課程設(shè)計(jì)受電弓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、西南交通大學(xué)機(jī)械綜合設(shè)計(jì)I設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：受電弓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：20091347所在班級(jí)：車(chē)輛六班指導(dǎo)老師：何朝明2012年06月目錄引言.31選題背景41.1問(wèn)題的提出41.2文獻(xiàn)綜述（即研究現(xiàn)狀）41.3設(shè)計(jì)的技術(shù)要求及指標(biāo)52機(jī)構(gòu)選型62.1設(shè)計(jì)方案的提出62.1.1連桿機(jī)構(gòu)62.1.2弓頭機(jī)構(gòu)92.2設(shè)計(jì)方案的確定92.2.1連桿機(jī)構(gòu)92.2.2弓頭機(jī)構(gòu)103 尺度綜合103.1機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸計(jì)算103.1.1連桿機(jī)構(gòu)103.1.2弓頭機(jī)構(gòu)133.1.3 升弓桿角度的計(jì)算.153.2機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸優(yōu)化.164受力分析184.1機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力描述184.1.1機(jī)構(gòu)的壓力角進(jìn)行分

2、析184.1.2連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析184.1.3對(duì)點(diǎn)B,點(diǎn)E進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析194.2機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力變化曲線(xiàn)描述204.2.1連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角變化曲線(xiàn)214.2.2連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力225機(jī)構(gòu)建模265.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及尺寸標(biāo)注265.1.1連桿機(jī)構(gòu)265.2機(jī)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件建模過(guò)程275.2.1弓頭滑板機(jī)構(gòu)275.2.2底座295.2.3主動(dòng)桿315.2.4連架桿32升弓桿345.2.6平衡桿375.3機(jī)構(gòu)總體裝配過(guò)程385.3.1受電弓爆炸圖385.3.2受電弓機(jī)構(gòu)裝配圖396機(jī)構(gòu)仿真.406.1機(jī)構(gòu)仿真配置406.2機(jī)構(gòu)仿真過(guò)程描述416.3仿真參數(shù)測(cè)量及分析426.4仿真中存在的不足427

3、有限元分析.427.1弓頭機(jī)構(gòu)的有限元分析437.2下臂桿機(jī)構(gòu)的有限元分析478設(shè)計(jì)總結(jié).509收獲及體會(huì).5110致謝.5111參考文獻(xiàn).5212 附 錄.52引言受電弓亦稱(chēng)集電弓（Pantograph），亦有人稱(chēng)之為輸電架，是一種讓電氣化鐵路車(chē)輛從高架電纜取得電力的設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)。動(dòng)作原理：（1） 升弓：壓縮空氣經(jīng)電空閥均勻進(jìn)入傳動(dòng)氣缸，氣缸活塞壓縮氣缸內(nèi)的降弓彈簧，此時(shí)升弓彈簧使下臂桿轉(zhuǎn)動(dòng)，抬起上框架和滑板，受電弓勻速上升，在接近接觸線(xiàn)時(shí)有一緩慢停滯，然后迅速接觸接觸線(xiàn)。（2） 降弓：傳動(dòng)氣缸內(nèi)壓縮空氣經(jīng)受電弓緩沖閥迅速排向大氣，在降弓彈簧作用下，克服升弓彈簧的作用力，使受電弓迅速下降，脫離

4、接觸網(wǎng)。受電弓的種類(lèi)主要有四種主要形式的：（1）雙臂式，雙臂式集電弓乃最傳統(tǒng)的集電弓，亦可稱(chēng)“菱”形集電弓，因其形狀為菱形。但現(xiàn)因保養(yǎng)成本較高，加上故障時(shí)有扯斷電車(chē)線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，目前部分新出廠(chǎng)的鐵路車(chē)輛，已改用單臂式集電弓；亦有部分鐵路車(chē)輛從原有的雙臂式集電弓，改造為單臂式集電弓。（2）單臂式，除了雙臂式，其后亦有單臂式的集電弓，亦可稱(chēng)為“之”（Z）字形的集電弓。此款集電弓的好處是比雙臂式集電弓噪音為低。不過(guò)依各鐵路車(chē)輛制造廠(chǎng)的設(shè)計(jì)方式，在集電弓細(xì)部結(jié)構(gòu)上可能會(huì)有些不同。（3）垂直式，除了上述兩款集電弓，還有某些集電弓是垂直式設(shè)計(jì)，亦可稱(chēng)成“T”字形（亦叫作翼形）集電弓，其低風(fēng)阻的特性特別適合高速

5、行駛，以減少行車(chē)時(shí)的噪音。所以此款集電弓主要用于高速鐵路車(chē)輛。（4）石津式，日本岡山電氣軌道的第六代社長(zhǎng)，石津龍輔1951年發(fā)明、又稱(chēng)為“岡電式”、“岡軌式”?，F(xiàn)主要針對(duì)目前普遍常用的單臂式受電弓進(jìn)行了尺寸計(jì)算，校核，用solidworks對(duì)它進(jìn)行了三維建模以及受力分析等等。1 選題的背景1.1 問(wèn)題的提出隨著目前鐵路技術(shù)的發(fā)展，特別是中國(guó)的高鐵技術(shù)在世界高鐵技術(shù)的舞臺(tái)上扮演著越來(lái)越重要的角色，受電弓作為鐵路技術(shù)技術(shù)中一項(xiàng)核心的技術(shù)，越來(lái)越受到人們重視，雙臂式受電弓因保養(yǎng)成本較高，加上故障時(shí)有扯斷電車(chē)線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，目前部分新出廠(chǎng)的鐵路車(chē)輛，已改用單臂式受電弓，因此人們對(duì)單臂式受電弓的研究越來(lái)越深入

