动车结构教具说明书 (新)由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“新架构配置使用说明书”。
第六届
全国大学生机械创新设计大赛
动车结构教具
设计说明书
指导老师：洪建平 成员：吕 荣 何金灿 孙一鸣 宋浩文 赵晨曦
动车结构教具说明书
目录
一、创意灵感与方案..................................................................................................................21、创意灵感...........................................................................................................................22、方案设计...........................................................................................................................3
二、各个部分结构......................................................................................................................4
（1）受电弓.......................................................................................................................3
（2）车外门....................................................................................................................5（3）车内门....................................................................................................................6
三、创新点.................................................................................................................................7
四、运动分析和动力分析...........................................................................................................8
五、机构简图.............................................................................................................................9 1.受电弓...............................................................................................................................9 2.车外门.............................................................................................................................10
六、实用化的可能性、成本分析及应用前景............................................................................10
七、实物照片...........................................................................................................................12
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一、创意灵感与方案
1、创意灵感
灵感产生于参观动车实验室之后，实验室中关于动车的每一个演示教具都只是着重于动车的一个部位，所以我们小组决定设计一个集成度相对较高的动车演示教具。
在设计的最初阶段，大家都执着于“创新”的想法，把目光都放在行李的存放和运送上，试图在机构演示的同时达到创新的目的，但是设计制作的行李运送装置，并没有达到预期的设想，创新点反而成了累赘。在后来的深入思考和认真讨论的过程中，我们最终把目光放在动车的受电弓以及车内外门上面。
解决了创意问题之后，在受电弓的制作过程中大家又陷入了苦战，如何将现实中受电弓的两个四连杆结构使用慧鱼模型实现，并且有时因为慧鱼模型的材料限制导致运动无法实现。慧鱼模型提供的气动装置动力不足也是一个大难题。
车门装置的运动也是利用气动装置实现的，运动方式和动力选择也是基本贴近现实的。
作品经过不断的调试、改进，已经能够基本实现设想中的功能了。受电弓稳定的升降，根据电缆高度自行调整高度。车门的开关也能实现“人到门开”。在加上我们自行设计亲手制作的非慧鱼模型的车体。所以从整体的效果来看，我们的预期效果已经实现，以后的开放还会不断改进完善。
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2、方案设计
