(lèi)型架車(chē)機(jī)的絲杠螺母機(jī)構(gòu)是使用軸連接的，即保證了同步升降的同時(shí)也滿(mǎn)足了機(jī)械鎖定，可以有效的防止列車(chē)翻車(chē)事故。它一般是通過(guò)主控臺(tái)來(lái)控制架車(chē)機(jī)的升降，并且通過(guò)監(jiān)視畫(huà)面來(lái)觀察架車(chē)機(jī)的工作情況。這樣的架車(chē)機(jī)不用控制就可以完成同步升降，并且精度很高，在2mm以?xún)?nèi)。但以這

17、種方式控制同步升降的架車(chē)機(jī)較為昂貴，是普通電動(dòng)移動(dòng)架車(chē)機(jī)的3-4倍。 由于其裝置是固定的，不需要人工進(jìn)行對(duì)位等工作，因此可靠性較高。同時(shí)，由于它的位置不能改變，所以它只能適應(yīng)一種車(chē)體。（4）電機(jī)同步控制升降的架車(chē)機(jī)：每臺(tái)架車(chē)機(jī)都由單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)其進(jìn)行升降，它的同步升降是由已經(jīng)編好碼的PLC控制器控制，這種架車(chē)機(jī)一般都為電動(dòng)式移動(dòng)架車(chē)機(jī)。架車(chē)機(jī)同步升降精度在5毫米以?xún)?nèi)。 與地坑式架車(chē)機(jī)相比，成本較低。 但是在完成任務(wù)之前需要做大量的準(zhǔn)備工作，例如，地面移動(dòng)和人工調(diào)整，所以說(shuō)這種架車(chē)機(jī)受人為影響較大，需要投入的人力成本較高，安全性較低。為了有較高的同步升降精度，所以會(huì)有較多的位置檢測(cè)裝置，而且控制

18、程序比較復(fù)雜。2 設(shè)計(jì)要求2.1目前架車(chē)機(jī)方案的比較目前市面上的架車(chē)方案有地坑式與移動(dòng)式兩種，兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。地坑式架車(chē)機(jī)如圖2.1所示，移動(dòng)式架車(chē)機(jī)如圖2.2所示。圖2.1地坑式架車(chē)機(jī)圖2.2移動(dòng)式架車(chē)機(jī)地坑式架車(chē)機(jī)與移動(dòng)式架車(chē)機(jī)相比，它的設(shè)備前期投入大，當(dāng)它是單一類(lèi)型的架車(chē)時(shí)，它的價(jià)格約為移動(dòng)式架車(chē)機(jī)的3倍4倍左右，若地坑式架車(chē)機(jī)可以兼容多種車(chē)體架車(chē)，它的各種設(shè)備價(jià)格大約為移動(dòng)式架車(chē)機(jī)價(jià)格的5倍6倍，如果兼容的車(chē)型變多、車(chē)與車(chē)之間的結(jié)構(gòu)參數(shù)差距變大，地坑式架車(chē)機(jī)與移動(dòng)式架車(chē)機(jī)的價(jià)格的差距也會(huì)更大。而在庫(kù)房的基礎(chǔ)設(shè)施等的建設(shè)上，對(duì)于移動(dòng)式架車(chē)機(jī)來(lái)說(shuō)，通常情況下檢修庫(kù)內(nèi)需要有通長(zhǎng)的軌道橋或

19、檢修地溝，但地坑式架車(chē)機(jī)只要按照轉(zhuǎn)向架的數(shù)量安置相應(yīng)的地坑，如果不考慮兼容多種車(chē)體，兩者在土建整體投資方面的相差不大。但對(duì)兼容多種車(chē)體的地坑式架車(chē)機(jī)來(lái)說(shuō)，它在土建基礎(chǔ)方面的投入將比移動(dòng)式架車(chē)機(jī)有很大程度的增加8。對(duì)于架車(chē)效率來(lái)說(shuō)，地坑式架車(chē)機(jī)相對(duì)于移動(dòng)式架車(chē)機(jī)而言所用的人力資源少，而移動(dòng)式架車(chē)機(jī)在作業(yè)之前需要進(jìn)行大量的對(duì)位等工作，所要的的人力資源較多，并且它作業(yè)消耗的時(shí)間也較多。以起升8輛編組的動(dòng)車(chē)組列車(chē)為例，若使用移動(dòng)式架車(chē)機(jī)，它所需的人力資源大概為使用地坑式架車(chē)機(jī)時(shí)的人數(shù)的4倍5倍。使用地坑式架車(chē)機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，設(shè)備固定，因此，車(chē)輛和架車(chē)機(jī)間的對(duì)位簡(jiǎn)單，架車(chē)作業(yè)、替換轉(zhuǎn)向架的工作時(shí)間短。使用

20、移動(dòng)式架車(chē)機(jī)更換轉(zhuǎn)向架時(shí)，轉(zhuǎn)向架和車(chē)體之間的對(duì)位操作復(fù)雜，尤其是對(duì)于動(dòng)車(chē)列車(chē)來(lái)說(shuō)，它們的轉(zhuǎn)向架的數(shù)量多而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝與拆卸不易，如果使用移動(dòng)式架車(chē)機(jī)替換整列轉(zhuǎn)向架，那么作業(yè)耗費(fèi)的時(shí)間大概是使用地坑式架車(chē)機(jī)的1.5倍2倍。2.2動(dòng)車(chē)組的各參數(shù)分析從表2.1中可以看出各型動(dòng)車(chē)組列車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)差距比較明顯，所以要求架車(chē)機(jī)擁有良好的兼容性，可以適應(yīng)以上4類(lèi)的動(dòng)車(chē)組列車(chē)。表2.1 動(dòng)車(chē)組參數(shù)車(chē)型編組型式列車(chē)總質(zhì)量/t車(chē)輛長(zhǎng)度/mm車(chē)體寬度/mm車(chē)輛定距/mm固定軸距/mm車(chē)輪直徑/mm相鄰輛車(chē)轉(zhuǎn)向架中心距/mm車(chē)體架車(chē)點(diǎn)CRH18輛420.4頭車(chē)：26950中間車(chē)：266003331190001