6、。在普通列車(chē)上使用的受電弓已經(jīng)基本能滿(mǎn)足我們運(yùn)行使用的要求，但是隨著我國(guó)鐵路大提速的要求及高鐵的日益發(fā)展，實(shí)用與高速列車(chē)的受電弓就顯得尤為重要。而普通列車(chē)上的受電弓的性能并不能完全滿(mǎn)足高速列車(chē)的需求。因此，我們需要在結(jié)構(gòu)尺寸，受力分析以及受電弓性能的穩(wěn)定性上進(jìn)行再次研究與分析，從而構(gòu)建出能夠適合在高速列車(chē)上安裝的受電弓模型，這也是本次課程設(shè)計(jì)的立足點(diǎn)及最終目的。1.2 文獻(xiàn)綜述現(xiàn)在列車(chē)已經(jīng)逐漸由內(nèi)燃機(jī)車(chē)向電力機(jī)車(chē)發(fā)展轉(zhuǎn)變，而在電力機(jī)車(chē)中，受電弓的作用是顯而易見(jiàn)的：受電弓是列車(chē)接受來(lái)自電網(wǎng)電能的部件，安裝在機(jī)車(chē)或動(dòng)車(chē)的車(chē)頂上，它是通過(guò)弓頭上的導(dǎo)電滑板與電網(wǎng)接觸受電來(lái)發(fā)揮作用的。正因?yàn)槭茈姽闹匾?/p>

7、作用，所以對(duì)它的研究也一直沒(méi)有停止，國(guó)內(nèi)外多年來(lái)一直都有專(zhuān)業(yè)人士在從事受電弓的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。對(duì)于高速受電弓，除了與普通受電弓相同的諸如磨耗小，可靠性高，運(yùn)營(yíng)和維修費(fèi)較低的一般技術(shù)要求外，還應(yīng)該具有以下更為嚴(yán)格的特點(diǎn)：（1） 受流可靠。列車(chē)運(yùn)行速度提高后，受電弓沿接觸網(wǎng)導(dǎo)線(xiàn)移動(dòng)的速度大大加快，接觸網(wǎng)與受電弓的接觸特性更加復(fù)雜。因此要求受電弓在高速滑動(dòng)時(shí)受流可靠，即要求離線(xiàn)率小，接觸壓力盡可能保持恒定。（2） 受電弓重量需要降低。運(yùn)行中受電弓會(huì)隨著接觸導(dǎo)線(xiàn)不平順而上下波動(dòng)，高速運(yùn)動(dòng)將使這種運(yùn)動(dòng)加劇，從而影響受流質(zhì)量。由于弓-網(wǎng)接觸壓力與受電弓靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性直接相關(guān)，因此，對(duì)于高速受電弓，在保證強(qiáng)

8、度和剛度的前提下，應(yīng)降低受電弓運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量，從而減小運(yùn)動(dòng)慣性力，保證弓-網(wǎng)接觸良好。（3） 良好的空氣動(dòng)力學(xué)性能。高速列車(chē)運(yùn)行時(shí)所受的空氣阻力較常規(guī)列車(chē)大很多。安裝在車(chē)頂?shù)氖茈姽擒?chē)體突出部分，必須采取相關(guān)措施提高受電弓空氣動(dòng)力學(xué)性能，即減小空氣動(dòng)力學(xué)作用對(duì)受流的影響，減小空氣阻力和氣動(dòng)噪聲。（4） 采用單弓受流。理論計(jì)算和實(shí)際運(yùn)用表明，基于減小空氣阻力、噪聲，避免接觸網(wǎng)波動(dòng)的角度出發(fā)，現(xiàn)代高速列車(chē)應(yīng)該采用單弓受流。目前我們CRH系列動(dòng)車(chē)組所采用的是DSA250型受電弓（如下圖），該受電弓采用輕量化優(yōu)質(zhì)材料，具有良好的機(jī)械和動(dòng)力學(xué)性能，受電弓滑板采用純硬碳材料，對(duì)接觸網(wǎng)起到保護(hù)作用。圖1.2

9、.1 DSA250型受電弓上面提出了很多的高速受電弓的設(shè)計(jì)要求，所以在設(shè)計(jì)時(shí)候應(yīng)進(jìn)行更為嚴(yán)格的分析計(jì)算，本為提出幾種受電弓的設(shè)計(jì)方案并最終采用了目前應(yīng)用廣泛的單臂受電弓的連桿機(jī)構(gòu)，之后對(duì)其重新進(jìn)行了主動(dòng)件的選取及尺寸的設(shè)計(jì)（包括升弓機(jī)構(gòu)和平衡桿機(jī)構(gòu)）。1.3設(shè)計(jì)的技術(shù)要求及指標(biāo)為了能夠在結(jié)構(gòu)尺寸，受力分析以及受電弓性能的穩(wěn)定性上進(jìn)行研究與分析，從而構(gòu)建出能夠適合在高速列車(chē)上安裝的受電弓模型，我們所設(shè)計(jì)的受電弓必須滿(mǎn)足以下的要求：1， 進(jìn)行仿真時(shí)各部分動(dòng)作連續(xù)，結(jié)構(gòu)緊密，能夠連續(xù)的完成升弓和降弓的動(dòng)作。2， 在升弓和降弓，弓頭偏離所設(shè)計(jì)的理想軌跡的距離不宜過(guò)大，弓頭的最大角位移也不得太大。3，

10、為了達(dá)到效率最大，節(jié)約能源的目的，弓頭的傳動(dòng)角必須合理（最好大于或等于30°）。4， 為了使受電弓維修方便，便于安裝，節(jié)約原材料的目的，要讓設(shè)計(jì)的受電弓結(jié)構(gòu)盡可能的簡(jiǎn)單。5， 為使受電弓的結(jié)構(gòu)盡可能的簡(jiǎn)單，應(yīng)使受電弓的自由度只有一個(gè)。6， 受電弓的整個(gè)工作過(guò)程應(yīng)該安全可靠。2 機(jī)構(gòu)選型2.1 設(shè)計(jì)方案的提出連桿機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu)是整個(gè)受電弓設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)的作用是：在升弓和降弓的過(guò)程當(dāng)中，讓受電弓的弓頭能夠平穩(wěn)的上下運(yùn)動(dòng)，而且要使弓頭在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中的理想軌跡始終是一條豎直的直線(xiàn)，而且能夠穩(wěn)定在最高點(diǎn)保持不動(dòng)，上下偏差要盡可能的小，而且要保證弓頭的角位移偏差也要盡可能的小。因此

