毕业设计公铁两用牵引车.doc

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1、毕业设计（论文）公铁两用牵引车学生毕业设计（论文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 签字日期 年 月 日摘要公铁两用轨道牵引车是新型的铁路牵引车， 适用于铁路客货车生产、维修企业的小批量调车作业，同时也适用于铁路站段内的小型调车作业。通过对公路铁路两用牵引车性能的分析,确定了合理的导向结构,并通过受力分析,理论计算,对导向力进行了量化。该车

2、以模仿ZAGRO-E-MAXI基础， 在遥控车前部加装两个液压油缸和2 个导向轮， 在遥控车后部加上一个液压缸和翻版来满足要求。关键词： 公铁两用； 轨道牵引车； 方案设计AbstractThe tractor using in road and railway is a new type railway tractor, which applies to the enterprises which manufacture and maintainthe railway vans to the small-scale shunting operation, and it also applie

3、s to the small-scale shunting operation between railway stations. The optimum steering structure is defined based on the analysis of the performance of thetration vehicle for road &railway , and the steering force is quantified by the analysis on the forceand theoretical calculation. The car to mimi

4、c ZAGRO-E-MAXI based remote control, in front with two hydraulic oil cylinders and2 guide wheels, in the remote control car rear plus the last hydraulic cylinder and to meet the requirements.Key word：ADAMS; Simulation ; Mechanical arm目 录摘要IIAbstractIII1. 引言11.1公铁两用车主要优点11.2国内外公铁两用车发展现状11.3无线遥控公铁两用牵引

5、车31.4公铁两用车设计的基本任务和内容42. 遥控公铁两用车的概述52.1遥控公铁两用车的组成52.2公铁两用车的主要参数53. 公铁两用车的车身设计73.1公铁两用车的基本要求73.2公铁两用车外观结构73.3公铁两用车的重量计算以及选择84. 公铁两用车的传动设计94.1公铁两用车的传动结构94.2传动部分的计算以及选择94.2.1电机的计算以及选择94.2.2减速器的计算以及选择104.2.3小车的车轮计算以及选择114.2.4小车的联轴器的选择114.2.5计算各轴的参数114.2.6 小车的制动计算124.3小车的转向125. 公铁两用车的液压系统设计135.1高压缸液压系统的计算

6、135.1.1工况分析135.1.2负载和速度图的绘制155.1.3液压缸主要参数的确定155.1.4液压系统图的拟定185.1.5液压元件的选择185.2导向轮的液压元件选择结构206. 电路部分216.1电气控制系统的组成216.2电气控制方案216.2.1 主控单元226.2.2 驱动电机及驱动控制器226.2.3 转向电机及驱动控制器236.2.4 蓄电池与电池管理单元236.2.5 遥控单元23结 论24致 谢25参考资料261. 引言公路铁路两用车辆( 以下简称“公铁两用车”) 是一种具有在公路和铁路上进行牵引和运输作业功能的专用车辆, 实际上是一种大型公路挂车, 可以装在铁路转向

7、架上, 利用螺旋弹簧或液压装置将轮胎升起后在铁路线路上运行; 或者由公路挂车装上导向架构成铁路车辆, 在公路上行驶只需将导向架升起。公铁两用车能有效解决无效载荷与有效载荷比值较大、经济性不太好等问题, 既体现了铁路远距离运输的优点, 又实现了公路“门到门”运输的灵活性。1.1公铁两用车主要优点 可以充分运用运能公铁两用车是在传统的驮背运输( 把公路挂车放到铁路车辆上进行运输) 的基础上演变而来。传统的驮背运输有一个相当大的缺点, 即有效载质量与运输工具自身质量之比无效载荷太低, 一般为1.1, 如果采用公铁两用车, 省去了铁路车辆,则使这一比值提高到1.9, 也就是说, 运输同样质量的货物可以

