高速列车受电弓的动力学建模分析研究开题报告

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1、毕业设计开题报告第9页2016-2017学年第一学期毕业设计开题报告题目高速列车受电弓的动力学建模分析研究学号姓名马明成绩指导教师叶红玲机电学院2017年1月毕业设计开题报告第9页毕业设计开题报告说明标题、正文等要求：标题要求：黑体、小二号字，如：“微纳米技术”正文要求：宋体、小四号字、段落间距20磅。用纸要求：A4纸，单面打印（说明不打印)。页面设置：上下边距：2.54厘米，左右边距：3.17厘米。毕业设计开题报告的内容：*课题研宄的意义*课题研宄的背景综述*课题研宄的目标*课题研宄釆用的方法，或技术路线。*已经做过的准备工作，或研宄基础。*研宄计划及时间表。上交时间：答

2、辩当天上交答辩秘书，逾期不交者，该课程成绩以零分记。毕业设计开题报告第9页目录1选题依据与研究意义42本课题的研究背景42.1高速列车受电弓的发展42.2高速列车受电弓力学特性的研宄现状53课题研究目标与内容64采取的研究方法及可行性分析74.1有限元方法74.2高速列车受电弓有限元模型的建立74.3受电弓的静力学和动力学特性数值仿真计算求解74.4课题研究的技术路线75前期研究工作基础及条件保障85.1与本课题研宄有关的研宄积累85.2工作条件86研究进度计划、时间表和预期研究结果9参考文献9毕业设计开题报告第9页毕业设计开题报告第9页报告正文1选题依据与研究意义随着“一

3、带一路”国家级战略的推进，中国高铁迎来了前所未有的发展机遇。与公路、水运以及航空等交通方式相比，高速铁路[2]具有速度快、效率高、运量大、能耗低等多重优势，因此其将在未来交通运输体系中发挥越来越重要的骨干作用，高速电动车组如图1所示。作为高速铁路系统中核心装备的高速列车，针对其运动稳定性、运行平稳性和安全性的动力学性能的研究一直是世界高速列车领域重要的研究课题。中国高速列车相关问题研究的起步较晚，但与此相对照的是中国高速列车运营里程己近2万公里（截止2016年底），约占全球高铁运营里程的绝大部分，依据国家高速铁路的大区域、长时间运行的国情，加大对高速铁路列车发展的相关研究力

4、度具有非常重要的现实意义。图1中国中车股份有限公司设计生产的高速电动车组高速铁路列车利用受电弓从接触网获取电能，通过轮轨关系实现列车的支撑与导向，在电机的驱动下通过轮轨的黏着获得牵引力，由此克服空气阻力以实现高速平稳运行。随着列车运行速度的提高，高速列车的气动阻力、噪声等急剧增大，总体来看，轮轨关系、弓网关系以及流固耦合关系是高速列车的三大力学研究问题[2]。轮轨关系是由于高速列车牵引与制动都依赖着轮轨黏着而直接带来的一系列首要研究问题；接触网和受电弓是相互依存又相互制约的，良好的弓网关系是保证高速列车安全、高速、稳定运行的前提；流固耦合关系是高速列车在稠密大气层中运行时由

5、于面临独特的气动特性而产生的各种复杂空气动力学性能问题。目前的高速铁路大多采用电力牵引，高速列车必须在高速运动的条件下通过受电弓从接触网获取电能，处于能量传输链条最末端的弓网关系的供电持续性和可靠性将会直接影响到高速列车运行和电气驱动系统的性能。其中，高速受电弓是弓网系统的重要组成部分，其工作的可靠性直接影响到列车的牵引供电性能和整车的安全运行质量[3]。因此，针对高速电力机车受电弓动力学特性进行的数值仿真研究对于优化受电弓的设计、改善其性能具有很重要的意义。2本课题的研究背景2.1髙速列车受电弓的发展高速列车的弓网系统由受电弓和接触网组成。其中，受电弓是电力机车从接触网上

6、获取电能的装置[4]，接触网是由接触线、承力索、吊弦、支柱、支撑杆以及限位器等部件组成[5]。受电弓的结构具有多种形式，且分类方法也有不同形式。按照臂杆形式的不同，高速铁路列车受电弓分为棱型受电弓、T型受电弓和单臂受电弓。按照升弓方式的不同可以分为弹簧升弓和气囊升弓，我国普遍采用气囊升弓方式受电弓。毕业设计开题报告第9页棱型受电弓的稳定性和集电性较好，但其结构复杂，空气动力学性能较差，棱型受电弓如图2所示。图2棱型受电弓图3T型受电弓T型受电弓结构简单，空气动力学性能较好，但工作高度低，因此使用范围受到限制，主要应用在接触网网高较低的线路，其结构如图3所示。单臂受电弓结构简

7、单，尺寸小，重量轻，易于调整，具有高速动态跟随性及良好的受流特性被现代电力机车广泛采用[6]。该种受电弓由弓头、框架、底架以及传动机构组成。其中，框架部分由摆杆、支撑杆、上下臂杆和平衡杆等组成[7]。底架支撑框架，并通过绝缘子固定在车顶上，框架通过升弓弹簧支撑弓头。整体来看，框架为2个四连杆机构，传动机构作用于框架的下臂杆以实现升降弓操作。高速受电弓的结构示意图如图4所示。1.阻尼器Damper2.底架Baseframe3.升弓装置Raisingmechanism4.下臂杆Lowerarm5.平衡杆Collecto