21、880027009157600枕梁中心線(xiàn)位置架車(chē)墊板CRH28輛345頭車(chē)：25700中間車(chē)：2500033801750025008607500枕內(nèi)580mm架車(chē)孔CRH38輛380頭車(chē)：25675中間車(chē)：2477532651737525009157450枕內(nèi)1145mm架車(chē)墊板CRH58輛451頭車(chē)：28050中間車(chē)：2590032001900027008906900枕內(nèi)1350mm架車(chē)墊板4類(lèi)動(dòng)車(chē)組列車(chē)的重量都不相同，其中最重的為CRH5型為451噸，所以架車(chē)機(jī)的單機(jī)額定起重能力應(yīng)該以CRH5型為準(zhǔn)。各型的車(chē)體寬度其中CRH2型最寬為3380mm，CRH5型最窄為3200mm，所以對(duì)于托頭

22、來(lái)說(shuō)，應(yīng)能橫向移動(dòng)，來(lái)適應(yīng)不同的車(chē)寬。由表2.1中所示，最重的動(dòng)車(chē)組列車(chē)為CRH5型，為451噸，一列動(dòng)車(chē)組列車(chē)為8節(jié)，共需要32個(gè)架車(chē)機(jī)，那么單臺(tái)架車(chē)機(jī)的舉升能力至少為14.1噸，根據(jù)起重機(jī)手冊(cè)中的介紹，推薦的最大舉升重量有16噸或者20噸，考慮到安全以及余量等問(wèn)題，架車(chē)機(jī)的單機(jī)額定舉升能力定為20噸。目前我國(guó)的動(dòng)車(chē)組列車(chē)共有4種，車(chē)寬、車(chē)體架車(chē)點(diǎn)等各不相同，所以如果架車(chē)機(jī)的托架只有單一一個(gè)形式的話(huà)，那么一種架車(chē)機(jī)只能用于一種動(dòng)車(chē)組列車(chē)，這對(duì)資源無(wú)疑是一種浪費(fèi)。對(duì)于這種情況，架車(chē)機(jī)的托架部分必須能夠做橫向運(yùn)動(dòng)，可以根據(jù)不同的車(chē)型來(lái)調(diào)節(jié)托架的位置，來(lái)適應(yīng)不同車(chē)型的不同車(chē)寬以及架車(chē)點(diǎn)。托架的橫向

23、移動(dòng)依靠的是托架橫移裝置，如圖2.3所示。1托頭； 2滾輪； 3減速器； 4手動(dòng)減速器； 5絲杠； 6螺母圖2.3托架橫移裝置架車(chē)機(jī)的托頭由上下滾輪支撐，并且能在滾輪上做橫向運(yùn)動(dòng)。橫向移動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)托頭在無(wú)載情況下橫向移動(dòng)，橫向移動(dòng)手柄可完成托架在承載狀態(tài)下橫向移動(dòng)。橫移手柄直接接在絲杠上，通過(guò)人力旋轉(zhuǎn)手柄來(lái)使架車(chē)機(jī)的托架進(jìn)行橫向移動(dòng)，電機(jī)通過(guò)帶動(dòng)齒輪的旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)絲杠的旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)托頭的橫向移動(dòng)。電動(dòng)移動(dòng)式同步架車(chē)機(jī)是一個(gè)高度自動(dòng)化的復(fù)雜系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備，需要有完備的電氣聯(lián)鎖保護(hù)功能以及故障故障監(jiān)測(cè)與恢復(fù)功能，以保證作業(yè)安全9。移動(dòng)式同步架車(chē)機(jī)有總控電鑰匙開(kāi)關(guān)、主升降上下限位、托頭橫向伸縮前后限

24、位、障礙物保護(hù)、同步超限、急停等多種保護(hù)裝置。主控計(jì)算機(jī)具備各種保護(hù)信息的提示功能，便于系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)與恢復(fù)。動(dòng)車(chē)組列車(chē)在進(jìn)行架車(chē)作業(yè)時(shí)，要求動(dòng)車(chē)組列車(chē)入庫(kù)后能夠準(zhǔn)確的開(kāi)到預(yù)定的位置停車(chē)。在現(xiàn)在的架車(chē)作業(yè)中，停車(chē)的位置精度要求較高，以往以人經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷停車(chē)位置的方法已經(jīng)不能適用于現(xiàn)在的情況，所以在架車(chē)作業(yè)時(shí)，需要一套激光測(cè)距定位裝置來(lái)輔助10，如圖2.4所示。圖2.4激光測(cè)距定位裝置示意圖激光測(cè)距儀安裝在由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的伸縮桿上，在動(dòng)車(chē)組入庫(kù)前，伸縮桿伸出到位，讓激光測(cè)距儀位于軌道中部的正上方，在不作業(yè)時(shí)，可方便的收回，不影響到軌道的通行能力。對(duì)CRH1型動(dòng)車(chē)組來(lái)說(shuō)，在首次使用激光測(cè)距裝置時(shí)，通電后

25、激光測(cè)距裝置就可以開(kāi)始工作。被測(cè)車(chē)體由左至右不斷運(yùn)動(dòng)，距離Lx的值時(shí)刻變化，當(dāng)被測(cè)量車(chē)體到達(dá)預(yù)定停車(chē)位置時(shí)，Lx=L1，激光測(cè)距儀的主控端會(huì)自動(dòng)根據(jù)主控計(jì)算機(jī)設(shè)定的車(chē)型，記下CRH1型動(dòng)車(chē)組所對(duì)應(yīng)的L1的值。在平常使用時(shí)，被測(cè)車(chē)體由左至右不斷移動(dòng)，距離Lx值隨著它的移動(dòng)而變化，激光測(cè)距裝置實(shí)時(shí)計(jì)算Lx- L1值，如果Lx-L1500 mm，那么顯示屏上則顯示EEE，即超過(guò)了預(yù)定停車(chē)位；若Lx-L1-500 mm，顯示屏顯示-，即未到預(yù)定停車(chē)位；如果-500 mmLx-L1500 mm，那么測(cè)距儀會(huì)提示司機(jī)與預(yù)定停車(chē)位的距離。對(duì)其余類(lèi)型的動(dòng)車(chē)組列車(chē)來(lái)說(shuō)，盡管列車(chē)頭車(chē)曲面形狀都不相同，但只需記下1