8、节省牵引力, 或者说同样的牵引力可以运输更多的货物, 这也是公铁两用车技术得以迅速发展的原因之一。此外, 不论挂车的长度如何, 当它们编成铁路列车时, 挂车之间的距离仅为0.4米左右, 这使得列车运行时空气阻力较低。另外, 公铁两用车比传统的驮背运输的总高度低, 因而可增大箱体高度, 从而增大了装载容积。减少设备投资可以大大减少货场设备的投资, 不再需要大型起重机等换装设备, 只需将铁轨嵌入地面, 便于挂车上、下铁轨即可;可减少铁路车辆的投资, 因为不再需要铁路车辆, 甚至平板车和集装箱专用车辆也不再需要, 所需要的只是转向架。提高运输质量公铁两用车既具有公路运输车的装卸灵活性,又具有铁路车辆

9、长距离高速货运服务的高效率, 可以实现真正的门到门运输。同时, 公铁两用车有独特的自备机械装置, 可以在公路和铁路运输方式之间自由而迅速地转换, 并且换装以及由此而造成的货物损坏都可以避免; 无需货物分类场, 也没有中途转换的耽搁。1.2国内外公铁两用车发展现状美国于20世纪70年代末开发公铁两用车。目前, 美国的公铁两用车技术主要有3种形式。第一种是Road Tailer公铁两用车技术。采用该技术的公铁两用车由公路向铁路上转换的进行过程是: 拖车驾驶员把转向架叉取到铁轨上, 然后挂车向后退至转向架,利用挂车的压缩空气系统使车身升高, 然后放到转向架上; 放好后,自动锁销便把挂车车体与联结座锁

10、住成为一体; 放掉挂车上压缩空气袋中的气体, 依靠强力螺旋弹簧把轮胎提升离开铁轨; 车再向后倒退, 与另一辆已装好的挂车的前端连接舌衔接; 叉式车驾驶员从车上下来, 插入连接销。这样便完成了一辆挂车的编组。有的车站甚至不需任何辅助设备, 由拖车驾驶员一人便可完成全部作业。第二种公铁两用车技术是Roil Trailer。实际上也是一辆公路挂车配上可装拆的铁路转向架总成。该系统可适合615米甚至17米的任何挂车。这种Roil Trailer挂车有2个显著特点: 首先, 挂车构架底角与铁路转向架的连接采用了国际标准ISO的旋锁连接, 这可以加速公路和铁路运输方式的转换,而且通过转向架向挂车构架传递纵

11、向力更加有效; 其次,在货场进行公路与铁路运输方式转换时, 对挂车的提升不需要压缩空气, 即可把2只8.4米的集装箱末端背靠背地连接在一起并作为一个刚性整体悬架在2台转向架上。第三种公铁两用车技术是Trailer- Rail。该系统是用公路挂车或集装箱连接低、短台车组成列车。一辆挂车的前端与另一辆的后端同放在一辆短台车上, 因此形成了如下顺序: 挂车台车挂车台车这样的列车一般由15辆挂车组成。挂车的轮胎固定在第一辆台车上, 挂车的中心立轴支柱固定在第二辆台车上。挂车向台车上装卸只需使用低廉的活动渡板便可完成, 不需昂贵的其它装卸设备和操作人员。台车装有标准的车钩和制动系统, 因此可用机车直接牵

12、引或加挂在其它货运列车的尾部。除美国外, 在欧洲, 公铁两用车技术也得到迅速发展。公铁两用车开创了现代化多种联营货运方式的新时代。这种独特的设备和服务不仅适应当代的需要, 而且展示了未来的运输方式。国内公铁两用车发展现状由于国外公铁两用车与我国机车轨距、牵引、制动制式的不同, 引进国外车辆需进行较大的改装。因此, 需根据我国铁路线路条件、机车车辆制式, 研制适合我国铁路运行要求的新型公铁两用牵引车。我国第一台公铁两用车是1964年由铁道兵科研所设计、北京消防器材厂依托南京跃进型汽车改装的。由于当时国内液压技术不过关, 液压系统漏油问题比较严重, 其工作可靠性较差。1984年, 哈尔滨铁路工业分

