机车试验激振台及控制系统设计[含5张CAD图纸和说明书 全套打包]

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　　　摘    要

　　　本课题通过同分析机车试验平台的运动特点设计了具有2个方向自由度得机车试验平台及控制系统。使用有限元软件ANSYS对机车试验平台进行了静力学校核证实结构满足设计要求，并对关键零部件油缸,键，轴承，电动机进行了设计与校核。本课题基于CAN总线技术设计平台运动的控制系统。通过本课题的设计了解了机械CAD，CAE的使用，并学习和掌握的CAN总线控制技术。

　　　关键词：机车试验平台；ANSYS；控制

　　　Abstract

　　　Analysis of this issue through the same motion characteristics of motorcycle test platform is designed with two degrees of freedom was the direction of test platform and the locomotive control system. Using the ANSYS finite element software test platform on the locomotive were confirmed by static checking the structure to meet the design requirements, and key parts of cylinder, keys, bearings, motors have been designed and better. The subject of design platform based on CAN bus technology motion control systems. I am learn to master the subject of mechanical CAD, CAE's use, and learn and master the CAN bus control technology by the design of this project.

　　　Key Words：motorcycle test platform，ANSYS，control

　　　　目    录

　　　 摘要……………………………………………………………………..II

　　　 Abstract……………………………………………………………  III

1 绪论………………………………………………………………………………  IV

　　　    1.1 选题背景及其意义…………………………………………………………  1

　　　    1.2 国内外发展趋势……………………………………………………………  2

　　　2 试验平台的确定………………………………………………………………… 2

　　　3 平台架的校核……………………………………………………………………. 4

　　　    3.1 平台架的形式………………………………………………………………  4

　　　    3.2 平台架尺寸的确定…………………………………………………………  5

　　　    3.3 平台架强度校核……………………………………………………………  5

　　　        3.3.1有限元简介………………………………………………………  .  6

　　　        3.3.2有限元求解思路………………………………………………………  6

　　　        3.3.3 单元类型选择………………………………………………………… .6

　　　        3.3.4 物理模型创建…………………………………………………………. 9

　　　        3.3.5 模型校核求解………………………………………………………  .13

　　　    3.4 平台稳定性校核…………………………………………………………….. 14

　　　        3.41 水平运动平台校核………………………………………………….  14

　　　        3.4.2 垂直运动平台校核………………………………………………….. 16

　　　    4 液压缸的设计计算…………………………………………………………   18

　　　        4.1.1 水平油缸……………………………………………………………….18

　　　        4.1.2 有刚工作压力………………………………………………………….19 

　　　        4.1.3 缸筒强度……………………………………………………………  19

　　　        4.1.4 活塞杆强度…………………………………………………………  19.

　　　        4.1.5 活塞杆稳定性……………………………………………………    19

　　　    4.2 垂直油缸……………………………………………………………………  19

　　　        4.2.1 垂直油缸工作压力…………………………………………………… 20

　　　        4.2.2缸筒强度……………………………………………………………… 20

　　　        4.2.3活塞杆强度…………………………………………………………… 20

　　　      4.1.5活塞杆稳定性………………………………………………………..   21

　　　5液压系统方案…………………………………………………………………… 21.

　　　   5.1 执行元件形成的分析与选择…………………………………………………21.

　　　   5.2 油路循环方式的分析和选择………………………………………………  21

　　　   5.3 油源类型的分析和选择……………………………………………………  22

　　　   5.4 调速方案的分析和选择………………………………………………………22

　　　   5.5 液压基本回路的分析与选择………………………………………………….22.

　　　   5.6 液压系统原理图的拟定………………………………………………………22.

　　　   5.7 液压系统参数设计…………………………………………………………… 23.

　　　   5.8 选择液压元件………………………………………………………………… 23

　　　       5.8.1液压泵、液压马达………………………………………………………23.

　　　   5.9 液压泵站的类型与选择……………………………………………………… 24

　　　   5.10 油箱的设计……………………………………………………………………24

　　　   5.11 油箱容积的确定………………………………………………………………24

　　　   5.12 油箱附件的选择………………………………………………………………24

　　　   5.13 空气滤清器的选择…………………………………………………………  24

　　　   5.14 加热器的选择…………………………………………………………………24

　　　   5.15 吸油管出滤油器的选择………………………………………………………24

　　　   5.16 精滤油器的选择………………………………………………………………24

　　　   5.17 管路的设计…………………………………………………………………  24

　　　   5.18 管件尺寸的确定………………………………………………………………24

　　　   5.19 液压管路的连接方式…………………………………………………………24

　　　6. 关键部件校核……………………………………………………………………..25

　　　   6.1 销轴的校核…………………………………………………………………….25.

