摘 要

随着城市化进程的加快，城市对轨道车辆的要求也逐渐提高。随着人们对轨道交通的关注提升，第三轨受流器作为城市地铁运行能源的重要保证，也成为了研究热点。本课题用Creo Parametric对受流装置进行了建模和运动学仿真分析。

在查阅了相关专业书籍后，学习并了解了受流器的结构、类型和工作原理后，对它的运行环境、工作要求有一个明确的认识。同时学习了Creo Parametric的使用方法，对受流装置的三维模型进行构建和绘制，并进行相应的装配，然后使用Creo Parametric的机构分析模块进行运动学仿真，使用力平衡分析，分析受流装置滑块下压距离与所需要的压力成线性关系，然后在与实验室实测数据进行对比后，发现仿真结果数据与实验数据差别明显，分析为零件与零件之间存的阻尼造成的，所得结果对优化受流装置与第三轨接触力具有重要意义。

关键词：受流装置；Creo；建模；装配；运动学仿真

Abstract

With the acceleration of the urbanization process, the demand for urban rail vehicles has gradually increased. With the attention of people to enhance the rail transit, the third track by the flow of energy as an important guarantee for the operation of the city subway, has become a research focus. In this paper, Creo Parametric is used to model and analyze the flowmeters.

After consulting the relevant professional books, learn and understand the structure of the flow, type and working principle, its operating environment, work requirements have a clear understanding. At the same time, the method of Creo Parametric was studied, and the three-dimensional model of the flow-receiving device was constructed and mapped, and the corresponding assembly was carried out. Then, Creo Parametric's mechanism analysis module was used for kinematics simulation. The force balance analysis was used to analyze the flow The relationship between the simulation results is different from that of the experimental data, and the difference between the simulation results and the experimental data is obvious. The analysis results in the damping of the parts and parts. Which is of great significance to optimize the contact force between the flow device and the third rail.

Key Words：collector shoe；Creo；Modeling；assembly；Kinematics simulation

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究的背景 1

1.2课题提出的意义及国内外研究现状 1

1.3课题的主要内容及实施方案 2

第2章 Creo软件建模与运动学仿真介绍 3

2.1 Creo的主要特点 3

2.2 Creo Parametric参数化设计特征 4

2.3 Creo Parametric建模介绍及方法 4

2.4 Creo Parametric装配介绍及方法 6

2.5 Creo Parametric仿真介绍及方法 8

2.6 本章小结 10

第3章 对受流装置的设计与运动学仿真 11

3.1 建立受流装置模型 11

3.2 受流装置的装配 18

3.3 受流装置的运动学仿真 21

3.4 本章小结 25

第4章 结论 26

4.1 成果总结 26

4.2 本文存在的不足之处 26

4.3 研究展望 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1课题研究的背景

伴随着中国城镇化进程加快，城市快速扩张，地铁和轻轨作为城市轨道交通的代表，已经逐渐被各类大中型城市列为重点建设项目。与高铁的架空供电网相比，第三轨供电系统具有寿命长、运行稳定、电能损耗相对较小、维修较容易、便于管理等优点。此外，从供电轨道的供电系统电压方面分，可以分为Dc750v和Dcl500v两种。按照受流装置的所在部位分类，第三轨受流装置又可以分为顶部受流、底部受流和侧面受流三种形式^[1]。

受流装置主要包括电路元件、绝缘架和受流臂几部分。转向架与绝缘架的侧板利用紧固螺栓，完成机械接口的连接，依靠底部车架中的弹簧和弹性组件实现碳滑板与供电轨接触，碳滑板电流通过电路进入熔断器箱，实现向列车主电路提供电能^[2]。因此受流装置的动力学特性直接影响了受流装置与供电轨的相互作用关系，从而影响了电气化轨道车辆电流传导的效率和能力，也是限制轨道车辆最高运行速度和受流装置使用寿命的重要因素。

同时我国国土辽阔，地形地势复杂多样，人口分布又不均匀，不同省份对地铁轨道的运输量以及运输速度需求也各不相同，因此轨道车辆的轨道铺设、受流方式的选择、供电电压的选择等都需要因地制宜地去考虑、设计和选择。而作为轨道车辆运行的能源保证，受流装置的选择也显得至关重要^[3]。受流装置的类型和供电电压对轨道车辆的运行速度有着至关重要的影响，同时底部受流和上部受流对轨道车辆的隧道要求也不同，底部受流可以减少隧道的施工直径，而顶部受流可以使轨道车辆拥有更高的速度上限。因此对轨道交通受流装置的研究是非常有意义和价值的。

1.2课题提出的意义及国内外研究现状

受流装置又名集电靴，是安装在列车（主要是地铁）转向架上的，是列车从供电轨获取电能的重要装置^[4]。现今，大多地铁和轻轨所使用的受流装置的使用寿命未达到设计使用寿命要求，同时城市的发展对轨道车辆的速度要求也逐渐提高^[5]。为了满足系统运行姿态的要求，轨道分布的要求，技术要求，动态受流和电绝缘的动态需求的要求，需要在对摩擦研究的基础上，科学合理地选择系统运动滑块的摩擦正压力和滑块的材料，通过改良材料，结构和绝缘以满足要求，减少设备维护成本，实现动态稳定性和可靠的电力供给^[6]。

金汉平，徐飞介绍了受流装置的主要结构中，受流滑块磨损过快，绝缘架松动，受流臂断裂等常见问题，并分析了主要原因^[7]。谭协民，谭振兴，程卫群，万理在对广州地铁的第三轨下部启动受流装置的研究过程中，他们设计的受流装置分熔断箱及主体两部分，利用绝缘的受流臂、保护壳及受流臂护板三重绝缘，从多角度考虑受流装置的绝缘安全，熔断箱内置熔断箱，为系统提供短路保护^[8]。邓谊柏，陈中杰，徐园，胡海峰则在对上海地铁受流装置的研究中，通过对受流装置的放置空间，与供电轨的匹配分析，还有熔断器的选择计算，为地铁受流装置的选择优化提供相应的数据参考^[9]。张海丰，陈恒谦，郭彦每对第三轨受流装置的发展现状和受流装置的结构进行了受力分析，并对连接薄弱处进行了研究^[10]。孙放心对集电靴碳滑板断裂，集电靴不能下降和难以下降等常见问题进行了研究^[11]。