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火车轮对配合尺寸检测机构设计（以顶尖定位）
摘要
铁路系统中,作为车辆走行部主要部件的轮对是影响安全运行的一个重要环节。轮对不仅承受着列车的全部重量和自身的重量,而且还要传递列车与钢轨间的驱动力和制动力。所以要求轮对必须保持良好的技术状态,否则会严重影响行车安全。而作为轮轨接触面的车轮踏面和轮缘的几何参数又是判断轮对技术状态的重要依据,因此,对车轮踏面和轮缘几何参数的测量一直铁路部门密切关注和不断研究的课题。
本课题主要内容有：
利用CAD等软件完成火车轮对制动盘检测项点包括轴肩距离、轮缘厚度、轮辋厚度、车轮端跳、车轮径跳、车轮直径、车轮内测距、Qr值及轮缘高度等测量项目的检测系统机构设计与三维建模检测机构利用顶尖进行定位。
完成主要部件的机构设计和强度校核。
关键词：轮对；自动检测；强度校核；
Abstract
In the railway system, the wheel set,which is the main part of the main part of the vehicle, is an important part of the safety operation.Wheel not only bear the full weight of the train and its own weight, but also to transfer the train and rail between the driving force and the braking force. Therefore,the requirements of the wheel must maintain a good technical state, otherwise it will seriously affect the safety of traffic. And as the wheel rail contact surface of the wheel tread surface and the rim of the geometric parameters and is an important basis for judging the technical condition of wheel. Therefore, the wheel step surface and the flange geometry parameters measurement has been railway departments pay close attention to and continue to study the subject.
The main contents of this paper are:
1, using CATIA software to complete train wheel brake disk test items include the shaft shoulder distance, flange thickness, rim thickness, wheel end jump, wheel diameter jump, wheel diameter and the inner wheel ranging, QR value and flange height, measurements of the detection system design and 3D modeling mechanism adopts the top position.
2, the completion of the main parts of the mechanism design and strength check.
Keywords: Wheel set; automatic detection; strength check;
目录
1前言1
1.1课题来源及研究意义1
1.1.1火车轮对配合尺寸检测机构的发展概述1
1.1.2火车轮对配合尺寸检测机构的装备2
1.2国内外现状分析2
1.3发展趋势4
1.4本章小结5
2火车轮对配合尺寸检测机构的工作原理5
2.1轮对外形尺寸定义5
2.2轮对配合尺寸自动检测系统的工作原理6
2.3本章小结8
3火车轮对配合尺寸检测机构总体方案设计8
3.1设计参数的确定8
3.2总体方案设计8
3.3本章小结11
4火车轮对配合尺寸检测机构的机械结构设计计算与校核11
4.1顶轮机构部分的计算与校核11
4.2顶尖的计算18
4.2.1轴承的寿命计算19
4.2.2轴承的静传动计算20
4.2.3顶尖心轴的计算21
4.3步进电机驱动部分的计算22
4.3.1确定电动机转速23
4.3.2计算总传动比和分配各级传动比23
4.3.3计算传动装置运动和动力参数23
4.4滚珠丝杆及电机选型计算27
4.5本章小结31
5设计总结32
参考文献34
谢辞35
1前言
1.1课题来源及研究意义
课题来源于教师自拟
1.11火车轮对配合尺寸检测机构的发展概述
轮对作为铁路车辆重要的行走部件,在铁路安全运输和速度方面起着关键性的作用。目前,影响我国铁路车辆提速的重要原因之一是车辆轮对的检测技术落后,无法快速、精确地检测出轮对状态。在轮对的检测过程中,需要检测的轮对参数近10多个,轴肩距离、轮缘厚度、轮辋厚度、车轮端跳、车轮径跳、车轮直径、车轮内测距、Qr值及轮缘高度等,这些都是直接影响车辆运行的重要参数,必须及时、准确地加以检测和诊断。当前轮对参数的检测和数据记录在国内基本上还是靠手工完成,测量工具采用特制卡钳和直尺。长期、大量的重复性手工作业使得工人极易产生疲劳,加上目测误差等问题,使得手工测量的数据误差较大,工作效率也难以得到提高。
为了改变目前轮对参数测量的落后状况和改进轮对测量工艺,研制一套轮对参数全自动测量系统就具有重大的意义。该系统需满足：运用多种先进的测试和控制技术,实现铁路火车轮对参数的全自动测量,包括轴肩距离、轮缘厚度、轮辋厚度、车轮端跳、车轮径跳、车轮直径、车轮内测距、Qr值及轮缘高度等,并且要实现检测速度快、精度高。这对于提高轮对的检测质量、推进铁路系统的计一算机管理、保障铁路机车的安全运行具有重要的现实意义。
目前国内的车轮外形检测主要是人工手动接触测量，测量工具原始粗糙，精度低，自动化程度和工作效率不高，并且受人为因素影响很大。尤其是对车轮踏面部分的外形尺寸的测量，因为是空间的复杂尺寸，弗且没有有效且精确的测量工具，因此很难达到理想的效果。这样的工作方式不仅使企业的生产成本居高不下，还严重影响着生产效率的提高和进一步发展，因此尺寸检测的自动化对于提高生产效率，降低成本，以及企业竞争力的提高都具有重要的意义。
火车轮对配合尺寸检测机构的发展概述：
铁路系统中,作为车辆走行部主要部件的轮对是影响安全运行的一个重要环节。轮对不仅承受着列车的全部重量和自身的重量,而且还要传递列车与钢轨间的驱动力和制动力。所以要求轮对必须保持良好的技术状态,否则会严重影响行车安全。而作为轮轨接触面的车轮踏面和轮缘的几何参数又是判断轮对技术状态的重要依据,因此,对车轮踏面和轮缘几何参数的测量一直是铁路部门密切关注和不断研究的课题。
目前,我国车辆轮对的检测仍停留在手工测量阶段,技术落后、工作效率低。而日本、美国等国在轮对自动检测方面进行了大量的研究,并研制出各种类型的检测装置,产生了巨大经济效益。
随着我国铁路建设事业的发展,机车车辆工业生产技术不断提高,改善检测手段,己成为迫切的问题。目前,为了使车辆轮对参数检测自动化,人们试图采用机械、激光、视觉等传感技术以及伺服控制技术,进行轮对检测的研究。轮对外形的特殊性主要在于踏面平坦处与陡峭之间的最大斜度可到70多度,不同位置处的测量精度要求基本相同,但是若用传统的平移式线性位移测量方法,由于角度方向的间隙,一般很难保证较高的系统精度要求。[1]
V型块
顶尖
脚架
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限位叉
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小齿轮