13、所、唐山机车车辆厂和北京二七车辆厂根据本厂需要, 用汽车改装了2台公铁两用牵引车, 主要用于厂内调车。由于动力性能差, 轮机附着力小, 经常出现脱轨故障。1986年, 沈阳铁路局与吉林通用机械厂研制了救援用公铁两用车, 可用于抢险救灾和牵引。但由于液压支撑系统可靠性差, 运行速度较低。1992年, 铁道部战备局下达公铁两用桥梁抢修车研制任务,由石家庄铁道学院国防交通研究所研制, 样车于1994年在江苏新沂河特大桥工地进行试用, 完成了48孔32米混凝土T型梁的运输作业。由于受当时控制技术和液压系统的限制, 车辆的工作性能较差, 经常出现牵引车脱轨、制动气缸储气不足、制动失灵等问题。公铁两用桥梁

14、抢修车的主要技术与德国的乌尼莫克公铁两用车基本一致, 两者导向轮与轨面间的接触方式相同, 用于制动气缸的储气方式也相同。四方机车车辆厂青岛英科铁道机械有限公司研发的TGC系列公铁两用车, 已经在全国40多个企业得到应用。尤其是1999年以来,该公司生产的公铁两用车在国家粮食储备库建设中发挥作用明显。如TGC- 1型公铁两用车, 由重型公路运输车改装而成, 除完全保留了公路行驶功能外, 另设置了适应铁路运行的导向装置和完善的铁路制动系统, 使其具备了铁路、公路两栖的工程作业和牵引作业能力;TGC- 3/6D- 3型公铁两用车采用液力机械传动, 前、后桥驱动, 可牵引质量600吨的铁路车辆。1.3

15、无线遥控公铁两用牵引车无线遥控的公铁两用车：采用可在公路上行驶的公铁两用微型机车可大大提高调车作业的效率。公铁两用车每班可以数次改变调车工作区域并且可以利用工厂的道路进行改道作业。调车机车从列车头部换到尾部时完全不需等待空轨，利用工厂道路即可完成。但是，机车的上轨和下轨需一个助手来协助完成，由于工作精度较高，耗时、费力。在这种公铁两用车装上遥控系统。操作员可以选择最佳位置，最佳视角用发射机控制机车上/下轨作业以及调车作业。: k/ i8 z- N5 r% p) n6 f; R2 J* w/ N: B优点：1.2 L b) 5 j: p8 & m6 ? X3 X/ t. 5 B: i) p x减

16、少人工成本2. D( n+ : A1 j1 j提高了安全性，消除了由于对讲通讯误解而引起的故障3.减少了投资费用，使用遥控公铁两用车可使在建设轨道和道岔的投资将到最低程度。5 ) ; x- j- _. A$ y. z3 Q0 n) y* M1.4公铁两用车设计的基本任务和内容设计内容：1. 公铁两用车总体设计2. 公铁两用车主要零件设计及零件图的绘制3. 公铁两用车液压系统设计及零件图的绘制4. 毕业设计任务说明书的编写设计任务及要求：1. 根据技术要求和工艺分析，确定公铁两用车的结构形式。2. 公铁两用车部件设计，公铁两用车部件结构合理性分析和设计计算。主要零件的结构分析、材料选择、公差配合

17、选择及技术要求说明。3图纸要清楚表达机械手的关键零部件和相关结构4设计思路清晰，图纸、说明书表达层次分明。5翻译一篇相关的英文资料。翻译准确、通顺，且翻译量约为3000字。6绘制公铁两用车部件装配图和部分非标准零件图；图纸表达清楚、简洁、便于加工。图纸总量：总体布置图A0和部件装配图各一张，零件图数张。7撰写设计说明书；书写工整、条理清晰，有关键的中英文摘要2. 遥控公铁两用车的概述遥控公铁两用车的运动情况只有两种：收起导向轮，主轮转动就是在公路上行驶。放下导向轮，主轴转动就是在铁路上行驶。2.1遥控公铁两用车的组成遥控公铁两用车由执行系统、驱动系统以及控制系统等组成。其组成示意图如下：执行系

18、统是直接运动的部件，能带动整个小车的运动，如：转动轴。驱动系统是为执行系统各部分提供动力的装置，包括：驱动元件和传动机构；控制系统的功用是通过对驱动系统的控制使执行系统按照规定的要求进行工作，并检测其工作位置正确与否，它主要包括程序控制和位置检测等部分。2.2公铁两用车的主要参数l 牵引物体重量：平直轨道牵引吨位190T；l 动力模式：进口免维护铅酸蓄电池。一次充电满负荷连续工作时间不小于6小时，寿命不少于1500个充电周期，电池容量920AH，输出电压48V；l 牵引轨距：1435mm；l 牵引精度： 牵引时制动距离不大于2m；牵引时停车精度20mm；l 牵引速度：牵引转向架作业时轨道走行速

