摘要
大型工件、物品的搬运常采用助推器辅助搬运完成作业，主要有机械式、气动式、电动式、液压式等，其工作性能各有优劣，有特定的适用场合。铁路机车或车辆检修维护时的移动一直采用牵引机车或牵车机构牵引，而牵引机车一般为内燃机车，不适合在机车或车辆检修要求越来越高的库内牵引机车用，而牵车机构一般为链式传输机构，其安装空间需要利用轨道中间的部分空间，且建造成本高、运行不稳定、维护成本较高和驱动电机的防水防潮功能要求较高，使用效果一直不理想。
本文拟在综合分析比较现有搬运助推器的工作原理、组成结构的基础上，通过分析机车转向架与助推器的受力作用情况，运用ADAMS软件对助推器的执行机构进行建模和运动仿真，确定了执行杆件的运作方式和受力作用情况，进一步校核各部件，设计出一种用于搬运不同规格机车转向架、适合机车车间工作条件的低耗高效便携式助推器。结构简单，方便组装，方便工人操作的便携式机车牵车装置，为机车检修时方便进出检修库用。

关键词：助推器；高效；便捷；ADAMS；仿真

Abstract
Large workpiece and goods' transport often use boosters to help to finish the work.The main means are mechanical, pneumatic, electric, hydraulic.Every means has its own advantages and disadvantages and every means is used in its special appropriate occasion . When the railway locomotive and vehicle are in maintenance,it has often been using traction locomotives or traction mechanism for moving. But the traction locomotive is usually a kind of diesel locomotives.It is not suitable for the traction of locomotive,with the request more and more high in locomotive and vehicle maintenance. The traction mechanism is usually a kind of chain transmission mechanism.The middle part of the space of the orbit is required for the installation space , with high construction costs,unstable operation,high maintenance costs and the higher requirements for drive motors' waterproof function.So the using effect has not been ideal.
This article is on the comprehensive analysis of the working principle and existing boosters' structure. By analyzing the force condition of the locomotive bogie and the booster,using the Adams software for modeling and motion simulation of the executive mechanism of the booster. So the executive members' operation mode and the force function are determined, further checking other parts, designing