【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，下面我們對(duì)確定平橫機(jī)構(gòu)的尺寸。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在同一條豎直線上，故有，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。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,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：,：（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） 在圖中可以看出升弓桿與圓柱銷之間有一定的角度，畫出它的俯視圖如下：在圖中求出升弓桿與中心線的夾角,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 弓頭機(jī)構(gòu)的計(jì)算 弓頭機(jī)構(gòu)在弓頭這部分，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)書籍上進(jìn)行查詢計(jì)算的。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)，偏離理想化直線軌跡的距離不得超過(guò)100mm，弓頭擺動(dòng)的最大角位移不得大于5176。，整個(gè)受電弓不超出1400400mm的區(qū)域，在垂直機(jī)車運(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30176。據(jù)跟這些要求對(duì)受電弓尺寸進(jìn)行優(yōu)化。 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 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力描述，最小傳動(dòng)角：解得：，因此該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。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。．2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，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。,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始終在圖中虛線部分的理想軌跡上運(yùn)動(dòng)，線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：線偏離：弓頭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中偏離理想軌跡的最大線距離，為了保證受電弓性能的穩(wěn)定性，應(yīng)該保證最大線偏離?？梢郧蟪鳇c(diǎn)E的坐標(biāo),然后比較偏離0的大小，線偏離也就是的大小。角偏離：當(dāng)穩(wěn)定在最高點(diǎn)時(shí)，隨著列車的高速運(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察的變化，從而判斷設(shè)計(jì)的受電弓的性能是否能夠滿足列車在高速行駛時(shí)的性能要求。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)10176。，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： 帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 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。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)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30176。（也應(yīng)該小于150176。），下面就是對(duì)傳動(dòng)角進(jìn)行的驗(yàn)證。上圖就是升弓過(guò)程當(dāng)中的傳動(dòng)角的變化曲線圖，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30176。，176。，仍然小于150176。，所以在傳動(dòng)過(guò)程當(dāng)中的機(jī)械效率能夠滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的需求。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： 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。在受電弓當(dāng)是在AB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： 桿AB角速度和角加速度曲線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。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 桿CBE的位移變化曲線可以看出桿CBE在Y方向上的位移隨著桿向上運(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上運(yùn)動(dòng)。 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)中的線偏移量的仿真： 對(duì)弓頭的線偏移量的要求是，最大線偏移量要小于100mm，從上圖中我們可以看到弓頭剛開始時(shí)隨著弓頭的上升先向理