19、度2km/h；非牵引作业时走行速度3km/h；l 牵引装置：满足牵引各型和谐型大功率电力机车转向架的要求，牵引装置高度可自由调整，牵引装置高度在6001050mm范围内可调，保证牵引作业安全方便快捷l 安全标准：设置1个频闪启动信号灯，不少于3个紧急制动按钮，保证牵引车运行的绝对安全；l 回转半径 ：3.5 m，走行轮的设计可满足牵引车在狭小空间内移动；l 控制方式：遥控控制方式，保证牵引工作灵活方便；l 通行能力：可在轨道上和车间地面上行驶；l 遥控距离：30m；l 工作噪音：60dB；l 外形尺寸：为满足现场使用条件，外形尺寸应不大于300018601100。l 具备三种不同速度的控制，快

20、，中，慢。3. 公铁两用车的车身设计公铁两用车的车身是用来保护车厢内零部件、增加车子的整体重量。使得车子能在不同路段上能够行使平稳。3.1公铁两用车的基本要求（1） 应具有较大的重量能否拉的东火车，除了有强大的驱动力外，还应有较大的摩擦力，否则摩擦力过小，车子将会在铁轨上打滑拉不动火车。（2） 材料应硬度较高车子里面会有油箱，线路等，保证车子在一定的碰撞下不会扭曲变形，甚至砸裂。（3） 车子的体积要小在保证上面两个条件下，竟可能让车子体积最小化，节约空间。3.2公铁两用车外观结构3.3公铁两用车的重量计算以及选择要想车子能够拉的动火车，必须要求车子的滑动摩擦力要大于火车的滚动摩擦力，否则小车拉

21、不动将在铁轨上打滑。可以得到关系式：f小车滑动f火车滚动火车的重量M=190T，火车轮与铁轨之间的滑动摩擦系数为u火车滚=0.0025。算出：f火车滚动=u火车滚Mg=0.025*1900000*9.8N=4655N根据质料，聚氨脂的摩擦系数较高，硬度较大，很适用于小车车轮。查出u小车滚=0.56，u小车滑=0.6。由f小车滑动f火车滚动得出，u小车滑m小车g f火车滚动=4655N，m小车791.6kg选用m小车=2.2T4. 公铁两用车的传动设计传动部分是小车的主要执行部件，其作用是给小车的各个部分提供动力，并改变小车的运动速度和运动方向。传动部分由电机、减速器、联轴器组成。其中电机提供动

22、力，减速器增大输出扭矩，联轴器将两个运动部件连接在一起。4.1公铁两用车的传动结构减速器电机车轮4.2传动部分的计算以及选择传动部分分为电机、减速器、联轴器及其车轮。4.2.1电机的计算以及选择根据牵引速度：牵引转向架作业时轨道走行速度2km/h非牵引作业时走行速度3km/h因为小车牵引时，电机至少需要输出的力是小车的滚动摩擦力加上火车的滚动摩擦力。小车非牵引时，电机只需要输出小车的滚动摩擦力。小车工作时需要输出的力F=f火车滚+f小车滚=u火滚m火车g+u小车滚m小车g=4655N+12073.6N=16728.6N工作时所需要的功率PW=FV工作=9.4KW用左右两个电机驱动车轮转动，所以

23、一边需要输出4.7KW功率选用170ZDC402电机，Pm=5KW，nm=1500r/min，Em=48V，Tm=15.28NM4.2.2减速器的计算以及选择方案一：选用一级减速传动，取i=40可以算出nw=nm/i=1500/40=37.5r/minV=Dnw可以得到 D=v/nw=285.35mm方案二：选用耳机减速传动，取i1=40，i2=5，i=i1i2=200可以算出nw=nm/i=1500/200=7.5r/minV=Dnw可以得到 D=v/nw=1426.75mm显然选用方案一比较接近实际。根据题意我选用WP铸铁蜗轮蜗杆减速机中的WPA型型号选用60、传动比为1:404.2.3小

