毕业设计(论文)_高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计(编辑修改稿)

毕业设计(论文)_高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计(编辑修改稿)内容摘要：

受电弓结构复杂，但就其框架部分而言，只有下臂杆具有一个独立的自由度。 只要确定了下臂杆的运动，则可确定框架的其它部件运动。 弓头 (包括碳滑板和支架部分 )通过拉簧悬挂在框架上。 根据受电弓各部件的约束关系，装配受电弓各部件，得到受电弓的整体结构。 图 考虑了各有关杆件的质量，该受电弓的框架部分只有一个自由度，为简单起见，弓头只考虑滑板的垂向运动一个自由度。 受电弓分为框架和弓头两部分来考虑，从实际情况出发，考虑各杆件的单独运动。 如果把受电弓的各个杆件 1 滑板 2 支架 3 平衡杆 4上框架 5 铰链座 6下臂杆 7扇形板 8缓冲阀 9传动气缸 10 活塞 11降弓弹簧 12连杆绝缘子 13滑环 14 连杆 15 支持绝缘子 16升弓弹簧 17 底架 18推杆 图 单臂受电弓结构图 视 为刚性杆从机构学分析，受电弓却有两个自由度，在建立受电弓运动微 分方程之前，兰州交通大学毕业设计 (论文 ) 高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计 9 应先推 导 出 各 杆件之间的几何关系和运动关系。 图 22 中受电弓垂向结构简图参数符号含义见表 ，表 ，表 ，表。 图 受电弓垂向结构简图 表 长度符号 长度符号 代表的含义 杆 AC的长度 杆 CD的长度 BG的距离 杆 BD的长度 杆 DE的长度 杆 GH1的长度 杆 EH1的长度 AB的距离 aA的距离 cC的距离 bB的距离 gG的距离 兰州交通大学毕业设计 (论文 ) 高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计 10 h1H1的距离 表 角度符号 角度符号 代表的含义 GB EC EH1 bBG CDE DBG 与 X轴正方向的夹角 DC 表 质量及转动惯量 质量及转动惯量符号 代表的含义 杆 AC的质量 杆 DBG的质量 杆 DCE的质量 杆 GH的质量 杆 EHI的质量 杆 AC绕 A点的转动惯量 构件 DBG绕 B点的转动惯量 构件 DCE绕其质心 c点的转动惯量 杆 GH绕其质心 g点的转动惯量 杆 EH绕其质心点 h1的转动惯量 兰州交通大学毕业设计 (论文 ) 高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计 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 阻尼及干摩擦符号 代表的含义 ：（ i=A,B,C,D,E,G,H1） 各铰接点的阻尼 ：（ i=A,B,C,D,E,G,H1） 各铰接点的干摩擦 表 方向 方向符号 代表含义 X轴负方向 X轴负方向 X轴正方向 X轴负方向 X轴正方向 几何运动关系 受电弓的框架只有一个自由度，在运动过程中，框架是相互制约的。 取下臂杆的转角 为自变量来推导出其他的运动关系。 为推倒方便，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，可以写出 E、 G及构件 DCE的质心 c点坐标 E： 兰州交通大学毕业设计 (论文 ) 高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计 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      （ ） 构件 DCE 的质心 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点坐标可求得 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，可以写出构件 DBG 质心 g点 H1点的坐标： 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 ， 角的表达式为 (弓头平衡杆 EH的偏转角 ) （ ） EH1 杆质心 h1的坐标为 （ ） 兰州交通大学毕业设计 (论文 ) 高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计 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                     （ ） 以上为几何运动关系的推导 速度关系 （ 1） 变分关系 为了推导运动微分方程，还需知道各个变量之间的变分关系 [14]，由几何关系式，可以推导变分关系如下： 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          （ ） 由几何关系求得 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     兰州交通大学毕业设计 (论文 ) 高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计 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） 速度关系 构件 DBG 的角速度为： b d d d kdt d dt      （ ） 构件 DCE 的角速度为： c d d d kdt d dt      （ ） 杆 GH1 的角速度为： g d d d kdt d dt      （ ） 杆 EH1 的角速度为： 1h d d d kd t d d t      （ ） 构件 DCE 的质心 c的平动速度为： .1 2 2.1 2 2si n si n ( )c o s c o s( )ccX l l kY l l k            （ ） 杆 GH 质心 g的平动速度为： 兰州交通大学毕业设计 (论文 ) 高速列车受电弓结构及动力学参数优化设计 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          （ ） 杆 EH1 质心 h1的平动速度为： .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 。