《高速动车组丹纳车钩工作原理虚拟仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高速动车组丹纳车钩工作原理虚拟仿真（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高速动车组丹纳车钩工作原理虚拟仿真1 背景及意义当前国内铁路行业高速发展，不同速度等级动车组被大量运用。丹纳车钩正 是被普遍运用在高速动车组车辆间的一种实用性很强的车钩。与此同时，与之配 套的维修和培训方面的技术也被大量需求。由于高新技术的不断出现，利用动画 虚拟再现车钩连接、解编过程也逐渐走进了人们的视线。本课题主要研究丹纳车 钩不同工作状态时各个零部件状态与力传递原理，通过虚拟仿真动画的手段，再 现车钩连挂、结构等实时过程。目的是为了能够向更多的人演示车钩工作过程以 便加深对其的了解。课题通过 SolidWorks 软件对丹纳车钩进行建模，生动地展 现车钩各种工作状态以及工作原理。该成果对
2、丹纳车钩的维修工作和铁路工作人 员的培训工作都有着深远的经济价值和发展前景。对于培训方面，这项研究打破 了传统通过文字以及图片进行教学的壁垒；传统的教学方法需要学习者拥有一定 的想象力来完成学习，而通过虚拟动画教学能够更直观地展示教学内容，更加容 易学习人员理解和接受。同时虚拟仿真动画可以更加形象且直观得呈现出高速动 车组维修过程中的问题，优化了维修人员之间的交流，降低了维修人员进行维修 作业时的难度。2 车端连接装置车端连接装置可以说是铁道车辆中一个必不可少的重要组成部分，因为正是 有车端连接装置的存在，才能够把一节一节分开的车辆了解成一列真正意义上的 列车，这也是铁道车辆与一般车辆的关键不
3、同之一。车端连接装置的好坏评价主 要就看两个方面，一个是观察整列列车是否安全；一个是整列列车是否舒适。比 如 CRH5 动车组，一列完整的列车就有 11 套车钩缓冲装置、7 套压缩空气连接装 置、7 套电气连接装置、7 套风挡装置。而这 11 套车钩缓冲装置又因为使用的位 置不同，分为使用在前端的 2 套自动车钩缓冲装置；使用在中间的 7 套半永久车 钩缓冲装置以及 2 套过渡车钩。3 车钩分类从动车组车钩的作用位置不同可以对车钩分为以下三类。第一类是自动车钩 缓冲装置，其中最具有代表性的就是瑞典丹娜公司生产的 10 号车钩系统。第二 类就是半永久车钩，这种半永久车钩与自动车钩大体类似，但是在
4、使用时需要工 人使用工具来完成车钩的整个工作过程。最后一种是过渡车钩，一般备用使用。 从国外不同公司生产的不同种类车钩来划分，又可以分为欧洲的密接式车钩和日 本的密接式车钩。其中沙库密接式车钩缓冲装置和 BSI_COMPACT 型密接式车钩都 是属于欧洲的密接式车钩缓冲装置。而日本的密接式车钩缓冲装置中比较著名的 有柴田密接式车钩。4 自动密接式车钩三态作用原理自动密接式车钩有连挂、待挂和解挂三种工作状态。(a) .待挂状态：待挂状态是车钩连挂之前的准备状态。此时钩嘴位于钩舌 的最里侧，而固定在钩舌上面的钩锁连杆并没有伸出车钩外壳，弹簧拉伸至最长 的状态，对钩舌有弹簧力的作用，但是由于钩舌定位