26、次相對(duì)應(yīng)的 L1的值，那么在平常使用時(shí)，激光測(cè)距裝置根據(jù)選擇的不同的車(chē)型，實(shí)時(shí)計(jì)算Lx-L1的值并在顯示屏上顯示出來(lái)，提示司機(jī)列車(chē)與預(yù)定停車(chē)位之間的距離11。這樣就提高了停車(chē)的準(zhǔn)確性。2.2 成果要求（1） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：1本；（2） 移動(dòng)式架車(chē)機(jī)的零件三維造型及裝配，電子文件，一套；（3） 移動(dòng)式架車(chē)機(jī)的所有非標(biāo)零件圖（標(biāo)準(zhǔn)CAD圖電子文件）電子文件：一套；（4） 移動(dòng)式架車(chē)機(jī)的裝配圖（標(biāo)準(zhǔn)CAD圖電子文件）：1張； （5） 相對(duì)最復(fù)雜的非標(biāo)零件打印圖紙：3張，A3圖幅；（6） 移動(dòng)式架車(chē)機(jī)的裝配圖打印圖紙：1張，A1；（7） 移動(dòng)式架車(chē)機(jī)實(shí)物模型：1件。3 設(shè)計(jì)方案3.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)架

27、車(chē)機(jī)是一種新概念、新結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用設(shè)備，它車(chē)體平動(dòng)穩(wěn)定和懸臂力在受力工況下較為惡劣，其主要組成部分是車(chē)架、底座、傳動(dòng)裝置、行走裝置和電子控制系統(tǒng)?？傮w結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。圖3.1 架車(chē)機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖（1）機(jī)架機(jī)架采用門(mén)式雙立柱的結(jié)構(gòu)，所有鋼板和型鋼表面都經(jīng)拋丸預(yù)涂底漆處理，并且在焊后經(jīng)由悶火消除內(nèi)應(yīng)力處理后，并經(jīng)過(guò)一體加工后在與底座焊接成型。架車(chē)機(jī)機(jī)架的強(qiáng)度剛度耐磨性等符合要求。頂部與傳動(dòng)裝置聯(lián)接采用止口螺栓，形成門(mén)式結(jié)構(gòu)，受力情況好，拆裝方便，維護(hù)與保養(yǎng)方便。（2）傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成，電機(jī)減速器直聯(lián)絲杠帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)螺母帶動(dòng)架車(chē)機(jī)托架進(jìn)行升降，傳動(dòng)構(gòu)造與原理簡(jiǎn)單

28、，噪音低，作業(yè)過(guò)程中吊掛體受力情況良好，維護(hù)保修方便。絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)采用了主螺母與安全螺母的雙螺母設(shè)計(jì)，兩螺母設(shè)計(jì)可以保證承載能力滿(mǎn)足要求，當(dāng)作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)意外例如主螺母磨損以及其它情況時(shí)，安全螺母將會(huì)承受所有的載荷以保證安全避免意外情況的發(fā)生。為了防止在電器控制失靈的情況下螺母突破行程限制遭到破壞，在絲杠上安裝有安全死擋環(huán)。絲杠的材質(zhì)是具有很高強(qiáng)度韌性的40CrNiMo。（3）托架托架的主要組成為左右主立板、主軸、托頭、托頭架、滾輪、主螺母、安全螺母等。在作業(yè)過(guò)程中左右主立板為重要的受力部件，它不僅自身受力并且它的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了滾動(dòng)輪以及主軸的受力模式，還影響滾動(dòng)輪對(duì)機(jī)架立柱的力的大小，因

29、此，把左右主立板的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)為鉤型的結(jié)構(gòu)以對(duì)滾動(dòng)輪組進(jìn)行分散，在最大程度上的改善左右主立板、滾動(dòng)輪、機(jī)架雙立柱、托頭、托頭架的受力狀態(tài)。托架裝在主螺母上并用螺栓固定，構(gòu)造緊湊，散熱良好，更換方便。（4）走行裝置走行裝置為3噸手動(dòng)液壓插車(chē)。如果需要移動(dòng)架車(chē)機(jī)工作，工作人員使用液壓叉車(chē)來(lái)移動(dòng)架車(chē)機(jī)到工作地點(diǎn)。（5） 托頭橫移系統(tǒng)架車(chē)機(jī)的托頭上裝有橫移裝置，由減速電機(jī)、絲杠、螺母等組成。為了保證架車(chē)機(jī)在負(fù)載情況下能夠進(jìn)行橫向的移動(dòng)，需要使車(chē)架與轉(zhuǎn)向架的對(duì)準(zhǔn)。調(diào)整方便，裝置安全性好。在作業(yè)過(guò)程中，能很好的實(shí)現(xiàn)車(chē)體的橫向移動(dòng)而車(chē)體不發(fā)生任何變化。橫移裝置中的限位系統(tǒng)的作用是為防止橫移過(guò)程中，絲杠螺母機(jī)