11、對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的要求是：1， 盡量保證弓頭的軌跡為一條豎直的直線(xiàn)，而且要讓弓頭的角偏差也要盡可能小，都在誤差允許范圍內(nèi)。2， 連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要盡可能的簡(jiǎn)單，而且尺寸也要盡可能的?。ú徽加密?chē)頂?shù)目臻g，而且安裝維修方便，節(jié)約資源）。3， 要是連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角大于或等于30度。根據(jù)上面的要求，可以設(shè)計(jì)出不同的連桿機(jī)構(gòu)：方案一：平面RR開(kāi)鏈機(jī)械臂圖2.1.1 平面RR開(kāi)鏈機(jī)械臂工作原理：平面RR開(kāi)鏈機(jī)械臂工作時(shí)，下桿作圓周運(yùn)動(dòng)，而上桿作搖擺運(yùn)動(dòng)，下桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，確保上桿的運(yùn)動(dòng)軌跡在圖中所畫(huà)的中心線(xiàn)軌跡上作豎直運(yùn)動(dòng)。優(yōu)缺點(diǎn)：平面RR開(kāi)鏈機(jī)械臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用的空間小，但在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于桿的支少，容易發(fā)生上下的偏離

12、，不容易在最高點(diǎn)穩(wěn)定，而且在列車(chē)高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中容易發(fā)生角偏轉(zhuǎn)，從而有角位移。方案二：滑塊連桿組合機(jī)構(gòu)圖2.1.2滑塊連桿組合機(jī)構(gòu)工作原理：當(dāng)2桿作為主動(dòng)件，整體結(jié)構(gòu)都會(huì)向上并且向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)7桿的長(zhǎng)度不能改變，則會(huì)讓5和6桿慢慢的在鉸鏈處產(chǎn)生一個(gè)角度，此時(shí)中間四邊形水平對(duì)角線(xiàn)就會(huì)變短。即CD的長(zhǎng)度就會(huì)變短，會(huì)使弓頭上升，且行程為豎直向下的直線(xiàn)。優(yōu)缺點(diǎn)：這種結(jié)構(gòu)能夠在受電弓的頂部保持穩(wěn)定的，因而不容易在列車(chē)高速運(yùn)行當(dāng)中保持固定不變，而且能夠使弓頭的運(yùn)動(dòng)軌跡保持為一條直線(xiàn)，但是美中不足的是該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜連桿較多，在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中比較困難。方案三：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)圖2.1.3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作原理：當(dāng)

13、滑塊沿著傾斜的軌道運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，在曲柄和連架桿的運(yùn)動(dòng)的配合下，可以讓弓頭得軌跡在圖中中心線(xiàn)的的軌跡下作豎直的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而保證弓頭的軌跡是豎直直線(xiàn)。優(yōu)缺點(diǎn)：當(dāng)受電弓不工作的時(shí)候，也就是當(dāng)弓頭收起來(lái)的時(shí)候，占用的空間比較大，而且由于滑塊的軌跡是傾斜的，因此需要額外的構(gòu)建去固定，這樣比較麻煩。方案四：鉸鏈三桿機(jī)構(gòu)圖2.1.4 鉸鏈三桿機(jī)構(gòu)工作原理：桿3為主動(dòng)件，桿3運(yùn)動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中，帶動(dòng)桿2向右運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)桿1的緩慢的上下運(yùn)動(dòng)，從而保證弓頭的軌跡為豎直直線(xiàn)。優(yōu)缺點(diǎn)：鉸鏈三桿機(jī)構(gòu)能夠確保弓頭在最高點(diǎn)能穩(wěn)定下來(lái)，因?yàn)闂U3對(duì)桿1有一個(gè)支持的作用，另外桿2對(duì)桿1有一個(gè)固定防止桿1產(chǎn)生角度偏轉(zhuǎn)的作用，另外，這

14、種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，不占用空間。2.1.2 弓頭的設(shè)計(jì)弓頭是受電弓中另外一個(gè)重要的構(gòu)件，弓頭的作用是：使列車(chē)在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程當(dāng)中始終保持與導(dǎo)線(xiàn)的接觸。因此對(duì)弓頭設(shè)計(jì)的要求是：1,減少弓頭和導(dǎo)線(xiàn)的磨損，由于在摩擦過(guò)程當(dāng)中，滾動(dòng)摩擦的摩擦系數(shù)比滑動(dòng)摩擦系數(shù)要小，因此采用小滾輪結(jié)構(gòu)。2,為了保護(hù)弓頭在運(yùn)動(dòng)中盡可能的不受到外面的因數(shù)的干擾，我們?cè)诠^的上面加了一個(gè)小蓋，算是一個(gè)小小的創(chuàng)新的，同時(shí)能夠防止滑輪在受到雨水，露水等等因數(shù)的作用而發(fā)生腐蝕和生銹。我們采用的結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖2.1.5 弓頭機(jī)構(gòu)2.2 設(shè)計(jì)方案的確定連桿機(jī)構(gòu)方案一設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但結(jié)構(gòu)占用空間大，而且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)中不容易保持穩(wěn)定。方案二

15、，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在運(yùn)動(dòng)當(dāng)中各個(gè)鉸鏈點(diǎn)容易發(fā)生磨損，容易破壞，維修比較困難。方案三，結(jié)構(gòu)占用空間大，而且傾斜導(dǎo)軌不是很容易確定。方案四，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且在運(yùn)動(dòng)中能夠保持很好的穩(wěn)定，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此就選方案四。2.2.2弓頭 弓頭的設(shè)計(jì)選圖中所示的結(jié)構(gòu)。3尺度綜合3.1機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸計(jì)算3.1.1連桿機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸計(jì)算圖3.1.1 連桿機(jī)構(gòu)圖以AB為原動(dòng)件分析，則這個(gè)連桿機(jī)構(gòu)是一個(gè)二級(jí)桿組。由于在桿AB繞A點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，CD桿繞點(diǎn)D旋轉(zhuǎn)，而又桿AB和桿CD的距離始終保持不變,而A點(diǎn)，D點(diǎn)與機(jī)架固結(jié)?？梢愿鶕?jù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，找出運(yùn)動(dòng)約束條件建立約束方程。CD桿，AB桿的運(yùn)動(dòng)約束方程分別是： 另外，又由于E點(diǎn)在豎