a kind of portable booster with high efficiency and low consumption for the transport of different specifications of bogies. And it is suitable for the locomotive workshops' working conditions. It is a kind of portable traction device with simple structure, convenient assembly and convenient operation ,for convenient in or out of the maintenance bases when the railway locomotive and vehicle is in maintenance.

Key words: Booster; High Efficiency; Portable; Adams; Motion Simulation

目录
摘要
Abstract
第1章绪论 1
1.1转向架助推器研究背景 1
1.2现有助推器类型 1
1.2.1滚轮助推器 1
1.2.2抬升式助推器 3
1.2.3多功能助推器 4
1.3虚拟样机技术 5
1.4本论文主要研究内容 6
第2章撬棍式助推器研究思路和方案 7
2.1研究思路 7
2.1.1三种助推器的比较 7
2.1.2 撬棍式助推器方案 7
2.2执行机构受力分析 8
2.2.1执行机构位置分析 8
2.2.2齿轮传动比确定 9
2.2.3机构受力分析 10
2.3电机选择 12
2.4结论 12
第3章基于Adams的建模和仿真 14
3.1 Adams 软件介绍 14
3.1.1 Adams 软件的概述 14
3.1.2 ADAMS仿真步骤 14
3.2 执行机构自由度分析 15
3.3 凸轮轮廓线的设计 16
3.3.1建立模型 16
3.3.2仿真 17
3.3.3确定轮廓曲线 17
3.4 执行机构建模与仿真 18
3.4.1建立模型 18
3.4.2添加约束 19
3.4.3仿真 20
3.4.4仿真结果后处理 20
3.5结论 23
第4章结构设计 25
4.1 整体结构简图 25
4.2各部件校核 25
4.2.1齿轮设计与校核 25
4.2.2链传动设计 29
4.2.3轴的结构设计和强度校核 30
4.2.4轴承选择 34
第5章总结 36
5.1 总结 36
5.2 设计的不足之处 36
5.3 个人体会 36
参考文献 38
致谢 39

第1章绪论
1.1转向架助推器研究背景
进入21世纪，我国的城市轨道交通方兴未艾。作为世界上人口最多的国家为保证拥有一个有效，快速，便捷的交通。轨道交通作为主要的趋向已开始平凡地出现在我们的生活中。

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内容简介：: 外文翻译毕业设计题目：机车转向架助推器原文1： Materials handling device and system 译文1：物料运输装置及系统原文2： Drive apparatus 译文2：驱动装置物料运输装置及系统摘要这种物料传输装置包括底盘，及和底盘轴连接的使装置运动的轴柄，连接在底盘上可旋转的两轮，支撑在轴柄上的电池组，还有和转轮位于同一旋转轴线的电机和齿轮箱。以及位于底盘上含有电容器的控制器，当需要储存电能的时候就会通过电池组充电。为了使储存的电能供电动机使用，控制器与电池组和电机之间通电连接，而且这样在某种特定需要的场合或瞬间，电机可以通过齿轮箱传递更高的扭矩驱动力给其中一个轮，确保通过不平的地面，更好的操作和移动重物。本装置是美国在2003年6月注册的第10/609，276号应用，现在已经被原发明者放弃。这项公开性装置在此作为参考。技术领域目前的发明一般是和物料运输中搬运重物相关，更加针对一种物料的操作装置和系统的研究。行业背景一般的便携式物料运输装置是通过压缩空气运行的。具有代表性的是一种品牌名为“Easy Mover”的产品。