30、構(gòu)進(jìn)入死點(diǎn)而使得電氣及機(jī)械的損壞以及防止人手被擠傷。（6）電控系統(tǒng)本設(shè)計(jì)中的架車(chē)機(jī)在工作過(guò)程中成組使用，為聯(lián)動(dòng)移動(dòng)式架車(chē)機(jī)，4臺(tái)單體架車(chē)機(jī)為一組，32個(gè)單體架車(chē)機(jī)為一套，一套架車(chē)機(jī)便可以滿(mǎn)足一列整編的動(dòng)車(chē)組列車(chē)的舉升需要。一組架車(chē)機(jī)組由統(tǒng)一控制柜控制，可隨意移動(dòng)。 供電線(xiàn)路、控制線(xiàn)路等與控制柜之間的連接采用航空插頭連接，便于安裝單元移至其他檢修線(xiàn)路。 綜合控制柜的移動(dòng)方便靈活。 框架單元(共32個(gè)單框架單元)運(yùn)行時(shí)，每8個(gè)控制柜連接到另一個(gè)控制柜(以區(qū)分單個(gè)控制柜) ，然后連接8組連桿機(jī)構(gòu)。各組可以進(jìn)行單獨(dú)的操作，從而能夠進(jìn)行單組框架的操作，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)框架的要求。3.2 架車(chē)機(jī)工作原理先將整個(gè)列

31、車(chē)推送或自行運(yùn)行至整列架車(chē)機(jī)頂部,并使各個(gè)轉(zhuǎn)向架停放于整列架車(chē)機(jī)的對(duì)應(yīng)位置，也即整列架車(chē)機(jī)中與其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)向機(jī)舉升機(jī)構(gòu)上5。然后通過(guò)電氣控制系統(tǒng)同步集中控制,控制各個(gè)轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)構(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母副的螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)帶動(dòng)固設(shè)在絲桿螺母副的承載螺母上的輪對(duì)舉升橫梁而使輪對(duì)舉升臂上升至適合的高度。然后，將各個(gè)轉(zhuǎn)向架中與車(chē)體連接的部件拆卸，也即，將轉(zhuǎn)向架與車(chē)體連接的牽引拉桿、抗蛇形減震器、高度閥桿等部件和連接導(dǎo)線(xiàn)拆卸。再次利用電氣控制系統(tǒng)同步集中控制，通過(guò)控制各個(gè)車(chē)體舉升機(jī)構(gòu)的電機(jī)帶動(dòng)托頭上升至列車(chē)吊車(chē)位或頂車(chē)位的位置。如果此時(shí)托頭不與吊車(chē)位或頂車(chē)位水平縱向正對(duì)，通過(guò)行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)小車(chē)的輪對(duì)

32、在兩鋼軌中運(yùn)動(dòng)，也即沿列車(chē)的縱向前移或后退，使托頭與吊車(chē)位或頂車(chē)位正對(duì)對(duì)準(zhǔn),并伸入吊車(chē)位。再利用電氣和計(jì)算機(jī)同步集中控制,使各個(gè)轉(zhuǎn)向架舉升單元連同轉(zhuǎn)向架一起下降到地面，使轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)構(gòu)內(nèi)兼作鋼軌的支承縱向梁和與地面鋼軌對(duì)齊。此時(shí),整列車(chē)的各車(chē)體由與其對(duì)應(yīng)的車(chē)體舉升機(jī)構(gòu)支撐。通過(guò)控制各個(gè)車(chē)體舉升單元中的電機(jī)帶動(dòng)各個(gè)車(chē)體舉升臂繼續(xù)上升2.7m左右，以避免人工在車(chē)底下推轉(zhuǎn)向架時(shí)碰到底架上的設(shè)備，并保持該高度不變,直到檢修后的轉(zhuǎn)向架重新回位。人工推動(dòng)轉(zhuǎn)向架沿著支承縱向梁運(yùn)動(dòng)至地面鋼軌，并推送出列車(chē)車(chē)體底部。在轉(zhuǎn)向架滾動(dòng)前進(jìn)過(guò)程中，是利用車(chē)輪踏面接觸的方式通過(guò)轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)構(gòu)中的支承縱向梁和。當(dāng)檢修合格的

33、各個(gè)轉(zhuǎn)向架需要與車(chē)體重新組裝時(shí),先將各轉(zhuǎn)向架與按先前順序推送至車(chē)體底部對(duì)應(yīng)位置，各轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)構(gòu)在電氣和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制下，將轉(zhuǎn)向架舉升至離軌面適合人工操作高度范圍內(nèi)。同時(shí)利用車(chē)體舉升機(jī)構(gòu)將車(chē)體下降至便于和轉(zhuǎn)向架組裝的合適位置，進(jìn)行轉(zhuǎn)向架與對(duì)應(yīng)的車(chē)體的連接。當(dāng)連接完成后，使各轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)構(gòu)略升起，以便托頭從吊車(chē)位或抬車(chē)位離開(kāi)。隨后將各車(chē)體舉升機(jī)構(gòu)下降至地面。再下降各轉(zhuǎn)向架舉升機(jī)構(gòu)和列車(chē)至地面，此時(shí)整列動(dòng)車(chē)組就可出去了。每臺(tái)架車(chē)機(jī)都由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)來(lái)控制它的上升下降，在電動(dòng)機(jī)的軸端安裝有編碼器，它的目的是為了實(shí)現(xiàn)控制架車(chē)機(jī)的同步升降。它是使用PLC或者微機(jī)來(lái)實(shí)時(shí)采集編碼器所發(fā)出的脈沖

34、信號(hào)來(lái)控制每臺(tái)架車(chē)機(jī)的電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制架車(chē)機(jī)托頭的升降速度來(lái)實(shí)現(xiàn)近似的同步架車(chē)。一般情況下在每臺(tái)架車(chē)機(jī)旁都有單獨(dú)的一個(gè)控制箱，如圖3.2所示。這個(gè)控制想的的作用是控制單臺(tái)架車(chē)機(jī)的運(yùn)行并且實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)這臺(tái)架車(chē)機(jī)的托頭的高度，若出現(xiàn)兩臺(tái)架車(chē)機(jī)的托頭的高度差較大或者主控制柜發(fā)生故障時(shí)可通過(guò)每臺(tái)架車(chē)機(jī)單獨(dú)的控制柜對(duì)每臺(tái)架車(chē)機(jī)進(jìn)行控制，避免事故的發(fā)生。主控制柜是作業(yè)時(shí)所有的架車(chē)機(jī)的控制終端，實(shí)現(xiàn)了架車(chē)機(jī)的同步控制，如圖3.3所示。它的內(nèi)部主要是主斷路器、接觸器、繼電器、熔斷器來(lái)完成電機(jī)的配電及相關(guān)保護(hù)工作；核心部件為PLC，擁有手動(dòng)架車(chē)與自動(dòng)架車(chē)兩種方式。操作面板上設(shè)置有電壓、電流、高度的顯示以及

