【正文】 機(jī)構(gòu)總體裝配過程 （ 1）受電弓爆炸圖 圖 受電弓機(jī)構(gòu)爆炸圖 表 爆炸圖各個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)名稱 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 39 圖 受電弓機(jī)構(gòu)裝配圖 （ 3）裝配過程 零件 名稱 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】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 底座 圖 連架桿 40 主動(dòng)桿 升弓桿 圖 主動(dòng)桿 圖 升弓桿 弓頭滑板 平衡桿 圖 弓頭滑板 圖 平衡桿 6 機(jī)構(gòu)仿真 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： 41 圖 機(jī)構(gòu)仿真過程 在“標(biāo)準(zhǔn)”環(huán)境內(nèi)，裝配組件（進(jìn)行約束與連接） 進(jìn)入“機(jī)構(gòu)”環(huán)境，定義特殊連接。連桿連接的定義。 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)。 定義伺服電動(dòng)機(jī)，重力。 定義初始快照，創(chuàng)建測量。 對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài) 分別創(chuàng)建位置、速度、加速度曲線以及力和力矩曲線。 錄制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)視屏。 42 仿真參數(shù)測量及分析 這個(gè)過程在進(jìn)行動(dòng)力分析的時(shí)候已經(jīng)進(jìn)行了，基本過程和進(jìn)行動(dòng)力分析和在有限元分析的過程數(shù)據(jù)基本一樣的。 仿真中存在的不足 機(jī)構(gòu)仿真過程中的不足是： （ 1）仿真過程中，各個(gè)配置不是特別和實(shí)際情況吻合，導(dǎo)致測試出來的數(shù)據(jù)和實(shí) 際情況有一定的誤差， （ 2）沒能全面考慮實(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)致仿真過程并不是完全按照實(shí)際中的實(shí)物的運(yùn)動(dòng)過程一樣的。 7 有限元分析 在對(duì)受電弓分析的時(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。 43 弓頭機(jī)構(gòu)的有限元分析 圖 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，通過將弓頭固定的方式進(jìn)行有限元分析。 圖 弓頭應(yīng)力分析整體圖 通過這張總體圖，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。 44 圖 弓頭最大應(yīng)力 2500Mpa 時(shí)分布 通過這張圖可以看到，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)力的分布位置。 圖 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。 45 圖 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 弓頭處得應(yīng)力分布曲線 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 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。 46 圖 弓頭豎截面處的應(yīng)變分布 在弓頭豎截面處的應(yīng)變分布圖中?？梢钥吹街虚g處得應(yīng)變分布明顯大于四周的應(yīng)變分布。 圖 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 弓頭應(yīng)力數(shù)值 47 下臂桿機(jī)構(gòu)的有限元分析 圖 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 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。 48 圖 下臂桿最大應(yīng)力分布 下臂桿最大應(yīng)力 1600Mpa,可以看出最大應(yīng)力主要分布在桿的中間部分。 圖 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，而在截面周圍應(yīng)力分布應(yīng)力比較大。 49 圖 下臂桿應(yīng)力分布曲線 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)力分布曲線呈拋物線狀。 圖 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 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。 50 圖 下臂桿應(yīng)力值 8 設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過一學(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)過程當(dāng)中我們有如下總結(jié)： （ 1） 軟件運(yùn)用 縱觀這次課題設(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題，解決問題帶來的各式各樣的快捷，自己在運(yùn)用軟件的時(shí)候也在驚訝，沒有想到軟件有這么多如此實(shí)用的功能，這種感覺很棒。