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三维PROE
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三维
PROE
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浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告班 级机械设计制造及其自动化09（4）班姓 名陈国纯课题名称机车转向架助推器开题报告目 录1 选题的背景与意义1.1 国内外研究现状和发展趋势1.2 助推器研究意义2 研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1 基本内容2.2 拟解决的主要问题3 研究方案、可行性分析及预期研究成果3.1 研究思路方案3.2 可行性分析3.3 预期研究成果4 研究工作计划参考文献（开题报告全文附后）成绩：答 辩意 见（从选题、任务工作量、质量预期、可行性等几个方面）答辩组长签名： 年 月 日系主任审核意见签名： 年 月 日机车转向架助推器设计陈国纯（机械类09（4）班 B09370203）1.选题的意义和背景 大型工件、物品的搬运常采用助推器辅助搬运工完成作业，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。在新建或改造的铁路机车检修基地，急需一种便携式的机车牵车装置，为机车检修时方便进出检修库用。1.1 国内外研究现状和发展趋势1.1.1 国内外研究现状 目前，国外对此类助推器的研究比较充分，其中包括瑞士Easy Mover公司生产的产品、英国Master Mover公司的产品等。但是产品总体上可分为滚子类助推器、抬升式助推器和多功能助推器几大类。（1） 滚轮类助推器 1）比较有代表性的是瑞士Easy mover公司生产的滚轮类助推器，在国内应用也比较广泛。可以推动10吨到50吨的卷筒等圆柱类物件。1而且主要采用的是气动的方式来提供动力，清洁而且高效，方便工人操作。但是同时也带来了局限。因为是气动推动，就会因为动力的提供模式而使装置运行受到限制。比方说，当移动的距离增加时，压缩气体提供的动力就会逐渐减少，使功率收到限制。而且气体传输通过软管，所以助推器工作时限制了其位置，不是很自由。2 2）在参考文献 Gregory James Newell. 2007. Materials handling device and system. U.S. Patent No.7168514B2.中有提到对这类产品的改进，这里举几个例子。第一，将动力改成了电池组，这样就解决了大部分有关气动驱动的缺点，而且保留了原有产品的便捷、小巧。第二，电池组和控制器上的纯电容通过电力连接，在电力充足的时候电容会充电，而当能源不足的时候，电容又可以向电机提供需要的电力，这样就保持了工作的持续性。3（2）抬升式助推器 这类产品的构成相对简单。国内最传统的助推器，是通过液压千斤顶手动抬升机车转向架，将重量分担到助推器上，进而加大摩擦力来推动。国外公司对其进行了不同方向的发展。一类是通过杠杆原理抬升物件，虽然结构更加简单，但是对助推器的功率和提升的重量都有了限制。另一种是通过铰链连接抬升装置，这类助推器比第一类抬升重量有了较大的提高。4（3） 多功能助推器 英国Master Mover 公司在助推器行业走在前列，其产品可以满足各种各样的要求，实现多功能助推。其能源是电池电力提供，因此没有位置上的限制。基本组成包括齿轮减速箱、电动机、箱体。在推动滚动体时可以安装两个长滚轮，而推动机车时就可以安装抬升装置。这类装置虽然能提供比较的转矩，但是相对气动类型的来说，却尺寸较大，更加笨重，移动也不方便。所以在推动一些尺寸不适合的机车时需要添加辅助装置来提供辅助作用力。51.1.2 助推器发展趋势机车转向架助推器作为机车车间不可少的搬运工作，发展更趋向于便捷小巧，适合多种需要。但是电机的选择与助推器的功率很难匹配，选择合适的能源一直是很多公司研究的问题。同时，助推器今后不仅仅可以用来推动转向架，它同样可以用来制动，帮助转向架停靠和转向。6 而且简单便携的助推器的受力分析需要解决，使得在助推过程中不至于倾覆，也保证能提供充足的摩擦力推动机车转向架。1.2 助推器研究意义机车转向架是铁路、车间运输的重要工具，但是其重量大，单单依靠人力难以推动，或者耗费更多的人力，而且目前应用的牵引机车体积过大，不适合应用在装配车间，而且也必须保存在远离车间的位置，车间运作带来不便。7给本项目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，可以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。在国外产品推广不足的情况下，可以满足大部分需要。2 研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1 基本内容本课题的主要任务是：1） 机车转向架助推器的方案设计； 确定三种机车转向架助推器的优点和缺点，比较分析采用哪一种更适合车间内各种不同情况的使用，满足大部分的要求。2） 分析机车转向架与助推器受力模型； 确定方案后，对机车转向架和助推器进行具体的受力分析，也包括电机的选择，和不同规格相配合的助推器的受力分析。确保助推器可实际上运行起来，也不会出现倾覆的危险。3） 主要部件的二维与三维设计。 对主要部件建立二维和三维模型，通过运动仿真调整尺寸数据，设计满足生产要求的二维、三维图纸。2.2 拟解决的主要问题本项目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，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。