本科毕业设计(论文)开题报告
学生姓名 学 号 专 业 机械设计制造及其自动化（城市轨道车辆） 所在院系 课题性质 地铁车辆车端连接装置设计 一、毕业设计的内容和要求 根据国内外地铁车辆车端连接装置的发展状况，查阅相关资料文献，进行行车端连接装置各个组成部件的参数确定和选型设计。 毕业设计的具体内容： 1．查阅相关文献，熟悉并掌握相关理论知识； 2．写出开题报告； 3．翻译外文资料； 4．通过相关计算，确定该车端连接装置各个组成部件的选型设计，绘出图纸（包括总装配图、零部件图等）；。 5．撰写毕业设计说明书；（包括封面、中英文摘要、目录、正文、参考文车辆工程系 工程设计 指导教师 课题来源 课题名称 职 称 自拟课题 副教授 毕业设计的内容和意义 献等。计算机输出） 6．毕业答辩。 二、本课题研究的意义 地铁作为城市轨道交通系统的重要组成部分，其在缓解城市交通压力的同时，也极大的促进了国民经济的发展。而车端连接装置则是地铁车辆最基本的也是最重要的部件组合之一。地铁车辆的车端连接装置不同于普通客、货车的连接装置，它在连挂的可靠性和精度、运行的舒适性和安全性以及外形美观等方面具有更高的要求。 本课题的研究目标就是根据我国现行地铁车辆的运行环境以及各方面的要求，结合国外在这方面的技术优势。设计出适合我国国情的地铁车辆车端连接装置，从而更大的提高在这个领域的自主知识产权水平。 自从1969年我国第一条地铁线路在北京开通之后，地铁作为缓解城市交通压力的一种重要运输工具便在我国得到了较快的发展，尤其是在改革开放之后，地铁运输系统更是受到了更多城市的青睐。在引进国外地铁车辆以及相关技术的同时，我国在地铁制造领域中的理论和实践等方面都有了新的突破，在科学研究上取得了不少具有自主知识产权的新成就。为了适应我国城市轨道交通快速发展的需求，本课题对地铁车辆车端连接装置的设计进行了分析与探讨。 文献[1]详细的介绍了地铁车辆车端连接装置各组成部件的类型、结构以及性能要求等内容。地铁车辆车端连接装置主要由车钩缓冲装置、风挡、车端阻尼装置等组成。它不同于普通的客货车的车钩连接装置，它采用了机械气路、电路均能同时实现自动连接的密接式车钩。这种车钩属刚性自动车钩，它要求在两钩连接后，其间没有上下和左右的移动，而且纵向间隙也限制在很小的范围之内（约1~2mm）。这对提高列车运行平稳性、降低车钩零件的磨耗和噪声均有重要意义。同时，由于车钩的连挂精度大大提高，在列车连挂和分解时，钩缓装置也能自动地实现列车间空气管路的自动连接和分离。 文献[2]和文献[1]对当今国内外四种常见的密接式车钩的构造以及工作原文 献 综 述 理（工作状态）作了详尽的阐述。目前国内外常见的密接式车钩有四种结构形式：第一种为日本新干线高速列车上所采用的柴田式密接式车钩，我国北京地铁车辆的车钩均属此列；第二种为Scharenberg型密接式车钩，常见于欧洲国家所制造的地铁、轻轨及高速车辆上，德国制造的上海地铁车辆亦装用这种车钩；第三种为德国的BSI-COMPACT型密接式车钩；第四种是我国25T新型提速客车上采用的密接式车钩，同类产品目前已在地铁轻轨、高速动车组、提速客车上普遍使用，填补了我国在这个领域的技术空白。 为了实现挂钩或摘钩，使车辆连接或分离，密接式车钩具有以下三种位置状态： （a）待挂状态：为车钩连接前的准备状态。此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，钩锁弹簧处于最大拉伸状态，钩锁连接杆退缩至凸锥体内，钩舌上的钩嘴对着钩头正前方。 （b）闭锁状态：相邻两钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔并推动定位杆顶块，定位块顶块摆动迫使钩舌定位杆离开待挂位置，这时钩锁弹簧的回复力使钩舌作逆时针转动，并带动钩锁连接杆伸进相邻车钩钩舌的钩嘴，完成两钩的连接闭锁。这时两钩的钩锁连接杆和钩舌形成平行四边形连接杆机构，当车钩受牵拉时，拉力由两钩的钩锁连接杆均匀分担，使钩舌始终处于锁紧状态，当车钩受冲击时，压力通过两车钩壳体凸缘传递。 （c）解构状态：司机操纵按钮，控制电磁阀使解构风缸充气，风缸活塞杆 推动钩舌顺时针转动，使两钩的钩锁连接杆脱开对方钩舌的钩嘴，同时使钩锁连接杆克服钩锁弹簧的拉力缩入钩头锥体内，这时定位杆顶块控制钩舌定位杆使钩舌处于解钩状态。两钩分离后，解钩风缸排气，定位杆顶块由于弹簧作用复位，钩舌回至待挂位，车钩又恢复到待挂状态。 