在遇到用軟件的困難的時(shí)候，往往通過圖書館查閱各種關(guān)于軟件的書籍，或者通過網(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)過程當(dāng)中接觸到了很多很好很實(shí)用的軟件，開展了自己的視野，提高了自己對(duì)自己專業(yè)軟件的理解與熟悉的能力，這很有意義。 （ 2） 課題實(shí)施 我的課題是：受電弓。這是一個(gè)很陌生的課題，在日常生活當(dāng)中我們幾乎沒有真正的接觸到過的，這就要去查閱各種有關(guān)受電弓的知識(shí)與論文，在這個(gè)過程 51 當(dāng)中從對(duì)受電弓的一臉茫然，到初步了解，到慢慢的深入。我懂得了受電弓的相關(guān)知識(shí)。在建模的過程當(dāng)中，由于 剛接觸 SolidWorks，很多功能 都不知道 ，只好邊學(xué)邊用，盡管模型有點(diǎn)簡單，不是很完 美，但是面對(duì)著自己建出來的模型，仍然感到很驕傲，在對(duì)模型的尺寸分析的過程當(dāng)中，借鑒了一些網(wǎng)上， 以及前人一些資料的數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械原理，一個(gè)一個(gè)計(jì)算出來。 9 收獲及體會(huì) 這次的課程設(shè)計(jì)是我們將我們所學(xué)到的理論的機(jī)械知識(shí)轉(zhuǎn)化為動(dòng)手能力的一個(gè)很好的實(shí)踐機(jī)會(huì)，同時(shí)這個(gè)過程也是一個(gè)對(duì)我們所學(xué)到的知識(shí)的鞏固與溫習(xí)的過程。提高了我們分析問題解決問題的能力。 在這個(gè)過程當(dāng)中接觸到了很多很好很實(shí)用的軟件，拓展了視野，讓我們懂得了軟件給分析和解決問題帶來的便捷，同時(shí)這個(gè)過程也在督促我不得不去接觸和學(xué)習(xí)一些很好的軟件 ，使得我掌握了一些軟件使用的常用技巧。 在這個(gè)過程當(dāng)中檢索了大量的資料，翻閱了大量的書籍，這些都提高了我們 搜集資料的能力，同時(shí)這個(gè)過程讓我接觸到了新的知識(shí)，提高了自學(xué)能力。 10 致謝 經(jīng)過這一階段的努力，課程設(shè)計(jì)《受電弓》終于完成。在本學(xué)期的綜合設(shè)計(jì)過程當(dāng)中， 姚亞濤、殷益駿等同學(xué)給予了我很大的幫助 。在這個(gè)過程當(dāng)中 姚亞濤指導(dǎo)并幫助我完成了建模和仿真以及對(duì) SolidWorks 的學(xué)習(xí)。殷益駿在 MATLAB計(jì)算時(shí)給我提供了很大的幫助。 同時(shí)，也要特別感謝指導(dǎo)老師 何朝明 ， 嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，從設(shè)計(jì)選題到項(xiàng) 目規(guī)劃報(bào)告報(bào)告，再到軟件的運(yùn)用上，都盡最大的努力指導(dǎo)和幫助我。 另外，我們也要感激在我們建模過程中理解和曾經(jīng)幫助過我的人，他們的幫助總能讓我們在困難的時(shí)候感到點(diǎn)點(diǎn)滴滴的溫馨和感動(dòng)，此外，也要 感謝“機(jī)械綜合設(shè)計(jì)”這門課程 —— 雖然只有一個(gè)學(xué)分，但是我獲得了比四個(gè)學(xué)分更有價(jià)值的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、處理問題的思想，讓我接觸和學(xué)習(xí)了一些很好的軟件。 52 參考文獻(xiàn) [1] 林清安 . Pro/ENGINEER 野火 中文版動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真 [M]. 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021. [2] 《 DSA250 型受電弓控制策略》 丁春嶸、李昌奇 電力機(jī)車與城軌車輛學(xué)報(bào) 2021 年第 29 卷第 4 期 [3] 《 DSA200 受電弓自動(dòng)降弓控制方式的改進(jìn)》 唐滿林、楊杰 電力機(jī)車與城軌車輛學(xué)報(bào) 2021 年第 28 卷第 6 期 [4] 《機(jī)械原理》 謝進(jìn)編 高等教育出版社 2021 版 [5] 《大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn) — MATLAB 應(yīng)用篇》 薛長虹編 西南交通大學(xué)出版社 2021版 [6] 《 ADAMS 實(shí)例教程》 李軍、邢俊文編 北京理工大學(xué)出版社 2021 版 附 錄 1． 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖 53 圖 圖 爆炸圖各個(gè)機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)名稱 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 54 圖 8. 受電弓機(jī)構(gòu)裝配圖 （ 3）裝配過程 零件 名稱 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】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 底座 連架桿 主動(dòng)桿 升弓桿 55 弓頭滑板 平衡桿