本方案基于动车构造相关课程的教学，开发一个用慧鱼模型建立的集成受电弓、车门、转向架等复杂结构于一体的演示教具，提供课堂上的教学演示。为初学动车结构课程的同学提供一个可操作的模型，提高教学质量。
整个系统能够实现变速升降受电弓且能演示在不同接触网高度下的受电弓高度调节实现受电弓的教学、开关车门实现对于车内外门的结构教学、动车转向架的转动实现对转向架结构的教学，动力采用电动机、气动驱动，简单明了。
我们将各个部分组装在一个自制车壳中，整合为一体，通过控制台来控制车的状态，可以分部演示各个组件，也可一次性完成整体的一个循环。方便老师停顿讲解以及整体演示。
除了动车的整体以外，我们还加入轨道，接触网，来体现动车的一次进出站台的过程，体现转向架的运动，更深刻的达到教学目的。丰富视听，增强教学的趣味性。
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二、各个部分结构
(1)受电弓
结构上使用金属杆连接，突破慧鱼模型的限制，达到预期效果。
相关资料：
受电弓是电力机车、电动车辆从接触网导线上受取电流的一种受流装置。电力机车上装有两台受电弓，正常运行时只升后弓，前弓备用。按其杆臂的结构形式可分为双臂受电弓和单臂受电弓两种。
受电弓由底架，弓头部分，铰链部分，和传动机构组成。底架部分由绝缘子，纵梁横梁组成； 弓头部分主要为滑板框架和弹簧盒；
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铰链部分由平衡杆，推杆，上框架和下壁杆组成；
传动机构由传动气缸、缓冲阀、连杆绝缘子、连杆、升弓弹簧和降弓弹簧等组成。传动气缸是受电弓的动力装置，进气时升弓，排气时降弓。缓冲阀是控制受电弓升、降弓速度的部件。
实际模拟：
在慧鱼模型中，我们模拟的是双臂受电弓，下面对受电弓各部分结构的制作进行介绍。
我们采用杆来代替大部分梁和壁，此外底架的绝缘子用块代替。铰链部分的主要结构为连杆机构，一个在底部与传动机构连接，在传动气缸的推动下抬升弓臂，另一个在其上方，与弓头部分连接，实现在不同高度下滑板能够保持水平、与接触网的良好接触。在教学方面，我们设置了可调节高度的接触网，来演示运行中的受电弓的状态。
受电弓的传动机构是利用压缩空气来进行操作控制的电器。受电弓在工作时，其慧鱼气缸（即传动风缸）一直被供以压缩空气，由慧鱼电磁阀（即缓冲阀）控制气缸的空气体积大小，使受电弓随接触网的高度变化而变化，保持与接触网的接触。切除供风，受电弓会自动地降弓。
我们设计的电磁阀控制电路可保证受电弓无振动而有规律地升起，直至最大工作高度；受电弓弓头从开始上升算起，最多在5s内无异常冲击地抵达接触网线上；从任意高度上(包括工作区间)的降弓都应迅速；实现不会使受电弓及其他车顶设备受到任何损坏的完全降
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弓。因而基本实现了实际受电弓功能。(2)车外门
如图所示，本装置采用了两组不同方向的气缸，共同组成气缸的动力结构。在两个气缸的共同作用使得车外门能够正常的开闭。气缸是用电磁阀控制，具有实时控制的功能。
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(3)车内门
传统车内门手动开启，我们的车内门有距离感应器，可以感应到靠近的物体从而自动实现开关。
三、创新点
作品运动分析和动力分析作品专业特色强，集成度高：本作品集成了动车系统中多个独立机构，通过一个教具达到多系统认识的教学效果，增加了动车结构教学的手段；
教学可视性好：模型相对真实系统小巧而不失功能，车模外形采用透明的有机玻璃材料，实现能够全方位的观察，方便了课堂教学；
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可操作性强：通过多方式的控制设计、机电一体化的设计，便于学生参与互动，提高教学质量。
四、运动分析和动力分析
本教具的主要功能是演示动车在运行过程中几个关键部位的运动。三个部位具有动力，分别是受电弓、车内门和车外门，采用的均为气动方式。车内外门采用气动贴近现实，实现人到门开。受电弓成功利用慧鱼模型还原其独特的四连杆结构，在辅以气动动力，实现其功能展示。
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五、机构简图
1.受电弓
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2.车外门
六、实用化的可能性、成本分析及应用前景
该作品的体积不大，方便方便携带，选用的机构多为常用机构，方便工业生产。同时，在使用上方便易懂，具有较强的实用性。因而，该作品实用化的可能性较大。
该作品在工业制造中的成本可控。需要的具体的资金花费为作品中机构结构金属的采购与制造，马达的采购，车壳的制作工艺水平，控制系统的采购与调试（电路板、接线、计算机、专业软件等），相关零件的采购与制造等。
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当今学校中的动车模型多为大型动车模型，不便于带入课堂，我们精致小巧的慧鱼动车模型方便携带，功能全面，能让老师将模型带入教室，让同学们在不用专门跑去实验室的情况下认识到实体的动车是怎么运动的，更好的解答同学们的疑惑。
我国的动车事业正在蓬勃的发展，有着大量的动车专业技术人才缺口，因此我国在动车教育方面仍将不会裁剪，因此动车结构教具有很好的国家背景。
综上，我们的动车结构教具拥有很强的实用功能以及需求空间。为我们的作品提供广阔的市场，有着很好的发展前景，是一个值得投入的方案。
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七、实物照片
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