16、直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)，因此E點(diǎn)的坐標(biāo)E點(diǎn)的軌跡來(lái)求出的，然后可利用E點(diǎn)建立位移矩陣來(lái)求出點(diǎn)B和點(diǎn)C的坐標(biāo)。 位移矩陣為：利用位移矩陣建立點(diǎn)B和點(diǎn)D與位移矩陣的關(guān)系：在上面方程中所有的變量都是未知數(shù)，由于上面的方程為非線(xiàn)性方程組，求解繁瑣，且點(diǎn)E的坐標(biāo)為未知量，而且存在點(diǎn)E軌跡及運(yùn)動(dòng)方程的最優(yōu)化問(wèn)題，所不能一次計(jì)算出所有未知量。為解決該問(wèn)題，可更具根據(jù)實(shí)際工況取點(diǎn)E的五個(gè)坐標(biāo)，為 并且根據(jù)實(shí)際情況可以認(rèn)為A點(diǎn)，D點(diǎn)的坐標(biāo)確定，分別為。這樣方程的未知數(shù)只有：，一共八個(gè)未知數(shù)可以進(jìn)行求解。采用逆向設(shè)計(jì)的方法，先確定設(shè)計(jì)的尺寸，然后利用仿真軟件直接模擬出點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)軌跡，或者matlab軟件解出上面的方程；對(duì)點(diǎn)E

17、的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，并驗(yàn)證是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 首先，根據(jù)連桿機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況以及我們的設(shè)計(jì)要求，我們E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及誤差允許的范圍，我們初步假設(shè)點(diǎn)E的五個(gè)位置分別為：然后再根據(jù)點(diǎn)A和點(diǎn)D在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的位置始終不變，結(jié)合實(shí)際我們假設(shè)點(diǎn)A,點(diǎn)D的坐標(biāo)為：根據(jù)上面的假設(shè)可以求出未知數(shù)的值。在上面的矩陣乘法運(yùn)算中，我們利用了matlab進(jìn)行運(yùn)算，程序見(jiàn)附錄1，然后利用方程式：可以求出AB桿，BC桿，CD桿，BE桿的桿長(zhǎng)分別為：點(diǎn)C,點(diǎn)D的坐標(biāo)可以求出桿的長(zhǎng)度，然后再根據(jù)公式：可以求出根據(jù)求出的AB桿，BC桿，CD桿，BE桿的桿長(zhǎng)，然后可以根據(jù)逆向設(shè)計(jì)的方法再次去判斷取出的桿長(zhǎng)是否滿(mǎn)足需求。3.1.2平

18、衡桿機(jī)構(gòu)計(jì)算模型計(jì)算平衡機(jī)構(gòu)是受電弓連桿機(jī)構(gòu)中另外一塊很重要的組成部分，在升弓和降弓的運(yùn)動(dòng)當(dāng)中起到平衡的作用，下面我們對(duì)確定平橫機(jī)構(gòu)的尺寸。圖3.2.1平衡機(jī)構(gòu)在第一問(wèn)當(dāng)中可以利用位移矩陣可以求出點(diǎn)B，點(diǎn)C的五個(gè)精確坐標(biāo)的位置,它們分別是:而桿BG,CG,FE的桿長(zhǎng)始終保持不變的，可以得到長(zhǎng)度約束方程：而由于點(diǎn)E,F在同一條豎直線(xiàn)上，故有把在3.1中得到的點(diǎn)B，點(diǎn)C的五個(gè)精確坐標(biāo)的位置帶入上面方程式，由于這是非線(xiàn)性方程組，求解過(guò)程很復(fù)雜，求解繁瑣，因此可以用matlab軟件進(jìn)行求解，程序編寫(xiě)如3.1中求解第二部的程序。經(jīng)過(guò)求解，可以得出根據(jù)得到的坐標(biāo)值，然后根據(jù)公式： 然后把點(diǎn)E,F,B,G,

19、A的坐標(biāo)值帶進(jìn)去，可以求出EF,AG,BG的桿長(zhǎng)。它們分別是：通過(guò)上面3.1,3.2中的計(jì)算可以得出整個(gè)機(jī)構(gòu)的總體尺寸整理如下：（主動(dòng)桿件長(zhǎng)度）（連桿長(zhǎng)度）（連架桿長(zhǎng)度）（升弓桿長(zhǎng)度）（剛性連桿角度）（弓頭連桿長(zhǎng)度）（桿AG,BG的桿長(zhǎng)限制G點(diǎn)在剛體AB上的位置）3.1.3升弓桿角度的計(jì)算圖3.1.3升弓桿示意圖 在圖中可以看出升弓桿與圓柱銷(xiāo)之間有一定的角度，畫(huà)出它的俯視圖如下：圖3.1.4升弓桿的俯視圖在圖中求出升弓桿與中心線(xiàn)的夾角,根據(jù)公式：,而可更具根據(jù)實(shí)際工況可初取AB桿長(zhǎng)，CE桿長(zhǎng)為定值,然后代入公式計(jì)算即可?？扇?，代入計(jì)算可以得出3.2 弓頭機(jī)構(gòu)的計(jì)算圖3.2 弓頭機(jī)構(gòu)在弓頭這部分

20、，由于機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，根本沒(méi)有什么計(jì)算部分，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)這部分的時(shí)候主要是根據(jù)弓頭這部分的實(shí)際長(zhǎng)度并結(jié)合我們?cè)谇懊嬗?jì)算出來(lái)的長(zhǎng)度進(jìn)行建模的，涉及到一些的尺寸我們主要從網(wǎng)上和相關(guān)書(shū)籍上進(jìn)行查詢(xún)計(jì)算的。3.3機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸優(yōu)化在進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與建模當(dāng)中，計(jì)算出來(lái)的尺寸很繁瑣，而且小數(shù)點(diǎn)后面有很多的小數(shù)，為了計(jì)算與建模的方便，我們?cè)诒ＷC他們的力學(xué)性能的前提下以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，查找了一些數(shù)據(jù)手冊(cè)，并且根據(jù)一些具體情況對(duì)后面的小數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，使得結(jié)果更加的簡(jiǎn)便，讓人一目了然，便于直觀(guān)的感受。根據(jù)實(shí)際情況，一般對(duì)受電弓的尺寸要求是：在弓頭上升、下降的1550mm行程內(nèi)，偏離理想化直線(xiàn)軌跡的距離不得超