其产品其中一种在美国注册，专利号为4,582,154.这些气动式装置的一个缺点是它们的动力来源必需“看得见”。一般来讲，压缩空气是通过一条长通气管才能传递动力。然而，这些气动装置也确实有自己的优势，包括：(1)它们可移动而且尺寸较小，却可以形成大功率转矩；（2）尺寸小也也使得装置适合大多数可转动的重物，使重物的重量可以加载在装置驱动轮上面，提供运动需要的摩擦力；（3)它们不用经受任何检修期，因为压缩空气是源源不断的，只要可压缩空气相连就可以不断运行。然而，这些气动装置也的确有缺点，包括：（1）压缩空气限制了装置的位置和应用；（2)通气管传输空气严重限制了装置很多方面的使用；例如，当需要移动相当长的距离时，通气管就变得很长难以操作，而且在院子里或者在户外，通气管就显得不现实；（3）压缩空气的传输量随着气线的长度增加而减小；相应的，当超过30到50英尺的时候，动力就会因为压缩空气的体积不够变得不足；（4）为了满足比较小的尺寸，这些装置利用了一种压缩式，但效率很低的旋转不定形式的气动电动机（大约只有30%效率），这使得压缩空气的消耗量非常大。正是因为如此大的消耗量使能量的储存变得不现实(例如在装置上连接再包装或者快速变化的圆柱），这样装置只能提供一种持续动力而已。另外，能量损失也是不容小视的。另一种，基础上应用较少的简易物料运输装置是电动的，因此没有位置限制。其中代表的是Mater Mover 公司旗下的Nustar/PowerPusher and Electrodrive .这些装置上都有些相似设计，使用一个电动机，一个减速（传统上啮合传动）齿轮箱和一个或更多12伏硫酸铅（SLA）电池作为能源。尽管这些电能装置有不受位置限制的自由，对于气动来说有更高的操作性，尽管仍然能提供很大的转矩，但是这些装置失去了气动装置关键的好处：（1）电动装置比气动装置更大、更笨重，使使用、移动都不方便；(2)因为尺寸很大，一般不能直接和被移动的重物接触，多数情况需要添加辅助作用力或笨重的几何外延使驱动轮获得更大的作用力（提供滚子连接）来推动重物。(3)电池需要充电，在高工作量的情况会限制运营。总之，我们仍然需要创新出新装置，来解决上述在气动和电动高转矩装置中出现的问题，但不引入新问题。公开发明现在我们来提供一种满足上述需要的装置和系统。这种高转矩物料运输装置和系统由避免了上述气动和电动问题的发明组成。同时，仍然可以移动大型、重型物件（可达50吨）而且装置不受约束(即不需要持续连接电力和压缩空气线），但是基本比前面提到的电动装置要小巧便捷的多。相应地，目前的发明的物料运输装置由以下组成：（a)一个底盘;(b)连接在底盘上的移动手柄，来移动装置；（c)至少有一个转轮连接在底盘上，而且和地面接触；（d)至少有一个电池组连接在操作手柄上，设定至少成为手柄的一部分；（e)跟电池组相互分离的驱动单元，连接在底盘上保证滚轮处于工作状态；（f)通过电力连接电池组和驱动单元为运行驱动单元提供电能，从而传递给驱动轮传递高转矩驱动力，驱动需要的功率就可以由滚轮提供，确保装置通过不同的表面，移动重物。目前的发明还有下面一种设计，有下面几个部分组成：（a)底盘；（b)至少一个可充电电池组，可移动、可被替换；（c)一个电动机和齿轮箱，保持和滚轮的驱动连接；(d)安装在底盘上的控制器，含有和电池组连接的电容，可以在适合的被电池组充能，储存电能，控制器上的电容和电池组、电动机电路连接，这样的话电容就可以在需要的时候把储存的电能提供给电机，齿轮箱就可以传递更高的转矩驱动力给滚轮，使装置通过滚轮提供转动驱动功率，来通过不同表面，操作和移动重物。目前的发明更进一步改进，组成部分如下：（a)靠近操作区域的电池充电器，可以将可充电的电池组从放电状态转换到充电状态；（b)一种电池充电器被替换的物料操作装置，可在操作区用来操纵重物。这种装置包括（i)装置上提供的驱动单元，（ii)一个完全可以充电再利用的电池组，其中至少有一个可以被移动和替换，为驱动单元运行提供电能；至少还有另一个安装在电池充电器的位置，而且通过充电器保持充电状态，目的是为了可充电电池达到放电状态时另一个电池可以进行替换；（iii)控制器，至少在其中一个充电电池组安装有电容，电容至少正被一个电池组充电来储存电能，电容也和驱动单元连接，这样就可以在需要的给驱动装置提供储存的电能，保证驱动装置可以同高转矩输出来使装置不同表面和移动重物。