24、车的车轮计算以及选择由传动比i=40，电机转速nm=1500r/min可以算出D=v/nw=285.35mm需要考虑到其中能量损失，选用车轮D=285mm车轮要支撑整个车的重量，而且要有一定的摩擦力。主驱动轮采用聚氨脂橡胶包裹钢轮形式，橡胶硫化在钢轮上。既保证了车轮的整体强度，又保证了车轮有足够打的摩擦力。4.2.4小车的联轴器的选择电机的转速较高，为减小启动载荷，缓和冲击，应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器。选用弹性套柱销联轴器（LT2），输入轴d1=28mm，输出轴d2=28mm。减速器的输出端，由于轴的转速较低，传递转矩较大，又因减速器与车轮之间有偏移，要求有大的轴线补偿，因此选用

25、鼓形齿联轴器（GICL1），输入端d1=30mm，输出端d2=28mm。4.2.5计算各轴的参数=0.99为轴承的效率，=0.90为蜗轮的效率，=0.99为弹性联轴器的效率=0.9920.9920.9=0.86减速比i=40（1）各轴的转速轴 n1=1500r/min轴 n2n1/ i37.5 r/min车轮 n轮=n2=37.5 r/min（2）各轴的输入功率轴 P1P050.994.95 kW轴 P2P14.950.90.994.41kW车轮 P轮= P2=4.410.990.99=4.32KW（3）各轴的输入转矩电机的输入转矩Tm=15.28 Nm轴 T1=15.13 Nm轴 T2=T1

26、i=539.23Nm车轮 T车轮=T2=528.5 Nm各轴运动参数轴代号转速（r/min）功率/kw转矩/（）01500515.28115004.9515.13237.54.41533.23337.54.32528.54.2.6 小车的制动计算设驱动轮和钢轨的滑动摩擦系数，火车轮和钢轨的滚动摩擦系数。直接抱死驱动轮，依靠拖车和火车自身的摩擦力制动，制动阻力。制动加速度，按牵引额定速度2km/h制动计算，制动距离为；按慢速1.5km/h计算，制动距离为0.95m；可保证制动距离小于2m。4.3小车的转向小车的转向运用差速器。小车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果汽车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在

27、相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子 快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。因小车的转向没在设计范围之内，所以直接选择。5. 公铁两用车的液压系统设计小车的液压系统主要是用于控制小车的导向轮部分和翻版的运动，小车后部的铁轨导向轮分别由一个液压缸(小)控制升降，前部的翻板由一个液压缸(大)推动翻板处的连杆运动以转换公路、铁路导向轮。5.1高压缸液压系统的计算5.1.1工况分析对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。1、 运动分析根据各执行在一个工作循环内各阶段的速度，绘制其循

28、环图，如下图所示：2、动力分析动力分析就是研究机器在工作中其执行机构的受力情况。1）工作负载：液压缸在转换公路运行时受力最大，假设在公路上行驶，液压缸的受力是重力的0.34倍。FL=0.34FG=0.34m车g=0.34*2.2*1000*9.8=7350N2）摩擦负载 由于工件是倾斜60度启动，可知FN=120N取 则有静摩擦负载：Ffs=48N 动摩擦负载：Ffd=24N3）惯性负载惯性负载为运动部件在起动和制动的过程中可按 G-运动部件的重量（N）g-重力加速度， v-速度变化值（）t-起动或制动时间（s）加速：Fa1=67.5N减速：Fa2=55.5N制动：Fa3=15N反向加速：Fa

29、4=82.5N下拉制动：Fa5=Fa4=82.5N根据以上的计算，液压缸各阶段中的负载（容积效率为0.91），如下表工况计算公式总负载F（N）缸推力F(N)起动73988129.67加速7441.58177.47快上73748103.30减速7318.58042.31慢上73748103.30制动73598086.81反向加速106.5117.03快下2426.37制动-58.5-64.295.1.2负载和速度图的绘制按前面的负载分析及已知的速度要求，行程限制等，绘制出负载机速度图（如下所示）5.1.3液压缸主要参数的确定液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，此外，还需要考

