【文章內容簡介】 受電弓結構復雜，但就其框架部分而言，只有下臂桿具有一個獨立的自由度。只要確定了下臂桿的運動，則可確定框架的其它部件運動。弓頭 (包括碳滑板和支架部分 )通過拉簧懸掛在框架上。根據(jù)受電弓各部件的約束關系，裝配受電弓各部件，得到受電弓的整體結構。 圖 考慮了各有關桿件的質量，該受電弓的框架部分只有一個自由度，為簡單起見，弓頭只考慮滑板的垂向運動一個自由度。受電弓分為框架和弓頭兩部分來考慮，從實際情況出發(fā)，考慮各桿件的單獨運動。如果把受電弓的各個桿件 1 滑板 2 支架 3 平衡桿 4上框架 5 鉸鏈座 6下臂桿 7扇形板 8緩沖閥 9傳動氣缸 10 活塞 11降弓彈簧 12連桿絕緣子 13滑環(huán) 14 連桿 15 支持絕緣子 16升弓彈簧 17 底架 18推桿 圖 單臂受電弓結構圖 視 為剛性桿從機構學分析，受電弓卻有兩個自由度，在建立受電弓運動微 分方程之前，蘭州交通大學畢業(yè)設計 (論文 ) 高速列車受電弓結構及動力學參數(shù)優(yōu)化設計 9 應先推 導 出 各 桿件之間的幾何關系和運動關系。圖 22 中受電弓垂向結構簡圖參數(shù)符號含義見表 ，表 ，表 ，表 。 圖 受電弓垂向結構簡圖 表 長度符號 長度符號 代表的含義 桿 AC的長度 桿 CD的長度 BG的距離 桿 BD的長度 桿 DE的長度 桿 GH1的長度 桿 EH1的長度 AB的距離 aA的距離 cC的距離 bB的距離 gG的距離 蘭州交通大學畢業(yè)設計 (論文 ) 高速列車受電弓結構及動力學參數(shù)優(yōu)化設計 10 h1H1的距離 表 角度符號 角度符號 代表的含義 GB EC EH1 bBG CDE DBG 與 X軸正方向的夾角 DC 表 質量及轉動慣量 質量及轉動慣量符號 代表的含義 桿 AC的質量 桿 DBG的質量 桿 DCE的質量 桿 GH的質量 桿 EHI的質量 桿 AC繞 A點的轉動慣量 構件 DBG繞 B點的轉動慣量 構件 DCE繞其質心 c點的轉動慣量 桿 GH繞其質心 g點的轉動慣量 桿 EH繞其質心點 h1的轉動慣量 蘭州交通大學畢業(yè)設計 (論文 ) 高速列車受電弓結構及動力學參數(shù)優(yōu)化設計 11 11c o s c o ss in s inE C EE C EX l lY l l??????????? 表 阻尼及干摩擦 阻尼及干摩擦符號 代表的含義 ：（ i=A,B,C,D,E,G,H1） 各鉸接點的阻尼 ：（ i=A,B,C,D,E,G,H1） 各鉸接點的干摩擦 表 方向 方向符號 代表含義 X軸負方向 X軸負方向 X軸正方向 X軸負方向 X軸正方向 幾何運動關系 受電弓的框架只有一個自由度，在運動過程中，框架是相互制約的。取下臂桿的轉角 為自變量來推導出其他的運動關系。為推倒方便，令： 83sinell?? 83cosfll?? 221 8 1 8 32 c o s ( )BCl l l l l ??? ? ? ? （ ） 2 2 21 4 22 2 21 1 4s i na r c t a n a r c c o sc o s 2e B CBCl l l l lC B S D B C l l l l?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? （ ） 222 5 2 5 12 c o sCEl l l l l ?? ? ? 2 2 2 3 2 22 4 1 2 54 2 1 2s i na r c c o s a r c t a n a r c c o s2 c o s 2B C e C EB C f C El l l l l l l lD C B D C E l l l l l l??? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? （ ） 由此，可以寫出 E、 G及構件 DCE的質心 c點坐標 E： 蘭州交通大學畢業(yè)設計 (論文 ) 高速列車受電弓結構及動力學參數(shù)優(yōu)化設計 12 1 1 7 71 1 7 7c o ssinhHhHX X lY Y l???????????1( ) 0hHXX??1( ) 0EHXX??1111a r c ta na r c ta nLHEHLHEHYYXXYYXX???? ?? ??? ????? ?? （ ） G： 1 2 23c o s c o s ( )s i nGGeX l lY l l? ? ??? ? ? ???????? （ ） 構件 DCE 的質心 c： 1 2 21 2 2c o s c o s ( )s i n s i n ( )CCX l lY l l? ? ?? ? ?? ? ? ????? ? ??? （ ） 由 E、 G點坐標可求得 22( ) ( )ce E G E Gl X X Y Y? ? ? ? 