通过下面详细的描述，和相互连接的阐述发明具体部分的图片，我们会逐步熟悉其特点和优势。图片的简单描述在下面详细的描述中，会分别列出参考：图片1，是一个物料运输装置的具体整体结构透视图。由下面几个部分组成，包括为装置提供动力的电池组，可动的以夹合方式放置在操作运行区。图片2，是图片1中装置的局部放大图。和一部分纵向剖面图，体现出安装在其中一滚轮上的电机和齿轮的前面的驱动单元。图片3，是图片2中驱动单元被去除的图片1的局部放大图，目的是为了显出下面的控制器中的电容。电容可以通过电池组充电，可以在电机需要的时候提供电能。图片4，是图片1部分剖视图，而且去除了部分和交叉分部，为了显示装置中驱动部分，也是为了显示手柄在停车时的放置位置。图片5，图片1中放置在手柄周围的电池组的局部放大图。图片6，是和图片5类似的关于电池组的一部分的局部放大图。图片7，是电池组的纵向局部放大图。图片8，是装置电力组成部分的一般的结构简图。图片9，是电池充电器的远景图。充电器用来给电池组充电。图片10，是包含目前发明部件和原来行业中品牌名为Nustar/PowerPusher的侧视图，视图重点强调目前装置在尺寸方面的大量减小。图片11，是图片10的俯视图。图片12-14是装置在被改装后执行推或者拉操作是透视图。图片15，是改装后的装置的轴柄处于停车位置的时候的透视图。图片16，是目前含有全部部分的物料运输系统的透视图。完成发明的最好模式根据这些图片，特别是图片1到8，这里提供一个物料运输装置的示意图，一般是指定10，其中包含目前发明的全部组成。装置10包括一个底盘12，一个加长轴柄14（可旋转地连接在底盘12的末端用来移动装置10，至少一个、最好两个转动体或者滚轮16，18滚动连接在底盘12上，至少包括一个电池组的20支撑在轴柄14上，一电动驱动单元22用来提供滚轮16的同步驱动。驱动单元22包括一个电动机24，与其中一个滚轮16相适合的齿轮箱，跟滚轮16的A轴线共线，和放置在底盘12上面，滚轮16下面的控制器28。控制器28包含跟电池组20连接的纯电容30，可以被电池组20充电，而且在需要的时候释放可用的储存电能。正如大致在图片8中看到的，控制器28中的电容30和电池组20和电动机24通过电路连接，这样电容30在需要的时候就可以向电动机提供储存的电能，再通过齿轮箱传递高转矩驱动输出。而且可以瞬间传递给滚轮16，使得转动驱动力能通过滚轮16传递到另一个滚轮18，确保装置10通过不同表面而且能同时操作、移动重物。装置10在与上述引用的由同一个发明者改进的气动式物料运输装置Ser.No.10/609,276比较中，保留了便携、多用途、可重装、模块化的优点后，在操作时有着不俗的表现。更进一步，装置10中底盘12有相对的侧板32，34，它们通过2个或者更多的交错的部件36，38相互作用。装置10还有一对后轮40，旋转支承底盘12的后半部分，同时也是轴柄14铰链连接在底盘的位置。这样，装置10在图片1到4中显示的结构中，轮18在底盘12的前面，驱动轮16安置在前轮18和后轮40之间。底盘12还包括了连接在侧板32上的圆柱支撑42和连接在另一个侧板34上的三通阀。驱动轮16是放置在滚动支撑42上的圆柱体，同时由42支撑，而且在另一端通过滑动轴承46，47支撑。电动机24和部分齿轮箱26放置在圆柱支撑42和驱动轮16中，相互并排连接，与驱动轮16的轴线共线。这些组成装置10中的驱动单元20放置在三通阀44和另一个更大的三通阀48之间，同时含有滑动轴承47。齿轮箱26驱动时放大了两倍电动机24输出轴转速，反过来，也使连接在圆柱支撑42末端和驱动轮16上的轴50转速增加1倍，来转移电动机24的转矩到驱动轮16上。在更大的三通阀48外延部分48A中，轴50外部末端可旋转地连接在另一个滑动轴承51上。在进行更一步关于的物料运输装置10的详细的描述，同时也为了获得更完全地理解和了解装置10包含地独特的组成部分，首先对在先前提到和其他装置中使用的传统电池动力的基础部分。