35、緊急停止、上升、下降、停止按鈕等，方便操作。電動(dòng)移動(dòng)式架車(chē)機(jī)的同步控制的精度在5mm內(nèi)。價(jià)格與機(jī)械同步地坑式架車(chē)機(jī)相比較來(lái)說(shuō)較為低廉，但當(dāng)它在架車(chē)時(shí)，需要地面移動(dòng)、對(duì)位等大量工作，人對(duì)它的影響較大，作業(yè)時(shí)需要人力較多，人力成本高，安全性較低；但移動(dòng)式架車(chē)機(jī)在使用過(guò)程中靈活，可兼容不同類(lèi)型的車(chē)體的架車(chē)需求；為了實(shí)現(xiàn)同步控制精度，需要較多位置檢測(cè)裝置，控制程序復(fù)雜。圖3.2 架車(chē)機(jī)控制箱圖3.3 架車(chē)機(jī)主控制柜3.3絲桿螺母的選型架車(chē)機(jī)在工作過(guò)程中，傳動(dòng)裝置作為架車(chē)機(jī)的主要機(jī)構(gòu)之一，它主要包括了主絲杠，出主傳動(dòng)螺母，安全螺母以及軸承等部件。架車(chē)機(jī)托頭的升降都是由絲杠螺母機(jī)構(gòu)來(lái)完成的為了保證傳動(dòng)過(guò)程

36、中的平穩(wěn)以及機(jī)車(chē)架車(chē)過(guò)程中的安全性，機(jī)構(gòu)中配有安全螺母來(lái)防止主傳動(dòng)螺母發(fā)生破壞而造成意外。而且在舉升過(guò)程中，由絲杠螺母機(jī)構(gòu)承載列車(chē)的全部重量，所以絲杠螺母的承載能力是重中之重。螺母機(jī)構(gòu)的主要失效形式為螺紋面磨損、螺桿斷裂、螺桿破碎或切斷、螺紋根部斷裂。一般來(lái)說(shuō)，螺絲和螺母機(jī)構(gòu)的主要尺寸12是通過(guò)耐磨性和強(qiáng)度計(jì)算來(lái)確定的。 因此，螺母機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要明確實(shí)際需要，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，然后確定螺母機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)。在架車(chē)舉升的過(guò)程中，為了保證絲杠螺母具有自鎖性，絲杠螺母采用單線(xiàn)梯形螺紋。絲杠螺母的尺寸確定13：由于是單線(xiàn)螺紋，所以螺距P=導(dǎo)程S，架車(chē)機(jī)托架的升降運(yùn)動(dòng)的速度為150mm/min=0

37、.0025m/s，許用壓強(qiáng)P=15MPa，按耐磨性計(jì)算絲杠螺紋的中徑，查表得=4 （3-1）式中：F-軸向力；p-螺距；-絲杠結(jié)構(gòu)系數(shù)；h-螺紋工作高度；P-許用壓強(qiáng)。梯形螺紋h=0.5p，d246.07mm，查表得：d=80mmp=s=10mmac=0.5H1=0.5p=5mmh3=H4=0.5p+ac=5.5mmd2=D2=d-0.5p=75mmd3=d-2h3=69mmR1MAX=r1max=0.25mmR2max=r2max=0.5mm螺母尺寸：D1=d-p=70mm,D2=d2=75mmD4=d+2ac=81mmH4=H1+ac=5.5mm驗(yàn)算分析：自鎖性驗(yàn)算：由于是單頭螺紋，則，s

38、=p=10mm；螺紋升角 （3-2）式中：s-導(dǎo)程；-螺紋中徑可得： （3-3）式中：-螺紋壓力角，=20；-當(dāng)量摩擦系數(shù)，鋼對(duì)青銅的當(dāng)量摩擦系數(shù)查表取0.09。因此：；所以絲杠螺母機(jī)構(gòu)的自鎖性可靠。絲杠螺母機(jī)構(gòu)的材料選用及強(qiáng)度驗(yàn)算：絲杠選用40CrNiMo,查表得s=860MPa，需用應(yīng)力，取=215MPa。螺紋摩擦力矩 （3-4）螺旋傳動(dòng)軸向支撐面的摩擦力矩 （3-5）式中：、-承壓面直徑；-當(dāng)量摩擦系數(shù)；代入mm，F(xiàn)=N，2.43，5.33到公式3-4中得：代入mm，mm，N到公式3-5中得：又由于： （3-6）代入，到公式3-6中得：絲杠強(qiáng)度的當(dāng)量應(yīng)力： （3-7）式中：F-螺桿所受的

39、正壓力；-螺桿所受的扭矩；-螺桿小徑代入N，到公式3-7中得：根據(jù)上述計(jì)算，所設(shè)計(jì)的絲杠符合強(qiáng)度要求。螺母強(qiáng)度驗(yàn)算14：由于螺母材料強(qiáng)度低于螺桿，故只計(jì)算螺母的螺紋強(qiáng)度，根據(jù)要求：絲杠螺母嚙合行程=1800mm；螺紋圈數(shù)n=180圈； （3-8） （3-9）式中：d-螺紋大徑；b-螺紋牙底寬度；n-螺母旋合長(zhǎng)度代入，圈，到公式3-8、3-9中得： 根據(jù)上述計(jì)算，所設(shè)計(jì)的螺母符合強(qiáng)度要求。穩(wěn)定性計(jì)算： （3-10） （3-11）式中：-螺桿的穩(wěn)定臨街載荷；E-螺桿材料的彈性模量，E=209Gpa；I-螺桿危險(xiǎn)截面的軸慣性矩，；-長(zhǎng)度系數(shù)；代入E=209GPa，到公式3-10、3-11中得：根據(jù)上

