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1.3 课题的研究内容与方法

进一步了解了列车制动发展历程，采用设计，计算，校核，模拟等方法，确定了传动系统方案和对装置进行了优化设计。通过对齿轮，轴和箱体的设计与计算、成功绘制了装置的三维模型，使用CAD顺利的对零件图与装配图进行了绘制。

1.4 设计方案可行性

直接对列车的制动效果进行测量，会造成很多不必要的麻烦，并且成本消耗比较高，造成人力物力的浪费。现在设计的模拟装置，不仅可以得到很好的实验效果，成本低，精确度高，而且便于研究人员的使用和研究。

1.5 小结

通过系统的设计模拟列车气压制动装置，使我对我的毕业设计有了一定程度的了解。对机械设计和机械原理等各个方面变得更加熟练，也对制图软件，如solidworks，CAD，运用的更加熟练。为今后的工作和学习打下了坚实的基础。

2  总体方案设计

2.1  模拟列车气压制动装置的组成和特点

该装置的主要组成分别是飞轮，卧式气压制动器。用飞轮来模拟列车车轮的重量和大小，通过传动装置使得飞轮可快速加速到1000r/min，再由气压制动器来模拟列车上的制动装置，使飞轮能够快速制动。通过此装置可以研究制动的效果，从而达到目的。

本装置制作简单，成本较直接利用实际列车制动要低许多。

图2-1  卧式气压制动器

2.2 制动装置的主要参数

飞轮：400mm

要求速度：1000r/min

气压制动器最大压力：0.7MPa

2.3 传动系统及其方案的确定

确定动力装置：

可选的动力装置为气动马达和电动机。电动机有输出功率大，易于控制，效率高等优点。但是在本装置中，由于需要的输出功率不是很高，并且考虑到此装置用于实验室，需要注意到安全问题，选择气动马达较为合适。其中还有另外一个主要的问题，由于本装置需要利用换挡并且启动转矩较大，很可能导致电动机卡死从而烧坏，但是气压马达却并没有这个问题。气压马达的特点是启动扭矩大，且有急停机，急启动的特点，非常适合本装置。故本装置采用启动马达来作为动力装置。

确定传动方案：

由于是实验室环境，转速过大的气动马达需要的空压机的尺寸也会很大，导致不能放在实验室中。故应该选择转速较小的气动马达。但是又要满足1000r/min的速度要求，故选择进行一次变档。

                            图2-2   传动方案

传动装置初始状态如图2-1所示。图中齿轮1和齿轮2的齿数比为1:1，齿轮3和齿轮4的齿数比为2:1，轴I为主动轴，飞轮与轴II相连。当轴I的转速到达500r/min，同时轴II的转速也到达500r/min，可通过拨叉将齿轮1和齿轮2分离，将齿轮3和齿轮4啮合。此时，轴I同样只需要到达500r/min，轴II就可到达1000r/min，从而使得飞轮到达1000r/min。达到实验的要求。

3  模拟装置的具体设计

3.1 飞轮的设计

由于卧式气压制动器的两片制动片的距离在15mm，故将飞轮的边缘设计为8mm。由于飞轮拥有更大的惯性力，可以使制动的过程更加平稳，所以飞轮的重量应该集中在边缘。因此，边缘厚度设计为40mm，用钢条通过焊接将中心与边缘相连。焊接时钢条应该要略微倾斜，防止冷却后，由于收缩而使钢条断裂。

                               图3-1      飞轮 (责任编辑：qin)