30、虑一下因素：（1）各类设备的不同特点和使用场合（2）考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。1、初选液压缸的工作压力根据分析此设备的负载不大，按类型属机床类，所遇初选此设备的工作压力为2Mpa2、计算液压缸的尺寸 式中； F-液压缸上的外负载p-液压缸的有效工作压力 A-所求液压缸有有效工作面积按标准取值：D=72mm 根据快上和快下的速度比值来确定活塞杆的直径： 代入数值，解得：d=30.7mm 按标准取值：d=30mm则液压缸的有效面积为：无杆腔面积：有杆腔面积：3、活塞杆稳定性的校核因为活塞杆总行程为

31、100mm，而活塞杆直径为30mm，L/d=100/30=310不需要进行稳定性的校核、4. 巩固走循环中各个工作阶段的 液压缸压力，流量和功率见下q快下=A1v快下=40.6910-45510-3m3/s=12.2L/minq慢下=A1v慢下=40.6910-4810-3m3/s=1.95L/minq快上=A2v快下=33.6310-44510-3m3/s=9.1L/min工况压力流量功率快下2.512.2565.14慢下2.51.9581.38快上0.059.17.56以上是液压缸压力，流量和功率的表格，依照上表中的数值，可绘制出液压缸的工况图（如下）5.1.4液压系统图的拟定液压系统图的

32、拟定，主要是考虑一下几个方面问题：1）供油方式 从工况图分析可知，该系统在快下和快上的时所需流量较大，且比较接近，且慢上时所需的流量较小，因此从提高小效率节省能量的角度考虑采用单个定量泵，供油方式显然是不合适的，故宜选用双联式量叶片泵作为油泵。2）调速回路 有工况图可知，该系统的在慢速时速度需要调节，所以采用调速阀的回油节流调速。3）速度换接回路 由于快上和慢上之间速度需要换接，但对缓解的位置要求不高，所以采用由行程开关法讯控制二位二通电磁阀实现速度换接。4）平衡及锁紧 为防止在上端停留时重物下落和在停留的时间内保持重物的位置，特在液压缸的下腔（即无杆腔）进油路上设置液控单向阀;另一方面，为了

33、克服升降台自重在快下过程中的影响，设置了一单向背压阀。5.1.5液压元件的选择1、确定液压泵的型号及电动机功率液压缸在工作循环中最大工作压力为2.5Mpa,由于该系统比较简单，所以取其压力损失.所以液压泵的工作压力为：Pp=P+=2.5+0.4=2.9MPa两个液压泵同时向系统供油时，若回路中的泄漏按10%计算，则两个泵的总流量应为qp=1.112.2=13.42L/min，由于溢流阀最小稳定流量为3L/min，而工进时液压缸所需流量为1.95L/min，多以高压泵的流量不得少于（3+1.95）L/min=5L/min。根据以上压力和流量的数值查产品目录，故应选用型的双联叶片泵，其额定压力为6

34、.3Mpa,容量效率，总效率，所以驱动该泵的电动机的功率可由泵的工作压力（2.9Mpa）和输出流量（点电动机转速为910r/min） =26.21L/min求出：Pp=1490.37W用的电动机的型号为Y90-6，功率为1.5kw,额定转速为910r/min。2、选择阀类元件及辅助元件根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，可选用这些元件的型号及规格（见下表）液压元件型号及规格序号名称通过流量型号及规格1滤油器40wv-401802双联叶片泵153单向阀4.8754外控顺序阀4.8755溢流阀3.3756三位四通电磁换向阀6.37单向顺序阀508液控单向阀509二位二通电磁换向阀

35、8.2110单向调速阀9.7511蓄能器气囊式蓄能器12压力表开关13电动机（1）油管 出油口采用内径为8mm，外径为10mm的紫铜管。（2）油箱 油箱的主要功能是储存油液，此外还起着散发油液中的热量，逸出混在油液中的气体，沉淀油中的污物等作用。油箱容积根据液压泵的流量计算，取其体积:, 即V=60L5.2导向轮的液压元件选择结构小车在铁轨上行驶时主要是前后导向轮进行引导行驶，而后导向轮是不动的，前导向轮是可以上下运动，需要两个小型液压缸。这两个小型液压缸不承受小车的重力，只需要行程长即可。选用直径为36CM的液压缸即可。6. 电路部分6.1电气控制系统的组成整车电气控制系统主要包括 7个部分