40、述計(jì)算，絲杠螺母機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性符合要求。絲杠螺母機(jī)構(gòu)的效率計(jì)算：絲杠與機(jī)架間用滑動(dòng)推力軸承，效率為0.95，2.43，5.33則， （3-12)3.3電機(jī)的選型已知需要的推力為2N，托架上升時(shí)的速度為v=0.0025m/s，N那么： (3-13)考慮中間還有減速器的以及其它的損耗，所以電機(jī)的額定功率選為2.2kW。3.4機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架的尺寸對(duì)于架車(chē)機(jī)的性能以及舉升過(guò)程的安全性有著直接的影響，所以機(jī)架的截面尺寸對(duì)于整機(jī)的性能有著決定性的影響。機(jī)架采用門(mén)式雙立柱形式，主立柱由型鋼外加支護(hù)板焊接成型，采用Q345-A材料。3.4.1機(jī)架的總體尺寸架車(chē)機(jī)作為列車(chē)檢修的最常用的設(shè)備這一，它的總體尺寸在檢修

41、過(guò)程中是關(guān)系到檢修過(guò)程中的列車(chē)的舉升高度以及在使用過(guò)程中的安全問(wèn)題，其中機(jī)架總體尺寸最關(guān)鍵的地方就在于架車(chē)機(jī)機(jī)架截面尺寸的設(shè)計(jì)，好的截面尺寸，不僅能夠更好的承載力，有更高的強(qiáng)度與剛度，并且擁有良好的穩(wěn)定性，而且能夠最大程度的減輕架車(chē)機(jī)的重量，減少架車(chē)機(jī)在移動(dòng)過(guò)程中的工作強(qiáng)度15。機(jī)架的總體尺寸由使用時(shí)的要求定出，其中托架的行程要求為1800mm。根據(jù)實(shí)際的要求，以及從查閱的資料中得出了機(jī)架的總體尺寸，其中架車(chē)機(jī)總高為3262mm,底座的寬為906mm，底座的長(zhǎng)為1320mm，底座的高為250mm。架車(chē)機(jī)的立柱高度為3030mm。圖3.4結(jié)構(gòu)圖機(jī)架的總體尺寸確定之后，架車(chē)機(jī)基本結(jié)構(gòu)也確定下來(lái)，架

42、車(chē)機(jī)上每個(gè)部件的尺寸也即有了確定的規(guī)格。3.4.2機(jī)架的受力分析機(jī)架按強(qiáng)度條件選擇型鋼截面，所需要的凈截面抗彎模量，其中： (3-14)托架和機(jī)架的受力如下圖所示，其中N：圖3.5 機(jī)架受力簡(jiǎn)圖根據(jù)圖中的受力進(jìn)行受力計(jì)算： (3-15) (3-16) (3-17) 根據(jù)上三個(gè)式子得出：?jiǎn)蝹€(gè)立柱受力： (3-18) (3-19) 代入，l=3050mm到公式3-14中得：按照剛度條件選取型鋼截面，其中查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得鋼的彈性模量E=206Gpa，=50mm，因此最小慣性矩： (3-20) 式中：I-對(duì)Y軸的慣性矩；P- 主立柱上的載荷； Q- S-主立柱的長(zhǎng)度； R- E-彈性模量；S- -許用

43、靜撓度代入，到公式3-20中得：根據(jù)型鋼表，架車(chē)機(jī)的立柱選用板厚為10mm的40a槽鋼，槽鋼的開(kāi)口一側(cè)加焊鋼板用以增加剛度。3.4.3機(jī)架強(qiáng)度的驗(yàn)算剛度是指零件在載荷作用下抵抗變形的能力，對(duì)于主立柱而言不能有過(guò)大的變形，剛度取決于材料的彈性模量。 強(qiáng)度是指零件在承受載荷和變形后，恢復(fù)原有形狀和抵抗斷裂的能力。 它是機(jī)械零件的基本能力，也是衡量零件質(zhì)量的重要指標(biāo)。通過(guò)對(duì)主立柱的強(qiáng)度以及剛度的驗(yàn)算來(lái)校核主立柱的尺寸是否符合設(shè)計(jì)的要求。根據(jù)上面所選用的型鋼截面尺寸對(duì)機(jī)架進(jìn)行剛度與強(qiáng)度的校核。主立柱的材料選用Q345，其=345MPa,=200MPa。 (3-21)式中：-主立柱受到的正應(yīng)力；M-主立

44、柱受到的力矩；-抗彎截面系數(shù)； -許用應(yīng)力 (3-22)式中：-主立柱受到的剪切應(yīng)力；F-主立柱受到的最大剪切力； S-主立柱的最大靜矩；-許用剪切應(yīng)力；I-慣性矩；-板厚代入，到公式3-21中得：代入，到公式3-22中得：由公式3-20得：根據(jù)上述的計(jì)算，架車(chē)機(jī)的主立柱符合設(shè)計(jì)的強(qiáng)度和剛度的要求。槽鋼的開(kāi)口一側(cè)焊接鋼板，以增加主立柱的強(qiáng)度與剛度。下面對(duì)于架車(chē)機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算：在最大剛度平面受彎的軋制的型鋼的穩(wěn)定性驗(yàn)算如下17： （3-23）式中：-主立柱的靜強(qiáng)度； -繞主立柱強(qiáng)軸的最大彎矩； -繞主立柱強(qiáng)軸彎曲所確定的梁側(cè)向屈曲穩(wěn)定系數(shù)； -主立柱最大抗彎截面系數(shù)；代入，到公式3-23中得