5、杆被固定在待挂位置而钩舌 不能移动，所以弹簧并未拉转钩舌。(b) .连挂状态：连挂状态的完成主要靠钩锁弹簧。两车钩相互靠近，凸锥 体各自插入每个车钩的凸锥孔中。首先钩锁连杆会触碰钩锁定位杆顶块，使钩锁 定位杆解锁。这是钩锁连杆已经和钩舌连接完成，钩锁定位杆解锁后钩锁弹簧就 能发挥作用，在钩锁弹簧的作用下钩舌会发生逆时针的旋转，车钩正式进入闭锁 状态。此时两个钩舌和两个钩锁连杆会构成平行四边形结构，当列车运动时拉力 会平均分担到两个钩锁连杆上，并不会使钩舌发生旋转。而冲击力则主要由车钩 外壳来承担。(c) .解挂状态：解挂状态的作用主要由手动控制。当需要进行解挂时，乘 务员会按下相关按钮。解钩风
6、缸进行充气；充气完成后解钩风缸会伸出作用活塞 杆，直到与钩舌相接触，最后与钩舌发生作用。钩舌受到力后克服钩锁弹簧进行 顺时针旋转，使钩舌和钩锁定位杆都变为解挂状态。这是两车钩可以相互分离。 待两个车钩分离过后，解钩风缸进行放气，所有装置皆恢复成待挂状态。5 车钩的三维建模及装配装配体固定部分为车钩外壳，选择合适的角度将车钩外壳固定于空间绝对坐 标系中，方便之后各种零件的装配。将各个创建好的零件模型插入到装配体界面 中，调整好基本方向和位置等待添加配合。最先安装位于车钩外壳中间位置的钩 舌。钩舌由中心轴固定与车钩外壳上，将中心轴以同轴配合固定于车钩外壳预先 留有的孔处；再将钩舌的孔同样用同轴配合
7、固定于中心轴。最后调整钩舌的高度 使位置合适。钩舌的装配就完成了。完成钩舌的装配后，就可以对固定于钩舌上的零件进行装配了。首先通过轴 对钩锁连杆进行装配。通关简单的同轴配合就可以实现。将解钩风缸用于固定的部分添加重合配合使之固定在车钩外壳的合适位置， 然后将解钩风缸活动的部分用同轴配合与解钩风缸中空槽相配合。旋转钩舌以及 移动解钩风缸活动的部位，看是否可以和钩舌正常接触动作。调整好位置后即可。最后安装顶块与钩锁定位杆。顶块的安装 同样用重合配合固定于车钩外壳的底面。然后为顶块活动位置添加同轴配合，使 之和顶块主体部分相配合。安装好顶块后，将钩锁定位杆的一端通过轴固定到钩 舌上，另一端固定于顶块
8、凸起部分。图1车钩装配体4.3 车钩工作过程动画制作动画制作主要使用 SolidWorks 中三种动画制作的运动算例。首先在动画界 面添加之前创建好的装配体两个。即两个车钩，并且他们的位置设置成经X与y 轴各对称一次，表现出车钩连挂前的状态。模型放置好后，添加一个整体旋转动 画，用于在动画的开头展示车钩整体模型。动画设置为整体视角旋转 360度。在 合适的位置停下。第一阶段为两车钩连挂前阶段，首先将各零件设置为待挂状态如图 2。钩锁弹簧处于最大拉伸状态；顶块处于伸出状态即锁定 状态；钩锁定位杆由于顶块处于锁定状态也处于锁定状态，无法向上移动；钩舌 虽然收到钩锁弹簧的拉力，但由于钩锁定位杆处于锁
9、定状态，无法上移，所以钩 舌保持不动。解钩风缸活动部分未伸出。图2待挂状态第二阶段为进行连挂阶段。两车钩相互连挂。在两车钩靠近过程中，钩锁连 杆与钩舌圆形凹槽相配合。车钩的凸锥体压缩顶块，使顶块处于缩回状态;顶块 解锁，钩锁定位槽可以向上移动。在钩锁弹簧的作用下，使钩舌发生转动，达到 车钩连挂状态。连挂状态下，两个钩锁连杆与两个钩舌组成平行四边形结构。拖动车辆时，两个钩锁连杆各自分担一半的拉力，且二力平行, 如图3。图3 连挂状态当车钩需要解除连挂时，解钩风缸伸出。伸出端作用于钩舌，使钩舌进行旋 转。钩舌旋转整个过程中，解钩风缸克服钩锁弹簧力做功，使钩锁弹簧由最小拉 伸状态变为最大拉伸状态，等待车钩分离。图4解钩风缸作用过程车钩分离后，顶块由于不再受到车钩凸锥体的压迫，在弹簧的作用下伸出。顶块变为锁定状态，所以钩锁定位杆不再可以向上移 动。最后解钩风缸活动零件由于司机室控制，缩回解钩风缸中。车钩恢复待挂状 态。图5车钩解挂