21、過(guò)100mm，弓頭擺動(dòng)的最大角位移不得大于5°，整個(gè)受電弓不超出1400×400mm的區(qū)域，在垂直機(jī)車(chē)運(yùn)動(dòng)方向上，最大尺寸不超過(guò)1200mm，最小傳動(dòng)角大于或等于30°。據(jù)跟這些要求對(duì)受電弓尺寸進(jìn)行優(yōu)化。圖3.3 優(yōu)化圖設(shè)E點(diǎn)坐標(biāo)為：，所以我們得到關(guān)于E點(diǎn)坐標(biāo)的表達(dá)式：4受力分析4.1機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力描述4.1.1針對(duì)連桿機(jī)構(gòu)的壓力角進(jìn)行分析，最小傳動(dòng)角：解得：，因此該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。4.1.2連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析描述通過(guò)靜力學(xué)平衡方程，求出機(jī)構(gòu)各個(gè)運(yùn)動(dòng)副的反力和平衡力的方法稱(chēng)為機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析方法。為了對(duì)連桿進(jìn)行受力分析，模擬現(xiàn)實(shí)的連桿之間的動(dòng)力源，我們?cè)跅UAB上

22、加了一個(gè)風(fēng)缸，從而模擬在現(xiàn)實(shí)中的連桿受力情況，對(duì)各個(gè)桿之間的力進(jìn)行分析。圖4.12連桿機(jī)構(gòu)示意圖對(duì)于連桿機(jī)構(gòu)， 進(jìn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析的順序?yàn)椋?讓風(fēng)缸對(duì)桿BF 一個(gè)外力為,利用杠桿原理可以求出點(diǎn)B受到的力為,，其中為風(fēng)缸與桿BF的夾角（圖中沒(méi)有標(biāo)出來(lái)），測(cè)出點(diǎn)A,B出受到的外力的大小以及力的變化曲線(xiàn)，然后再去分析點(diǎn)C,點(diǎn)D,點(diǎn)E受到的力，并且測(cè)出他們的變化曲線(xiàn)。4.1.3對(duì)點(diǎn)B,點(diǎn)E進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析由于點(diǎn)A,點(diǎn)D的坐標(biāo)已知，而且桿AB，桿BE的桿長(zhǎng)確定，因此可以求出點(diǎn)B，點(diǎn)E的軌跡方程:因?yàn)锳B桿是風(fēng)缸直接作用桿件，所以其受力在所有桿件中式最為關(guān)鍵的，故要對(duì)其進(jìn)行分析，又因?yàn)锳B的角速度和角加

23、速度能直接決定受電弓弓頭上升的速度，所以對(duì)其角速度和角加速度的分析就顯得尤為重要了。上面可以求出點(diǎn)B的坐標(biāo)點(diǎn)B的速度,對(duì)速度再求一次導(dǎo)，可以得到點(diǎn)B的角加速度運(yùn)用仿真可以在圖中觀(guān)察B點(diǎn)角速度。因?yàn)樵谖覀兊脑O(shè)計(jì)當(dāng)中，要控制點(diǎn)E的線(xiàn)偏移量和角偏移量，要使點(diǎn)E在升弓和降弓的過(guò)程當(dāng)中，點(diǎn)E始終在圖中虛線(xiàn)部分的理想軌跡上運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)偏移量和角偏移量要控制在理想的誤差允許方位內(nèi)，所以很有必要對(duì)點(diǎn)E進(jìn)行分析，分析如下：線(xiàn)偏離：弓頭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中偏離理想軌跡的最大線(xiàn)距離，為了保證受電弓性能的穩(wěn)定性，應(yīng)該保證最大線(xiàn)偏離?？梢郧蟪鳇c(diǎn)E的坐標(biāo),然后比較偏離0的大小，線(xiàn)偏離也就是的大小。角偏離：當(dāng)穩(wěn)定在最高點(diǎn)時(shí)，隨著列車(chē)的

24、高速運(yùn)動(dòng)，弓頭也在上下的擺動(dòng)，為了保證受電弓性能的穩(wěn)定性，應(yīng)該保證最大角偏離。 運(yùn)用仿真可以在圖中觀(guān)察的變化，從而判斷設(shè)計(jì)的受電弓的性能是否能夠滿(mǎn)足列車(chē)在高速行駛時(shí)的性能要求。4.2機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力變化曲線(xiàn)描述整個(gè)過(guò)程同樣采用ADAMS對(duì)其進(jìn)行分析在上面的基礎(chǔ)上加上作為電機(jī)，然后對(duì)電機(jī)進(jìn)行設(shè)置，每秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)10°，轉(zhuǎn)了7秒，分500步進(jìn)行，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)角度的控制，然后對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，建模如下：圖4.2.1 帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖4.2.2 上升到最高點(diǎn)的示意圖上圖中右側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)副就是電機(jī)的簡(jiǎn)圖，起到提供驅(qū)動(dòng)力的作用。為了能更好的了解整個(gè)過(guò)程中的受力情況我們主要對(duì)連桿機(jī)構(gòu)中的

25、主動(dòng)件AB分析，和桿DBE和，鉸鏈點(diǎn)E點(diǎn)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)與受力的分析。為了保持弓頭和接觸網(wǎng)之間能良好的接觸，弓頭和接觸網(wǎng)之間必須要存在作用力才能防止因?yàn)椴淮_定的震動(dòng)導(dǎo)致弓頭與接觸網(wǎng)脫離；但是若這個(gè)接觸力過(guò)大就會(huì)加大磨損，不利于控制，所以這個(gè)力要嚴(yán)格控制。一般標(biāo)準(zhǔn)要求這個(gè)力的大小為分布載荷為20Mpa，我們?cè)谶M(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的時(shí)候必須考慮進(jìn)去，所以我們?cè)跇?gòu)建模型的時(shí)候在最上面添加了一個(gè)20Mpa的恒力，這樣進(jìn)行的受力分析就更加的真實(shí)可信。連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角變化曲線(xiàn)在上面的分析計(jì)算中已經(jīng)保證了就對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的傳動(dòng)角進(jìn)行驗(yàn)證。為了提高機(jī)械的傳遞效率，對(duì)于一些承受短暫高峰載荷的機(jī)構(gòu)，應(yīng)該使最小傳動(dòng)角在運(yùn)動(dòng)過(guò)

26、程中大于一個(gè)許用傳動(dòng)角，在我們這里的要求是傳動(dòng)角時(shí)刻大于30°（也應(yīng)該小于150°），下面就是對(duì)傳動(dòng)角進(jìn)行的驗(yàn)證。圖4.2.1傳動(dòng)角的變化曲線(xiàn)上圖就是升弓過(guò)程當(dāng)中的傳動(dòng)角的變化曲線(xiàn)圖，從圖中可以看出傳動(dòng)角的隨著弓頭的不斷升高而不斷增大，但是傳動(dòng)角的最小值仍然大于30°，而且最大值為128.7°，仍然小于150°，所以在傳動(dòng)過(guò)程當(dāng)中的機(jī)械效率能夠滿(mǎn)足我們?cè)O(shè)計(jì)的需求。4.2.2連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力通過(guò)autocad將受電弓在不同位置時(shí)繪制在同一張圖中便于清晰的看出其運(yùn)動(dòng)軌跡線(xiàn)：圖4.2.2 受電弓多位置變化圖（1）：對(duì)主動(dòng)件桿AB的受力運(yùn)動(dòng)分析。在受