36、：主控单元（PLC），驱动模块、转向模块、无线遥控、电池与电池管理单元、安全防护与报警、液压控制。6.2电气控制方案公铁两用电动牵引车作为纯电动汽车的一类特种车型，电气控制的关键部分在驱动控制。采用目前电动汽车上应用比较成熟的交流伺服驱动控制。遥控单元和其它输入信号经过主控单元处理后发出控制指令给驱动控制器，驱动控制器再发出相应的控制指令给功率转换器，控制功率装置的通断，实现电源与电机之间的功率流，同时通过编码器位置反馈信号的比较，保证两驱动轮同步。转向信号输入通过主控单元处理后向转向控制器发出控制指令，驱动转向电机。主控单元监控通过电池管理单元监控电池的使用状态，提示是否充电，并对车载充电器

37、进行控制。根据遥控信号，主控单元发出油泵电机控制指令，通过油缸控制导向轮的收放。主控单元根据安全信号输入，采取安全措施，输出相应的报警信号或安全提示。控制系统原理如图2所示：图2 控制原理示意图6.2.1 主控单元主控单元作为整车控制的核心单元，通过其对外接口接受系统各单元或模块的信息，并可通过各接口向相关执行机构或控制单元发出指令，实现整车系统控制。要求高效、稳定、可靠且适应车载使用，配备丰富的系统资源及外围接口。接口包括：遥控器接口：与遥控器接收器总线方式连接。驱动电机控制器、驱动电机接口：车辆控制总成单元将电机及其配套单元信息进行汇总，并为各单元供电。遥控信号经主控单元与电机驱动控制器相

38、连控制电机运动，电机编码器及温度传感器信号以反馈形式输入电机驱动控制器。转向电机控制器、转向电机接口。电池管理单元接口。6.2.2 驱动电机及驱动控制器图3 牵引车行走轮示意图公路行走时，该牵引车的驱动轮也是导向轮，铁路行走时导向由前后共4个钢轮完成。行走轮系统如图3所示。两个驱动轮单独驱动。本系统80VDC，负载重，对于电机及驱动属于低压大电流驱动，传统多采用串励和他励直流电机。考虑到牵引车频繁启停、变速以及成本、寿命，同时感应电机在电动汽车驱动中也得到了广泛应用，且具有无换向器、成本低、坚固的优点，因此驱动电机选用感应电机。目前，低压大功率电机和匹配的驱动器较少，15KW以上的产品更少。主

39、要是进口品牌，国内，辽源电机厂也有此类感应电机产品，其指标和Danaher Motion的产品相近。驱动控制器集成功率转换器。通过数字量、模拟量或CAN总线接受车辆控制总成单元发出的动作与转速指令，并通过自身传感器测得电流、电压、温度、速度、转矩及电磁通等数据，以电信号形式传递给其处理器。处理器经运算后给出相应控制信号，经功率转换环节放大后作用于驱动电机，实现控制目的。为节约成本以及安装空间的考虑，驱动控制器采用一拖二方案，即在一个模块封装内集成了两组驱动电机的控制单元。电机自带电磁制动装置，停车时电机断电，电磁制动保证停车位置和制动距离要求。6.2.3 转向电机及驱动控制器转向轮采用两个交流

40、转向电机驱动，转向电机单独控制，配相应的驱动控制器，实现水平面内正反90度旋转。同样，控制器采用一拖二方案。6.2.4 蓄电池与电池管理单元电动汽车常用电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池或超级电容等几大类。铅酸蓄电池的优势在于其技术成熟、成本低廉、可实现快速充电、比功率高等。如意大利法阿姆（FAAM）公司的重工业牵引型铅酸蓄电池，应用很广。电池管理单元检测的具体信息包括：每个电池组中单体电池电压、温度以及两组电池组并联后的总电压及充、放电时的总电流。并将检测数据输入主控单元进行决策。管理单元自行开发。充电时设备具有自锁功能，无法移动，保证充电时的安全性。6.2.5 遥控单元本系