先前的电池动力装置可以形成巨大的转矩(比如提升50，000千克或者更多）。这些装置通常使用6伏或者12伏的封装醋酸铅可充电电池，比如“深放电”样式，有时也叫做“FK”系列（叉车装置应用的12V电池）或者“GC”系列（高尔夫球车装置使用的6V电池），而且可以放出最大电池容量的80%到90% 电池技术普遍使用是有一些原因的。作者：Gregory James Newell国籍：美国出处：U.S. Patent No.7168514B2驱动装置摘要一个驱动装置首先是为了移动车辆，由可移动的运输装置，包括两个轮子（3）和一个电动机驱动的驱动轮（2）。弹性连接(7）通常是为了保持驱动轮（2）和支撑轮不相接触，但是可以通过负载连接，例如，当装置在机车轮（8)下面推动时，驱动轮（2）和支撑轮（3)通过摩擦连接，使得装置通过驱动轮的转动移动，同时使得机车移动，轮（8）因此可以转动。这种驱动装置还有一个手柄（6），更适合安置电缆，软管或者类似的，来给电动机提供动力，同时手柄上可以设置控制的方式（5），比如开关或者类似的。驱动装置目前的发明最好用来移动车辆或者之类的东西，当然不是只有这种用途。在制造业和修车行业，有需要能比较容易和缓慢地移动车辆和类似物件的装置，而不是使用机车专用的牵引装置。同时在其他的工作里，同样需要操作性强的移动装置。目前本发明可以提供这样一种装置，而且有如下的特点使得能完成基本或者更高层次的任务。为了和图片相对应，这里举例说明一种示范装置。图片1，是驱动装置的示意垂直剖面图而图2表示的是从前面观察的驱动装置图，图3是某些地方改装后的驱动装置的侧视图，而且去掉了侧壁。图4是图片3中驱动装置的俯视图。图片中显示的驱动装置是以可移动的驱动的形式组成的，带有驱动电机1，在这个例子中可以电动机或者是气动，也可以是液压动力的。驱动电机是驱动组2移动，最适合的是由摩擦轮组成，而且在例证中驱动通过链传动4传递.外壳3由两个宽支撑轮3，3支撑，旋转轴通过钻孔插入外壳的长方形支撑板中。因为弹簧连接7固定在中间部分，而且末端插在支撑轮轴间的钻孔内，所以轴是弹性连接的。通常轴位置比图片1中略低，而且支撑轮3，3因此会和驱动轮2脱离接触。现在这种位置，运输装置可以轻易运动。通过施加负载，支撑轮会和驱动轮2接触，当后者被驱动的时候，支撑轮会因此运动。和运输装置连接的是轴柄6，第一是为了操作装置，第二是为了保护电缆、软管或者其他类似给驱动电机提供动力的方案。在这些例子中，轴柄最好做成管状或类似的形状。控制方案5例如开关、阀门或者类似的，也可以固定在轴柄上，这样它们就可以使操作者更容易接触。这里描述的装置是指在物件左边操作的，但是在多数例子中更需要能自由选择装置在哪边操作。因此，在图片3和图片4中的实体有一个轴柄，设计时包括第一部分6a，在右转角的时候持续连接到6b部分，而且后一部分有足够的长度，通过弯曲部分6c（在部分9中保持原状）可以从任意一边延伸到装置的中间部分。而部分9是通过一个套筒9可旋转地连接在横向集中布置的单元10的中间。同样的在这个例子中，轴柄更适合放置电缆、软管或者类似的，来给驱动装置提供动力，而且可以包括控制方案5。把610部分之间的连接设计成空气或液体也是可能的，这样轴柄就会为液体充当导管。由于轴的形状和绕轴线转动的可能性，驱动装置可以很容易地在任何适合的位置操作。现在描述的驱动装置可以在下列方式中使用：如果用来移动车辆，装置放置在车辆前面或者后面的轮子8。通过将装置推进一般在轮8和地板或地面之间形成的楔形空间，小车3将会受到重物的作用，使得驱动轮2运动，同时小车3的除了支撑轮3、3的其它部分动起来。就像在图片1中一样，驱动轮2在和机车轮8摩擦连接时，同时和支撑轮3、3摩擦连接。如果驱动方式2如图片1中箭头指示方向驱动的话，机车轮8和两个支撑轮3、3将向着箭头方向运动。根据图片1，这个过程表示机车向左边移动。现在形容的装置在构成上很简单，而且由于轻便、便捷的结构，其在使用上也很容易。尽管描述的发明跟移动机车的装置有关联，但是很明显本装置不仅仅只有一种用途，而是可以被用于各种

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