27、電弓當(dāng)是在A(yíng)B桿的帶動(dòng)下，其他的桿件才會(huì)不斷的運(yùn)動(dòng)的，因此很有必要對(duì)桿AB進(jìn)行受力分析進(jìn)行仿真分析。對(duì)AB桿的角速度和角加速度的仿真如下：圖4.2.3 桿AB角速度和角加速度曲線(xiàn)圖從圖中可以看出來(lái)，隨著弓頭的不斷上升，桿AB的角速度和角加速度不斷地減小，慢慢的趨于穩(wěn)定，也就是在上升的過(guò)程當(dāng)中桿AB受到的作用力不斷的減小。圖4.2.4桿AB速度和加速度曲線(xiàn)圖在圖中可以看到桿AB在X方向上的速度慢慢的增加，而Y方向上的速度在減少，在X,Y方向上的速度和加速度都在緩慢的減少，但是X方向上減少得比Y方向上要少。（2）對(duì)桿CBE進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析圖4.2.5 桿CBE的位移變化曲線(xiàn)可以看出桿CBE在Y方向上的

28、位移隨著桿向上運(yùn)動(dòng)快速增加，而在X方向呈現(xiàn)出緩慢減少的趨勢(shì)，這與設(shè)計(jì)一樣，減少在X方向偏轉(zhuǎn)，盡量使弓頭在一條豎直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)。圖4.2.6桿CBE的速度和加速度變化曲線(xiàn) 在圖中可以看出桿CBE在X方向上的速度和加速度都在減少，而在Y方向上的速度和加速度都在增加。(3)對(duì)點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)分析可以看出點(diǎn)E隨著弓頭的不斷上升，剛開(kāi)始的時(shí)候收到的力比較大，但是隨著弓頭位置的不斷上升，點(diǎn)E受到的力不斷減少。對(duì)點(diǎn)E上升過(guò)程當(dāng)中的線(xiàn)偏移量的仿真：圖4.2.7弓頭上升線(xiàn)偏移量的曲線(xiàn)圖 對(duì)弓頭的線(xiàn)偏移量的要求是，最大線(xiàn)偏移量要小于100mm，從上圖中我們可以看到弓頭剛開(kāi)始時(shí)隨著弓頭的上升先向理想軌跡線(xiàn)的里面偏移，然后隨著

29、弓頭的上升又向理想軌跡曲線(xiàn)的外面偏移，而且最大偏移量和最小偏移量之差的一半為71mm<100mm，滿(mǎn)足我們的設(shè)計(jì)要求。點(diǎn)E的角偏移量的仿真：圖4.2.8 弓頭的線(xiàn)偏移量與上升量的曲線(xiàn)圖隨著弓頭的上升，點(diǎn)E線(xiàn)偏移量先有緩慢減少的趨勢(shì)，慢慢又以一個(gè)比較大的速度增加的趨勢(shì)，雖然增加的速度增加，但是到最后仍然滿(mǎn)足我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。弓頭水平角移量仿真：上圖片時(shí)弓頭上點(diǎn)E的擺角圖線(xiàn)。從上圖可以看出在整個(gè)受電弓升降的過(guò)程中弓頭最大的擺角為1.57°左右，比5°小的多，說(shuō)明我們?cè)O(shè)計(jì)的尺寸在保持弓頭的水平方面起到了很好的效果。5機(jī)構(gòu)建模5.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及尺寸標(biāo)注511 連桿機(jī)構(gòu)圖5.1

30、.1 連桿機(jī)構(gòu) 加入平衡桿的受電弓機(jī)構(gòu)圖5.1.2 加入平衡桿的受電弓5.2機(jī)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件建模過(guò)程弓頭滑板機(jī)構(gòu)（1）弓頭滑板機(jī)構(gòu)主要構(gòu)建建模過(guò)程 使用solidworks2006的草圖繪制，選擇上視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，繪制如下所示的草圖，對(duì)生成的草圖一使用拉伸特征，給定深度為100mm。圖5.2.1.1 弓頭滑板草圖使用草圖繪制，選擇前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，繪制如下草圖，對(duì)草圖使用拉伸切除1特征，給定深度100mm。圖5.2.1.2弓頭滑板草圖使用草圖繪制，選擇上視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，繪制如下草圖，對(duì)草圖使用拉伸切除2特征，給定深度完全貫穿。圖5.2.1.3弓頭滑板草圖通過(guò)各平面草圖的拉伸

31、與切除，最終得到弓頭滑板如下圖所示。圖5.2.1.4弓頭滑板草圖（2）軸主要構(gòu)建建模過(guò)程繪制直徑15mm的圓，拉伸長(zhǎng)度為280mm。得到軸如下圖所示。軸草圖（3）平衡桿支架主要構(gòu)建建模過(guò)程通過(guò)拉伸特征得到兩個(gè)厚10mm的圓環(huán)，再通過(guò)拉伸與兩圓桿連接，得到連接桿。圓環(huán)倒圓角2mm。得到平衡桿支架如下圖所示。平衡桿支架（3）弓頭滑板機(jī)構(gòu)組裝過(guò)程將弓頭滑板，軸，平衡桿支架，組裝，得到總弓頭滑板機(jī)構(gòu)如下圖所示。弓頭滑板機(jī)構(gòu)5.2.2底座（1）拉伸如下所示草圖，選擇前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，拉伸厚度140mm。底座草圖（2）拉伸如下所示草圖，選擇前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，拉伸厚度10mm。底座草圖底座草