文献[3]是我们设计车钩的重要设计参考手册。 文献[4]利用Solidworks软件建立了新型国产密接式车钩的壳体实体特征模型。运用一般有限元分析的方法，用Solidworks集成的有限元分析软件Cosmos works进行强度计算。对车钩壳体在不同的边界条件下的受力进行计算比较，以保证准确模拟车钩壳体受载荷和强度计算准确性。该方法为本设计的强度计算问题提供了重要思路。 文献[5]介绍了密接式车钩的构造，工作原理等。并介绍了当今世界列车运行所应用的几种风挡形式，主要包括铁风挡，国际联运铁风挡，橡胶风挡，单层密封折棚式风挡以及密封胶囊式风挡，并通过介绍其各自的构造以及优缺点为本课题的风挡的选择提供了帮助。 文献[6]首先对列车运行过程中车钩的各个组成部分的受力状况进行了分析，并得出了在运行过程中的主要受力部件为钩舌、钩锁连接杆、中心轴三个文 献 综 述 部件，进一步分析可得钩锁连接杆处所受强度最大，因此，在本课题中对钩锁连接杆也进行了着重的研究。 文献[9]介绍了国内客车风挡的主要结构形式及其应用情况、高速客车用风挡的性能要求，分析了我国现有风挡的特点及存在的问题，提出了我国客车风挡今后的发展建议。并详细地介绍了密封胶囊式风挡，其主要由风挡座、胶囊、对接框、风挡悬挂装置、内饰板、渡板、手动夹紧装置等组成，该风挡与同类产品相比具有以下优点： （1）提高了乘客通过的安全性。由于采用内饰板及新结构渡板，避免乘客挤伤手脚现象的发生。 （2）具有良好的气密性。风、雨、雪、沙尘不能侵入，同时防噪声效果大大提高，使乘客乘坐舒适性大大提高。 （3）过道美观。内饰板选择合适的贴面，可以实现与客室同色调。 （4）可圆滑地过渡列车走行时发生的两车之间的错动。 （5）风挡胶囊采用特殊橡胶材料制成，可耐高温150℃，耐低温-40℃。 文献[11]采用数值模拟方法研究了列车风挡对空气阻力的影响。研究表明， 采用大风挡和全封闭风挡可明显降低列车运行空气阻力，为进一步完善列车气动外形提供了科学依据。 文献[13]和[14]通过对机车修造工艺的介绍为本课题研究车钩和风挡提供了制造工艺的方法。 参考文献： [1] 严隽耄 傅茂海.车辆工程[M].北京：中国铁道出版社,2011. [2] 华亮 姜建宁.机车车辆概论[M].北京：北京交通大学出版社,2008. [3] 车辆设计参考手册[M].北京：中国铁道出版社,1993. [4] 张锁怀 孙军帅 李永春.国产密接式地铁车钩壳体强度分析[J].机械设计与研究,2008,24（5）：58-63. [5] 连苏宁.城市轨道交通车辆构造[M].北京:机械工业出版社,2011. [6] 孙军帅 张锁怀 李永春.新型地铁密接式车钩强度分析及优化[J].铁道机车车辆,2007,27（6）：26-29. [7] 叶伟昌 谢家瀛 林岗.机械工程及其自动化简明设计手册[M].北京：机械工业出版社,2004. [8] 车辆设计参考手册[M].北京：中国铁道出版社,1993. [9] 周大军 栾平景.风挡在客车上的应用及发展建议[J].铁道车辆,2003,44（10）：26-33. [10] 连苏宁.城市轨道交通车辆构造[M].北京:机械工业出版社,2011. 文 献 综 述 [11] 梁习锋 舒信伟.列车风挡对空气阻力影响的数值模拟研究[J].铁道学报,2003,25（1）：34-37. [12] 周之凯.高速客车风挡[J].铁道车辆,1996,45（12）：39-41. [13] 朱喜锋.机车总体结构及设计[M].成都:西南交通大学出版社,2010. [14] 伍福顺.车辆修造专用机械设计[M].北京：中国铁道出版社,1987. [15] EN12663 Railway applications - Structural requirements of railway vehicle Bodies[S]. Central Secretariat: rue de Stassart 36, B-1050 Brussels, 2000. 1．熟悉地铁车辆车端连接装置的发展，了解其基本组成部分以及各部件的功用，确定所设计内容； 研 究 内 容 2．对国内外四种密集式自动车钩特点进行分析，掌握其基本工作原理；学习机械互锁的相关内容，通过受力与强度计算，确定所设计车钩的型号与结构参数； 3．了解列车风挡的发展状况； 4．根据我国地铁车辆的工作坏境以及车体参数确定风挡的相关数据，并从美观以及经济性考虑，选择合适的风挡材料。