41、统中遥控单元要实现公铁模式选择、快中慢三档速度前进或后退、转向定位、导向轮收放、停车、急停等功能。根据按键的分配和系统遥控距离的要求来选择遥控器。比如台湾禹鼎公司的增强型F24-60双摇杆手持式遥控器。结 论一个学期的毕业设计已近尾声，回顾这个学期，虽然也在设计上花了不少时间，但有相当的一部分时间浪费了。现在才感到有点可惜。这次的课题是对公铁两用牵引车进行设计，主要是参考以往的设计和相关产品，对自己要设计的产品进行优化。可以说，这次的设计基本上对原有的产品进行了优化。但是结果令人不满意。不论是主传动系统、液压压下系统还是相关结构的校核、验算。初始阶段的资料查阅、文献综述、开题报告等内容，设计任

42、务要求我们认真查询资料，将相关内容整理好。最后，我确实完成了资料的查询和整理，并在老师的指导下进行了必要的修改。中间的设计计算阶段，通过参考相关的资料，我对整个矫直机的主传动系统、液压压下系统进行了仔细地论证和验算，对辊子材料进行了选择、强度进行了验算，对主传动系统的减速机、联轴器和电机进行了选择和验算。这期间经历了很长时间，不断地进行验算和修改。画图和论文编辑阶段，这个阶段相对比较轻松。由于中间阶段的铺垫，在这里只需将设计内容整理在论文上即可。个人认为本次设计中也有也多不足的地方，由于时间仓促以及个人能力所限，在对矫直机的传动件的选择和验算、压下控制系统等部分没有做详尽的计算，在机架设计计算

43、、安装与润滑这几点基本上没有涉及，还望老师们能理解。总起来说自身的感受就是：资料不够，资料不能够被我们很方便地获取到；自己的设计经验不足，似乎走了不少弯路，浪费了时间；需要学习的东西。致 谢毕业在即，大学几年里学到了东西，但是也浪费了不少光阴。毕业设计是大学四年所学的知识的综合性检查，也是每个学生在迈向社会以前，运用所学知识进行锻炼的最后一次机会，是从理论到实践的一个跨越。这个学期的毕业设计最终在指导老师指导和同学的帮助下按时完成了。在这里对指导老师丁国龙老师表示感谢。整个设计过程中，他给我提供了不少建议和指导，同时按时地对我们的设计进程进行检查和督促，使我们能够在安排的时间里很好地完成设计任

44、务。另外，感谢学校给我们提供了学习、设计的环境，为了做好毕业设计，我学习了二维制图软件，这不仅锻炼了我的画图能力，同时，也增强了我的看图能力。为了了解矫直机，我常常去图书馆查阅资料，温习以前学过的课程专业知识弄清了矫直机原理。为了弄懂内部具体构件，我向丁国龙老师要了德国ZAGRO的视频，并自己仔细研究学习，也经常遇见难解之处，我不断的问同学，问老师，非常感谢丁国龙老师常常不厌其烦的为我讲解里面复杂的图纸，讲解各种构件的作用原理。本次毕业设计过程中我得到了老师的悉心指导，从他那里学到了很多知识和经验，在此对他表示衷心的感谢。同时，设计过程中也得到了许多其他老师的热心指导和帮助，以及我的同学对我的设计给予的帮助和提出的宝贵意见，在这里对他们表示万分的感谢。其次，我感觉到这次毕业课设非常之重要，它充分的将我们过去四年学过的专业知识联系了起来，使我们将其充分的融会贯通。以前感觉学这枯燥的专业知识没用没意思，现在终于看见了以前知识派上了用场，内心感觉十分高兴，发现自己能够运用所学的知识去发现问题，解决问题。现在，设计马上就要完成了，而大学四年美好的生活也接近了尾声。但是，这一切都将成为我一生最美好的回忆。我永远难忘。 在此，向在大学四年来，对我言传身教的老师们和对给予过我耐心帮助的同学们表示衷心的感谢！祝我的同学们以后前程似锦，祝我的亲爱的老师们以后