要实现电机的稳定的传输，需要确定电动机的合理位置和布局，使助推器达到预定转矩推动机车转向架。同时要选择电机的具体类型以满足搬运不同规格的机车转向架需要。另外，机车转向架对助推器的作用位置也需要合理设计，防止在助推过程中出现倾覆危险，同时确定抬升支点，确定合理的受力模型。为了保证合适的功率输出，电机和驱动轮之间的动力传输方式的选择也是主要问题之一，链传动平稳性欠佳，齿轮传动需要综合考虑尺寸要求和传动比要求。3 研究思路方案、可行性分析及预期成果本次设计拟采用理论分析方法解决机车转向架和助推器之间的受力分析，同时通过三维仿真对实验数据进行完善，结合国内外的研究成果，完成助推器的结构设计和图纸。3.1 研究思路方案3.1.1 目前机车转向架机构原理分析 一般的抬升助推器可以分为几个部分，抬升部分、驱动部分、转向部分。（1） 抬升部分 传统此类助推器采用液压抬升，系统复杂而且伴随着不安全。所以计划改进为简单机械抬升，抬升部分可以利用杠杆原理实现机车转向架车轮的短距离抬升和位移。实现手动和机动的结合，在助推器的车体前身安装杠杆类装置，通过铰链机构装置和后轮偏心轮的转动实现前端杠杆往复上下摆动，从而实现机车转向架持续被推动。（2）驱动部分 启动时通过电机，采用二级齿轮减速装置实现助推器的驱动，这样具有比较明显的增力效果，同时电机的选择限制就会小一些。随着后轮的转动，偏心轮同时带动杠杆装置往复上下摆动，使转向架持续被推动。方案示意图如下。3.1.2虚拟样机技术机械工程中的虚拟样机技术又称为机械系统动态仿真技术，是国际上20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来一项计算机辅助工程（CAE）技术。工程师在计算机上建立样机模型，对模型进行各种动态性能分析，然后改进样机设计方案，用数字化形式代替传统的物理样机。从计算机图形学的角度出发，Fan Dai 等人将虚拟样机定义为一种快速评价不同的物理产品设计的方法。通过将虚拟现实技术（VR）、计算机仿真技术和CAD技术相结合，建立起一个物理造型的数字原型。产品设计人员可以通过具有高度沉浸感的虚拟现实用户接口灵活的操纵、控制和修改该原型，并支持设计数据的重用和仿真分析。83.1.3 ADAMS软件 ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。9ADAMS软件仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。103.1.4 预备步骤（1） 确定助推器整体受力分析，分析杠杆装置的运动轨迹，确定杠杆装置的实际支点，分析助推器运动的可行性。（2） 通过实际受力分析，确定支点后，选择合适的电机类型。确保电机能提供足够的驱动力完成工作。（3） 优化助推器的结构布置，实现运动仿真。确定满足生产要求的二维、三维图纸。3.2 可行性分析机车转向架助推器在国外的研究已经比较成熟，虽然在中国普及不是很广。几种助推器的应用很实际。现在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，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，在基本原理上，借鉴前人的基础是可行的。设计涉及力学、机械原理、机械设计和PRO.E、CAD软件的应用，在大学四年里面我已经学习了相关课程，掌握相关基础知识，可以在研究和学习中完成相关任务。指导老师及其课题组在机车转向架助推器的相关研究方面具有丰富的经验，本设计的研究方法思路经过深思熟虑，切实可行，能够确保毕业设计的顺利完成并取得预期的研究成果。3.3 预期研究成果提出的设计方案可行，机车转向架的结构设计合理，完成的三维、二维图纸满足生产要求。、 研究工作计划起止时间内容2011.11.12-2012.11.25毕业设计前期资料准备2012.11.26-2012.11.30毕业设计任务书、外文翻译任务布置2012.12.01-2011.12.27开题报告、外文翻译、文献阅读、综述报告2012.12.28-2013.01.05开题报告、综述报告准备及答辩2013.01.06-2013.01.26机车转向架助推器总体方案细化，确定传动方案2013.01.27-2013.03.04助推器结构设计2013.03.05-2013.04.18助推器二维设计2013.04.19-2013.04.30助推器三维设计2013.05.01-2013.05.09论文撰写2013.05.10-2013.05.22论文评阅与答辩 参考文献1 Http:/www.easymover.it/en/pusher.php,5-20/2013-5-202 Gregory James Newell. Materials handling device and system. P U.S. Patent No.7168514B2,2007.3 Gregory James Newell. Materials handling device and system. PU.S. Patent No.20040265148A1, 2004.4Http:/www.fetec-papier.de/Easy_Mover_-_Rllentransportger/Details_Easy_Mover/details_easy_mover.html,5-20/2013-5-205 Http:/,5-20/2013-5-206 Pege Englund. Drive apparat
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