45、：根據(jù)上述公式中得到數(shù)據(jù)，主立柱的穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)要求。3.5托架的設(shè)計(jì)托架作為承載列車(chē)重量的主要裝置，其重要性不言而喻，而對(duì)于托架而言托架的主軸是承受載荷的關(guān)鍵，當(dāng)架車(chē)機(jī)在舉升車(chē)體的過(guò)程中，托架主軸可視為一個(gè)純彎梁。主軸在架車(chē)機(jī)作業(yè)過(guò)程中，受力復(fù)雜，但是它主要受到機(jī)架對(duì)它的反力，次要的受力比如說(shuō)在舉升過(guò)程中受到的摩擦力所產(chǎn)生的力矩等18。3.5.1托架主軸的尺寸設(shè)計(jì)托架主軸作為托架的主要受力部件，它的結(jié)構(gòu)尺寸直接關(guān)系到在架車(chē)作業(yè)中的安全性與穩(wěn)定性，它的主要受力形式為受彎，所以它的主要失效形式為彎曲變形，所以在這里我主要對(duì)主軸的強(qiáng)度與剛度進(jìn)行分析，根據(jù)其強(qiáng)度與剛度的要求來(lái)確定主軸的主要尺寸，再根

46、據(jù)實(shí)際的需要來(lái)確定出主軸的相關(guān)尺寸參數(shù)。將托架主軸進(jìn)行受力簡(jiǎn)化分析以后，將其視為一個(gè)兩邊固定，兩端受力的一個(gè)梁，在這里主要對(duì)它的強(qiáng)度進(jìn)行分析，最后確定它的最小直徑。圖3.6托架后視示意圖圖3.7 托架左視示意圖在機(jī)架的設(shè)計(jì)計(jì)算中得到單邊的機(jī)架受力為。對(duì)于托架來(lái)說(shuō)與作用在主軸1與主軸2上，現(xiàn)在對(duì)主軸1進(jìn)行受力分析。對(duì)主軸1進(jìn)行受力簡(jiǎn)化分析，如下圖：圖3.8 受力分析其中；現(xiàn)在計(jì)算器支反力以及畫(huà)出彎矩圖：圖3.9 主軸1受力分析 （3-24） （3-25） （3-26）求解上述方程式得到：得到的主軸彎矩圖如下：圖3.10 彎矩圖從彎矩圖中得知，軸的中間一段各截面上的彎矩相等，都為： （3-27）對(duì)

47、軸的直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)：主軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其中 =370MPa； =0.49MPa；=343MPa。 （3-28）式中：-主軸的最小直徑；-主軸受到的最大彎矩；-彎曲疲勞極限計(jì)算得出：77.3mm,取d=80mm。主軸2與主軸1的受力相同，所以不再分析，主軸2的尺寸也和主軸1相同。4架車(chē)機(jī)輔助裝置設(shè)計(jì)架車(chē)機(jī)的輔助裝置對(duì)于架車(chē)機(jī)來(lái)說(shuō)具有重要意義，它能拓寬一種類(lèi)型架車(chē)機(jī)的適用范圍，通過(guò)調(diào)整托架的橫向位置來(lái)使架車(chē)機(jī)兼容不同類(lèi)型的動(dòng)車(chē)組列車(chē)。通過(guò)增設(shè)安全螺母來(lái)增強(qiáng)架車(chē)機(jī)在作業(yè)過(guò)程中的安全性，同時(shí)在托架上設(shè)置壓力傳感器，如果在架車(chē)過(guò)程中，發(fā)生列車(chē)兩側(cè)升降距離的不一致時(shí)，如果兩側(cè)的高低差過(guò)大時(shí)，就會(huì)

48、導(dǎo)致列車(chē)的傾覆，所以當(dāng)有這種情況產(chǎn)生時(shí)，就要要求架車(chē)機(jī)停止工作。對(duì)于架車(chē)機(jī)的縱向移動(dòng)，這里使用外購(gòu)的3噸移動(dòng)液壓叉車(chē)移動(dòng)19。4.1托架橫移裝置的設(shè)計(jì)為了能兼容多種型號(hào)的動(dòng)車(chē)組以及方便動(dòng)車(chē)組車(chē)體與轉(zhuǎn)向架的組裝和檢修，在架車(chē)機(jī)上裝有橫移電機(jī)和橫移手柄，如下圖所示。架車(chē)機(jī)的托架通過(guò)上下滾輪支托，并可以在滾輪上橫向移動(dòng)20。電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)托頭在無(wú)載荷情況下的橫向移動(dòng)，橫移手柄可實(shí)現(xiàn)托頭在承載狀態(tài)下橫向移動(dòng)。在無(wú)載情況下，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的托頭的最大橫移量為194 mm，在有載情況下由橫移手柄帶動(dòng)的托架的橫向移動(dòng)量為168 mm。1托頭總成； 2電機(jī)橫向移動(dòng)螺母； 3手動(dòng)橫向移動(dòng)螺母； 4托架滾動(dòng)輪；5橫

49、向移動(dòng)手柄；6電動(dòng)機(jī)；7托架圖4.1 架車(chē)機(jī)托架橫移裝置示意4.2安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)架車(chē)機(jī)托架托頭的舉升動(dòng)作是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)來(lái)完成的，每臺(tái)架車(chē)機(jī)受載的均勻性，直接關(guān)系到架車(chē)過(guò)程中的安全。架車(chē)機(jī)中的安全螺母是架車(chē)機(jī)的安全保護(hù)裝置，以及在托頭上安裝的壓力傳感器。如果列車(chē)兩側(cè)的架車(chē)機(jī)未能同步工作，那么架車(chē)機(jī)的控制器上所顯示的壓力數(shù)值就不一致，那么此時(shí)架車(chē)機(jī)的控制裝置就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整，確保架車(chē)過(guò)程的安全21。裝置如下圖所示。1托頭；2絲杠； 3工作螺母； 4壓力傳感器； 5托頭載荷顯示器圖4.2智能數(shù)控器架車(chē)機(jī)的傳動(dòng)裝置是由減速器直聯(lián)帶動(dòng)的具有自鎖功能的梯形螺紋絲杠旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)螺母通過(guò)絲杠的