2 2 2676a r c t a n a r c c o s 2E G C EE G C EY Y l l lX X l l? ? ? ???? （ ） 由此，可以寫出構件 DBG 質心 g點 H1點的坐標： g： 3 6 63 6 6c o s c o ss i n s i ngfgeX l l lY l l l??? ? ????? ? ??? （ ） H1： 1 3 61 3 6c o s c o ss i n s i nHfHeX l l lY l l l????? ? ????? ? ??? （ ） 所以 ， 角的表達式為 (弓頭平衡桿 EH的偏轉角 ) （ ） EH1 桿質心 h1的坐標為 （ ） 蘭州交通大學畢業(yè)設計 (論文 ) 高速列車受電弓結構及動力學參數(shù)優(yōu)化設計 13 在 DCB 中 2 2 22422 2( ) a r c c o s ( )2 bc bcl l lD C B D B C D C B ll? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ） 以上為幾何運動關系的推導 速度關系 （ 1） 變分關系 為了推導運動微分方程，還需知道各個變量之間的變分關系 [14]，由幾何關系式，可以推導變分關系如下： 39。11 ( s in c o s )B C f eBCl l l llk ????? ??? ? ? ?????? （ ） 2 2 2 21 1 1 39。242 2 2 2 2 21 4 2c o s s in4 ( )fe BCBCBC B C B C B Cl l l l l l l lkll l l l l l lk????? ? ? ?? ?? ?????? ? ? ??? ??? （ ） 2 2 2 21 1 1 39。242 2 2 2 2 21 4 2c o s s in4 ( )fe BCBCBC B C B C B Cl l l l l l l lkll l l l l l lk????? ? ? ?? ?? ?????? ? ? ??? ??? （ ） 由幾何關系求得 39。1339。1 1 3 639。1339。1 1 3 6( ) ( sin sin ) sin( ) ( sin sin ) ( sin sin )( ) ( c o s c o s ) c o s( ) ( c o s c o s ) ( c o s c o s )E G CEE H CEE G CEE H CEX X l K l l kX X l K l l k l kY Y l K l l kY Y l K l l k l k??? ? ???? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? 39。39。39。 ( ) ( ) ( ) ( )E G E G E GGE GEX X X X Y Y Y Yl l? ? ? ? ?? 蘭州交通大學畢業(yè)設計 (論文 ) 高速列車受電弓結構及動力學參數(shù)優(yōu)化設計 14 k??? ??? 2 2 239。 39。 39。762 2 2 2 2 26 6 71 ( ) ( ) ( ) ( ) 4 ( )GEE G E G E G E G G EGE G E G E G El l lk Y Y X X Y Y X X ll l l l l l l? ????? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? （ ） k??? ??? （ ） 39。 39。 39。1 1 1 1 12111( a r c t a n ) ( ) ( ) ( ) ( )EH E H E H E H E HE H E HYYk Y Y X X Y Y X XX X l? ? ??? ? ? ? ? ? ???? EEYYk? ??? （ ） 1 1c o s c o sCEk l k l?? ???? （ 2） 速度關系 構件 DBG 的角速度為： b d d d kdt d dt ??? ? ????? ? ? （ ） 構件 DCE 的角速度為： c d d d kdt d dt ??? ? ????? ? ? （ ） 桿 GH1 的角速度為： g d d d kdt d dt ??? ? ????? ? ? （ ） 桿 EH1 的角速度為： 1h d d d kd t d d t ??? ? ????? ? ? （ ） 構件 DCE 的質心 c的平動速度為： .1 2 2.1 2 2si n si n ( )c o s c o s( )ccX l l kY l l k????? ? ? ?? ? ? ?? ??? ? ??????? ? ?? （ ） 桿 GH 質心 g的平動速度為： 蘭州交通大學畢業(yè)設計 (論文 ) 高速列車受電弓結構及動力學參數(shù)優(yōu)化設計 15 .3 6 6.3 6 6( s in s in )( c o s c o s )ggX l k l kY l k l k? ? ?? ? ?? ? ?? ? ?? ???????? （ ） 桿 EH1 質心 h1的平動速度為： .1 3 6 7 7.1 3 6 7 7( s in s in s in )( c o s c o s c o s )hhX l k l k l kY l k l k l k? ?