32、圖（3）插入?yún)⒖济婊鶞?zhǔn)面3（如下圖所示），選擇基準(zhǔn)面3為鏡像平面，使用鏡像特征得到基座?；?）得到底座機(jī)構(gòu)如右圖所示。底座5.2.3主動(dòng)桿（1）拉伸如下所示草圖，選擇前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，拉伸厚度20mm。主動(dòng)桿（2）拉伸如下所示草圖，選擇拉伸1上的平面為草圖繪制平面，拉伸厚度382.6mm。主動(dòng)桿（3）得到主動(dòng)桿機(jī)構(gòu)如下圖所示。主動(dòng)桿5.2.4連架桿（1）右圖為連架桿機(jī)構(gòu)建模過(guò)程（2）拉伸如下所示草圖，選擇前視基準(zhǔn)平面為草圖繪制平面，拉伸厚度10mm。連架桿機(jī)構(gòu)建模過(guò)程連架桿機(jī)構(gòu)（3）拉伸如下所示草圖，選擇如下圖所示平面基準(zhǔn)面3為草圖繪制平面，拉伸厚度494.32mm。連架桿機(jī)構(gòu)（4

33、）插入?yún)⒖济婊鶞?zhǔn)面4（如下圖所示），選擇基準(zhǔn)面4為鏡像平面，使用鏡像特征得到連架桿兩端。連架桿機(jī)構(gòu)（5）得到連架桿機(jī)構(gòu)如下圖所示。連架桿機(jī)構(gòu)5.2.5升弓桿（1）右圖為升弓桿機(jī)構(gòu)建模過(guò)程（2）拉伸如下所示草圖，選擇前視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，拉伸厚度260mm。圖5.2.5.1升弓桿圖5.2.5.2升弓桿建模過(guò)程（3）切除步驟2生成的實(shí)體，使用草圖繪制，選擇上視基準(zhǔn)面為草圖繪制平面，繪制如下草圖，對(duì)草圖使用拉伸切除2特征，給定深度完全貫穿。圖5.2.5.3升弓桿建模（4）拉伸如左下所示草圖，選擇拉伸實(shí)體平面為草圖繪制平面，拉伸厚度75mm。圖5.2.5.4升弓桿建模 圖5.2.5.5升弓桿建模（

34、5）拉伸如右上所示草圖，選擇基準(zhǔn)面3為草圖繪制平面，拉伸厚度5mm。（6）插入?yún)⒖济婊鶞?zhǔn)面2（如左下圖所示），選擇基準(zhǔn)面2為鏡像平面，使用鏡像特征得到升弓桿的對(duì)稱(chēng)兩臂。圖5.2.5.6升弓桿建模 圖5.2.5.7升弓桿建模（7）拉伸如右上圖所示草圖，選擇基準(zhǔn)面2為草圖繪制平面，拉伸厚度37.5mm。（8）倒圓角（9）得到升弓桿機(jī)構(gòu)如下圖所示。圖5.2.5.8升弓桿建模5.2.6平衡桿（1）平衡桿的建模，看似簡(jiǎn)單，但因?yàn)榻嵌葐?wèn)題，插入了多個(gè)基準(zhǔn)面如右圖所示。（2）拉伸如下兩圖所示草圖，選擇基準(zhǔn)面為草圖繪制平面。圖5.2.5.9升弓桿建模 圖5.2.5.10升弓桿建模（3）掃描特征，掃描如下圖所示

35、軌跡，生成平衡桿的主干。圖5.2.5.11升弓桿建模（4）得到平衡桿機(jī)構(gòu)如下圖所示。圖5.2.5.12升弓桿建模5.3機(jī)構(gòu)總體裝配過(guò)程（1）受電弓爆炸圖圖5.3.1受電弓機(jī)構(gòu)爆炸圖表5.3.1爆炸圖各個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)名稱(chēng)1底座4升弓桿2連架桿5弓頭滑板3主動(dòng)桿6平衡桿(2)受電弓機(jī)構(gòu)裝配圖圖5.3.2受電弓機(jī)構(gòu)裝配圖（3）裝配過(guò)程零件名稱(chēng)裝配方法1底座底座與主動(dòng)桿，連架桿采用【同心軸】配合2連架桿連架桿與底座，升弓桿之間采用【同心軸】裝配3主動(dòng)桿主動(dòng)桿和底座，升弓桿，平衡桿之間采用【同心軸】裝配4升弓桿升弓桿和連架桿，主動(dòng)桿，弓頭滑板軸之間采用【同心軸】裝配5弓頭滑板弓頭滑板和副臂之間采用【同心軸】

36、裝配6平衡桿平衡桿和弓頭滑板軸，主動(dòng)桿之間采用【同心軸】裝配（4）各機(jī)構(gòu)之間配合底座 連架桿圖5.3.3底座 圖5.3.4連架桿主動(dòng)桿 升弓桿 圖5.3.5主動(dòng)桿 圖5.3.6升弓桿弓頭滑板 平衡桿圖5.3.6弓頭滑板 圖5.3.7平衡桿6機(jī)構(gòu)仿真6.1機(jī)構(gòu)仿真配置將各個(gè)桿件以同心圓的約束進(jìn)行配合，在主動(dòng)桿處放置一臺(tái)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，詳細(xì)設(shè)置如下：圖6.1.1旋轉(zhuǎn)馬達(dá)配置6.2 機(jī)構(gòu)仿真過(guò)程進(jìn)入“機(jī)構(gòu)”環(huán)境，定義特殊連接。連桿連接的定義。在“標(biāo)準(zhǔn)”環(huán)境內(nèi)，裝配組件（進(jìn)行約束與連接）定義伺服電動(dòng)機(jī)，重力。為各個(gè)機(jī)構(gòu)定義質(zhì)量屬性，即為機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)。對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)定義初始快照，創(chuàng)建測(cè)量。錄制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)視屏。

37、分別創(chuàng)建位置、速度、加速度曲線(xiàn)以及力和力矩曲線(xiàn)。6.3仿真參數(shù)測(cè)量及分析這個(gè)過(guò)程在進(jìn)行動(dòng)力分析的時(shí)候已經(jīng)進(jìn)行了，基本過(guò)程和進(jìn)行動(dòng)力分析和在有限元分析的過(guò)程數(shù)據(jù)基本一樣的。6.4仿真中存在的不足機(jī)構(gòu)仿真過(guò)程中的不足是：（1）仿真過(guò)程中，各個(gè)配置不是特別和實(shí)際情況吻合，導(dǎo)致測(cè)試出來(lái)的數(shù)據(jù)和實(shí)際情況有一定的誤差，（2）沒(méi)能全面考慮實(shí)際情況對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，從而在一些工況下力的設(shè)置沒(méi)有涉及。（3）由于采用的是PRO/E仿真，其處理數(shù)據(jù)的功能不是很強(qiáng)大，因而導(dǎo)致不能十分詳盡完善地對(duì)一些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（4） 建立的模型與實(shí)際模型有差距，這導(dǎo)致仿真過(guò)程并不是完全按照實(shí)際中的實(shí)物的運(yùn)動(dòng)過(guò)程一樣的。7有限元分析在對(duì)受