　　　       6.1.1 水平运动球铰销轴的校核……………………………………………..26

　　　       6.1.2 垂直运动销轴的校核………………………………………………… 26 

　　　 7 控制系统设计…………………………………………………………………… 27

　　　   7.1 通信计算确定………………………………………………………………… 27

　　　   7.2 控制手柄选择………………………………………………………………   27

　　　   7.3 控制器选择....................................................28.

　　　   7.4 油缸位移传感器................................................ 28

　　　   7.5 控制系统原理…………………………………………………………………28

　　　8 结论………………………………………………………………………………  29

　　　  参考文献……………………………………………………………………….  29 

　　　  致谢………………………………………………………………………………  30

1 绪论

 1.1 选题背景及其意义

     随着轨道交通发展的日益成熟，越来越多的机车将被投入使用，期间不仅对机车的制造生产有较高的质量要求，还包括对生产完毕，投入使用之前的机车的运行测试。由于轨道资源的有限，无法将新的机车投入轨道线路进行测试，所以机车的测试平台成为了必不可少的一个检测工具。

1.2 国内外发展趋势

　　　  随着科学技术的发展， 传统交通机车产业在经历了一段竞争力下降的时期后，正以前所未有的发展速度，与航空、汽车等运输方式，展开了激烈的竞争。这其中高速列车的成功运营，大大提高了铁路的竞争力。它正以其安全、舒服、正点、低耗能、污染小等诸多优点，成为了世界各国发展交通运输产业的投资热点。 

　　　高速铁路以现代高新技术，如：现代通信技术、自动控制技术、计算机技术、检测技术及其告诉机车车辆技术为基础，实现了铁路运输的现代化。而与其同时期发展的铁路机车车辆试验技术，也受到研究人员的普遍重视。任何一种新型机车车辆在正式投入运营之前，为了对机车车辆的中综合性能和机车车辆的动力学性能（如：走行安全界限、装载安全性）等进行全面测试，一般可以进行二种试验：一种是线路运行试验；另一种是定置试验。但是线路运行试验在实际路线上进行的，受气候等因素影响，且不符合我的实践性。而定置试验不受上述因素影响，也越来越受到发达国家的重视。机车车辆试验台作为定制试验装置，具有以下特征：

　（1）能减少机车车辆的开发成本和时间

　　　进行线路运行试验，需花费大量的经费、人力、物力和时间。而采用试验台试验。可以大幅度节省大量的新型机车车辆的开发成本和时间；

　（2）可进行各种极端条件下的试验

　　　在试验台极限运行范围内，可以进行各种极端条件下的试验。如：最高时速的极限。钢轨不平顺的极限，车体、转向架实现轻型化的极限，以及蛇形失稳、脱轨试验等；

　（3）可方便地进行各种检测信号的测试

　　　　在线路运行试验中，除了会遇到实施方法，测量方法等各方面的困难外。还会出现一些意料之外的无法确定的干扰。而试验台试验由于测试装备安置安装，因此检测方便，有有效排除运行试验中各种不定因素的告饶，并且可检测到一些在线路实验中无法检测到的信号。

　　　　由于上述特点，使得机车车辆室内动态模拟试验台日益受到各国铁路研究人员的重视。可以说。机车车辆动态模拟试验台对于铁路现代化技术发展的作用是功不可没的。这点可以从德国慕尼黑试验台自78年建成开始到1996年所作的近40次试验和我国牵引力国家实验室自建成到目前为止所完成的近10成就大型试验中得到充分的证实。

　　　各铁路发达国家，从60年代开始，分别建立了机车动态模拟实验台。模拟单元从单轴模拟，逐渐发展到整车四轴模拟。滚轮（或称轨道轮）也从简单的用偏心滚轮实现正旋波单维激振，发展到用液压伺服激振系统实现任意波形的多维激振。功能日趋完善的机车车辆动态模拟试验台，为新型机车车辆的研制，提供了全参数的室内动态模拟环境，是惊醒各种机车车辆试验必要的研究工具。