50、旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)，從而帶動(dòng)托架的上下移動(dòng)。絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作無(wú)噪聲，吊掛體受力狀態(tài)良好，維修方便。但是由于列車(chē)的自重施加的軸向力主要由絲杠和工作螺母承擔(dān)，螺母的螺紋表面壓力強(qiáng)，工件磨損嚴(yán)重，尤其是主螺母材質(zhì)硬度低，磨損嚴(yán)重，易損壞。 為了保證起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的安全，防止列車(chē)翻車(chē)事故的發(fā)生，在主螺母下面還安裝了一個(gè)安全螺母。 在正常操作過(guò)程中，安全螺母沒(méi)有裝載，只是隨著工作螺母上下移動(dòng)，工作螺母與安全螺母之間的間隙保持在4mm，安全螺母裝有接近傳感器，當(dāng)工作螺母磨損過(guò)度，工作螺母與安全螺母之間的間隙小于3mm 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器會(huì)發(fā)出預(yù)警，如果當(dāng)工作螺母發(fā)生破壞時(shí)，安全螺母就會(huì)承受所有的載

51、荷。此外架車(chē)機(jī)還擁有障礙物保護(hù)裝置，如下圖所示。架車(chē)機(jī)的托頭的升降運(yùn)動(dòng)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降絲杠并帶動(dòng)主螺母上下移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于如CRH2型這類(lèi)架車(chē)孔類(lèi)型的動(dòng)車(chē)組而言，在落車(chē)的過(guò)程中，若動(dòng)車(chē)組列車(chē)的車(chē)體落到轉(zhuǎn)向架后還在下降，那么托頭將被架車(chē)孔卡住。為了防止這種情況的發(fā)生保證架車(chē)過(guò)程的安全，障礙物保護(hù)裝置便產(chǎn)生了。工作螺母1與承受垂直載荷的托頭橫梁2 之間安裝有環(huán)形壓力傳感器3，螺母套5，擋塊4和托頭架橫梁連接組成環(huán)形空間，在它的內(nèi)部裝有環(huán)形壓力傳感器3，環(huán)形壓力傳感器3的輸出信號(hào)可輸至智能壓力表。托頭在下降的過(guò)程中，若托頭橫梁2 被障礙物卡住，如果工作螺母1還在下降，那么托頭橫梁2 與壓力傳感器3

52、就會(huì)分離，此時(shí)環(huán)形壓力傳感器3壓力減小，環(huán)形壓力傳感器3的輸出壓力小于智能壓力表設(shè)定的下限，智能壓力表將信號(hào)傳入主控計(jì)算機(jī)，預(yù)先設(shè)定好的程序便會(huì)控制整列架車(chē)機(jī)停機(jī)并報(bào)警，這樣便能防止架車(chē)機(jī)的托頭倍卡住24。1工作螺母； 2托頭橫梁； 3環(huán)形壓力傳感器； 4擋塊； 5螺母套圖4.3 障礙物保護(hù)裝置4.3架車(chē)機(jī)的移動(dòng)裝置架車(chē)機(jī)的移動(dòng)裝置為外購(gòu)的6噸手動(dòng)液壓叉車(chē)，如下圖所示。架車(chē)機(jī)的移動(dòng)方便快捷，在架車(chē)機(jī)不使用時(shí)可以把架車(chē)機(jī)方便的收攏起來(lái)。架車(chē)機(jī)需要移動(dòng)時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)的工作人員使用叉車(chē)將架車(chē)機(jī)移動(dòng)到預(yù)定的位置。在架車(chē)機(jī)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，也需要人力去移動(dòng)，所以在架車(chē)機(jī)作業(yè)之前需要大量的人力作業(yè)去移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)架車(chē)機(jī)。圖4

53、.4 手動(dòng)液壓叉車(chē)5實(shí)物制作鑒于材料、成本等因素，移動(dòng)式架車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)方案完成后，產(chǎn)品實(shí)物則需要用3D打印設(shè)備進(jìn)行制作。3D打印設(shè)備的原理就是把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層層制造出來(lái)。3D打印技術(shù)已經(jīng)較為成熟，能夠較為清晰的展示最終的整體模型效果，但是由于立式?jīng)_擊粉碎機(jī)的整體模型尺寸較大，綜合考慮展示效果以及成本問(wèn)題，在打印時(shí)要進(jìn)行整體模型進(jìn)行縮放。由于模型大多部分為殼體，所以縮放后的部件可能較薄，不足以支撐整體的重量，所以在打印時(shí)可以適當(dāng)?shù)貙?duì)縮放模型進(jìn)行修改，最好修改部位在整體內(nèi)部進(jìn)行，不得改變整體外形尺寸，具體實(shí)施方案如：適當(dāng)加厚某個(gè)部位板材的厚度，也可以在內(nèi)部打印支撐

54、柱的形式進(jìn)行。綜上所述，對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行3D打印，最終得到的3D打印模型如圖5.1所示。圖5.1 3D打印模型圖圖5.2 3D打印模型圖圖5.3 3D打印模型圖結(jié) 論從2008年我國(guó)第一批動(dòng)車(chē)組投運(yùn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)時(shí)間的線(xiàn)上運(yùn)行，大部分的動(dòng)車(chē)組列車(chē)都即將或者已經(jīng)進(jìn)入了三級(jí)以上的修程，而架車(chē)機(jī)對(duì)于動(dòng)車(chē)及三級(jí)修來(lái)說(shuō)，是一個(gè)必不可少的設(shè)備。在我國(guó)的動(dòng)車(chē)組檢修的初期，出于對(duì)于檢修設(shè)備安全性以及可靠性相關(guān)方面的考慮，以及考慮到當(dāng)時(shí)我國(guó)在這方面發(fā)展的的實(shí)力，這些設(shè)備大部分都是依賴(lài)于從高鐵較為發(fā)達(dá)的國(guó)家進(jìn)口。本文根據(jù)我國(guó)在架車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)上發(fā)展的資料中汲取經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)參考現(xiàn)在的架車(chē)設(shè)備，在現(xiàn)有的設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，本設(shè)計(jì)主要完成的工作如下：（1）對(duì)架車(chē)機(jī)的結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行了深入的分析并對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的動(dòng)車(chē)組