38、電弓分析的時(shí)候，主要選取了受電弓中弓頭和下臂桿兩個(gè)比較重要的構(gòu)件進(jìn)行了分析，主要從構(gòu)件的應(yīng)力，應(yīng)力分布以及受力變形這幾方面對(duì)它們進(jìn)行有限元分析。7.1 弓頭機(jī)構(gòu)的有限元分析圖7.1.1弓頭部分環(huán)境配置在弓頭部分我們選用的是4340鋼，熱處理方式為正火，在弓頭上面平面施加30Mpa的分布力，通過(guò)將弓頭固定的方式進(jìn)行有限元分析。圖7.1.2 弓頭應(yīng)力分析整體圖通過(guò)這張總體圖，可以清楚地看到各個(gè)部分應(yīng)力總體的分布效果，以及各個(gè)部分應(yīng)力大小。圖7.1.3 弓頭最大應(yīng)力2500Mpa時(shí)分布通過(guò)這張圖可以看到，弓頭部分最大應(yīng)力2500Mpa是主要分布在內(nèi)開(kāi)口矩形的兩個(gè)窄邊上，圖中我們用放大鏡顯示出最大應(yīng)力

39、的分布位置。圖6.3.1.4 弓頭豎截面處的應(yīng)力分布在這張圖中可以看到弓頭在豎截面處的內(nèi)部應(yīng)力分布的情況，在內(nèi)部處的應(yīng)力分布明顯大于表面處的應(yīng)力分布。圖7.1.5 弓頭橫截面處的應(yīng)力分布情況在這張圖中可以看到弓頭在橫截面處的內(nèi)部應(yīng)力分布的情況，在圖中可以看到在橫截面處靠近內(nèi)矩形框窄邊得應(yīng)力明顯大于四周的應(yīng)力。圖7.1.6 弓頭處得應(yīng)力分布曲線(xiàn)在這張圖中可以看到在兩邊的應(yīng)力分布比較小，而在中間的時(shí)候應(yīng)力分布就比較大了。圖7.1.7 弓頭整體的應(yīng)變分布在圖中可以看到弓頭各個(gè)部分的應(yīng)變分布情況，應(yīng)變的分布也是在矩形框四周的應(yīng)變明顯大一弓頭各個(gè)四周的應(yīng)變分布。圖7.1.8 弓頭豎截面處的應(yīng)變分布在弓頭

40、豎截面處的應(yīng)變分布圖中。可以看到中間處得應(yīng)變分布明顯大于四周的應(yīng)變分布。圖7.1.9 弓頭橫截面處的應(yīng)變分布在弓頭橫截面處的應(yīng)變分布圖中，可以看到弓頭內(nèi)部應(yīng)變的分布也是在矩形框四周的應(yīng)變明顯大一弓頭各個(gè)四周的應(yīng)變分布。圖7.1.10 弓頭應(yīng)力數(shù)值7.2 下臂桿機(jī)構(gòu)的有限元分析圖7.2.1環(huán)境配置在對(duì)下臂桿機(jī)構(gòu)的有限元分析當(dāng)中，選用的材料是合金鋼，在下臂桿的表面上施加了20Mpa的分布載荷，在下臂桿的兩個(gè)鉸接孔出采用了固定鉸接。圖7.2.2 下臂桿應(yīng)力分析整體效果圖 桿應(yīng)力分析整體效果圖中，可以看到在中間部分受到的應(yīng)力比較大，而兩端部分受到應(yīng)力比較小。圖7.2.3下臂桿最大應(yīng)力分布下臂桿最大應(yīng)力

41、1600Mpa,可以看出最大應(yīng)力主要分布在桿的中間部分。圖7.2.4下臂桿截面處應(yīng)力分布在圖中可以看出，在桿的內(nèi)部應(yīng)力分布都比較小，而在截面周?chē)鷳?yīng)力分布應(yīng)力比較大。圖7.2.5下臂桿應(yīng)力分布曲線(xiàn)在這張圖中可以看到在兩邊的應(yīng)力分布比較小，而在中間的時(shí)候應(yīng)力分布就比較大了，應(yīng)力分布曲線(xiàn)呈拋物線(xiàn)狀。圖7.2.6下臂桿整體應(yīng)變分布效果圖在下臂桿整體應(yīng)變分布效果圖中可以看到，桿在中間部分受到的應(yīng)變的值比較大，而兩邊部分受到的應(yīng)變比中間部分要小。圖7.2.7下臂桿變形情況分布在桿變形情況分布圖中可以看到，桿受到分布載荷的時(shí)候，發(fā)生了彎曲變形，中間部分變形比較大，而兩邊比較小。圖7.2.8下臂桿應(yīng)力值8 設(shè)

42、計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)一學(xué)期的努力，該課題設(shè)計(jì)方案“受電弓”終于告一段落。對(duì)于在機(jī)械課程設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中我們有如下總結(jié)：（1） 軟件運(yùn)用縱觀(guān)這次課題設(shè)計(jì)，大致用到的軟件有：AUTO CAD、SolidWorks還有MATLAB等等一些軟件。在軟件運(yùn)用的過(guò)程，遇到了各式各樣的困難，有好幾個(gè)軟件都是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的，同時(shí)也懂得了軟件給人們分析問(wèn)題，解決問(wèn)題帶來(lái)的各式各樣的快捷，自己在運(yùn)用軟件的時(shí)候也在驚訝，沒(méi)有想到軟件有這么多如此實(shí)用的功能，這種感覺(jué)很棒。在遇到用軟件的困難的時(shí)候，往往通過(guò)圖書(shū)館查閱各種關(guān)于軟件的書(shū)籍，或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)看視頻，或者請(qǐng)教同學(xué)中水平比較好的人，然后把問(wèn)題解決掉，盡管課程設(shè)計(jì)只有一個(gè)學(xué)分，而為了這一個(gè)學(xué)分付出了艱辛的努力，但在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中接觸到了很多很好很實(shí)用的軟件，開(kāi)展了自己的視野，