碳纤维复合材料地铁受电弓设计与分析开题报告
2020-02-20 08:00:34
1. 研究目的与意义(文献综述)
1、 目的意义
近年来,随着我国高速动车技术的不断发展,我国的铁路交通进入到了一个全新的时代。高速动车的数量在逐年增加,据统计,截至2015年我国拥有的铁路客车6.5万辆,其中动车组列车1.76万辆。不仅如此,动车的运行速度也在不断创下新高,从160km/h到250km/h再到350km/h。列车速度的提高为民众的出行提供了更多的选择和极大的便利,但同时也对列车每个部件的性能提出了更高的要求。受电弓作为列车众多部件的其中之一,其位于列车顶部,是列车从电网获取电能从而驱动列车前进的核心部件,通过控制受电弓抬起或下降使受电弓滑板与电网实现接触和分离。由于列车处于高速运行状态,高速度使得受电弓在列车运行中承受更大的风阻,当列车速度达到250km/h及以上时,空气动力对受电弓的影响不断增大,空气阻力占总阻力的75%~80%。 同时,当列车高速运动时,受电弓滑板在电网上滑动产生的摩擦、振动和冲击都会加大,加之受电弓位于列车外部,工作环境恶劣,这就对受电弓整体的性能提出更高的要求,要求其有更好的强度、耐热性、疲劳强度和抗冲击性能。目前我国高速列车用受电弓几乎都是钢材,相比与钢材,碳纤维复合材料具有更好的耐热、耐腐蚀性能,更高的强度和更小的密度等特性,更重要的是碳纤维材料的密度是钢铁的1/4,使用碳纤维复合材料制作受电弓能大幅减轻受电弓的质量,是用于制造高速列车受电弓的理想材料,用碳纤维做材料可以有效提高受电弓的使用寿命,减少失效概率,这对于保障列车和铁路网正常运行具有重要意义。
2、 国内外现状
2. 研究的基本内容与方案
该设计旨在利用碳纤维复合材料制造高速列车的受电弓,并对设计好的碳纤维复合材料受电弓进行计算机仿真,测试其各项性能,满足各项技术指标的要求,是的受电弓具有更轻的质量,更高的强度,抗疲劳强度和耐腐蚀性。
2.1总体方案设计。
总体方案为使用碳纤维材料对现有的受电弓型号进行改进,利用三维软件进行初期的结构设计和建模,根据不同型号的碳纤维复合材料特点,选择适合的材料,并利用计算仿真软件对设计的受电弓进行受力分析,根据结果进行适当的改进,最终实现受电弓的设计和仿真测试。
3. 研究计划与安排
时间节点 | 内容 |
1-3周 | 查阅资料,熟悉课题 |
4-5周 | 设计并选择合理的方案 |
6-8周 | 设计机械结构及相关分析 |
9-11周 | 对设计方案进行仿真测试 |
12-14周 | 整理资料,撰写毕业论文 |
15周 | 答辩 |
4. 参考文献(12篇以上)
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