受电弓课程设计--受电弓机构设计(含全套资料)
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1，尽量保证弓头的轨迹为一条竖直的直线，而且要让弓头的角偏差也要尽可能小，都在误差允许范围内。
2，连杆机构的结构要尽可能的简单，而且尺寸也要尽可能的小（不占用车顶的空间，而且安装维修方便，节约资源）。
3，要是连杆机构的传动角大于或等于30度。
根据上面的要求，可以设计出不同的连杆机构：
方案一：平面RR开链机械臂
这样方程的未知数只有： ，一共八个未知数可以进行求解。
采用逆向设计的方法，先确定设计的尺寸，然后利用仿真软件直接模拟出点E的运动轨迹，或者matlab软件解出上面的方程；对点E的运动进行分析，并验证是否满足设计要求。
首先，根据连杆机构的实际运动状况以及我们的设计要求，我们E点的运动轨迹，以及误差允许的范围，我们初步假设点E的五个位置分别为：
（2）受电弓重量需要降低。运行中受电弓会随着接触导线不平顺而上下波动，高速运动将使这种运动加剧，从而影响受流质量。。由于弓-网接触压力与受电弓静态特性和动态特性直接相关，因此，对于高速受电弓，在保证强度和刚度的前提下，应降低受电弓运动部分的质量，从而减小运动惯性力，保证弓-网接触良好。
（3）良好的空气动力学性能。高速列车运行时所受的空气阻力较常规列车大很多。安装在车顶的受电弓是车体突出部分，必须采取相关措施提高受电弓空气动力学性能，即减小空气动力学作用对受流的影响，减小空气阻力和气动噪声。
然后利用方程式：
可以求出AB杆，BC杆，CD杆，BE杆的杆长分别为：
点C,点D的坐标可以求出杆 的长度，然后再根据公式 ：
可以求出
根据求出的AB杆，BC杆，CD杆，BE杆的杆长，然后可以根据逆向设计的方法再次去判断取出的杆长是否满足需求。
3.1.2平衡杆机构计算模型计算
平衡机构是受电弓连杆机构中另外一块很重要的组成部分，在升弓和降弓的运动当中起到平衡的作用，下面我们对确定平横机构的尺寸。
1.3设计的技术要求及指标
为了能够在结构尺寸，受力分析以及受电弓性能的稳定性上进行研究与分析，从而构建出能够适合在高速列车上安装的受电弓模型，我们所设计的受电弓必须满足以下的要求：
1，进行仿真时各部分动作连续，结构紧密，能够连续的完成升弓和降弓的动作。
2，在升弓和降弓，弓头偏离所设计的理想轨迹的距离不宜过大，弓头的最大角位移也不得太大。
（4）采用单弓受流。理论计算和实际运用表明，基于减小空气阻力、噪声，避免接触网波动的角度出发，现代高速列车应该采用单弓受流。
目前我们CRH系列动车组所采用的是DSA250型受电弓（如下图），该受电弓采用轻量化优质材料，具有良好的机械和动力学性能，受电弓滑板采用纯硬碳材料，对接触网起到保护作用。
图1.2.1DSA250型受电弓
3，为了达到效率最大，节约能源的目的，弓头的传动角必须合理（最好大于或等于30°）。
4，为了使受电弓维修方便，便于安装，节约原材料的目的，要让设计的受电弓结构尽可能的简单。
5，为使受电弓的结构尽可能的简单，应使受电弓的自由度只有一个。
6，受电弓的整个工作过程应该安全可靠。
2机构选型
2.1设计方案的提出
图3.2.1平衡机构
在第一问当中可以利用位移矩阵可以求出点B，点C的五个精确坐标的位置,它们分别是:
而杆BG,CG,FE的杆长始终保持不变的，可以得到长度约束方程：
而由于点E,F在同一条竖直线上，故有
把在3.1中得到的点B，点C的五个精确坐标的位置 带入上面方程式，由于这是非线性方程组，求解过程很复杂，求解繁琐，因此可以用matlab软件进行求解，程序编写如3.1中求解第二部的程序。
经过求解，可以得出
根据得到的坐标值，然后根据公式：
然后把点E,F,B,G,A的坐标值带进去，可以求出EF,AG,BG的杆长。
它们分别是：
2.1.1连杆机构
连杆机构是整个受电弓设计的最关键机构，连杆机构的作用是：在升弓和降弓的过程当中，让受电弓的弓头能够平稳的上下运动，而且要使弓头在运动的过程当中的理想轨迹始终是一条竖直的直线，而且能够稳定在最高点保持不动，上下偏差要尽可能的小，而且要保证弓头的角位移偏差也要尽可能的小。
因此对连杆机构的要求是：
受电弓课程设计--受电弓机构设计(含全套资料）
西南交通大学
机械综合设计I设计说明书
设计题目：受电弓机构设计
指导老师：刘光帅
学生姓名：董泽园（20080945）机械五班
董作见（20080919）机械四班
2011年06月
3尺度综合10
引言
受电弓亦称集电弓（Pantograph），亦有人称之为输电架，是一种让电气化铁路车辆从高架电缆取得电力的设备的统称。动作原理：（1）升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。（2）降弓：传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。受电弓的种类主要有四种主要形式的：（1）双臂式，双臂式集电弓乃最传统的集电弓，亦可称“菱”形集电弓，因其形状为菱形。但现因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，目前部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式集电弓；亦有部分铁路车辆从原有的双臂式集电弓，改造为单臂式集电弓。（2）单臂式，除了双臂式，其后亦有单臂式的集电弓，亦可称为“之”（Z）字形的集电弓。此款集电弓的好处是比双臂式集电弓噪音为低。不过依各铁路车辆制造厂的设计方式，在集电弓细部结构上可能会有些不同。（3）垂直式，除了上述两款集电弓，还有某些集电弓是垂直式设计，亦可称成“T”字形（亦叫作翼形）集电弓，其低风阻的特性特别适合高速行驶，以减少行车时的噪音。所以此款集电弓主要用于高速铁路车辆。（4）石津式，日本冈山电气轨道的第六代社长，石津龙辅1951年发明、又称为“冈电式”、“冈轨式”。
方案三：曲柄滑块机构
图2.1.3曲柄滑块机构
工作原理：当滑块沿着倾斜的轨道运动的时候，在曲柄和连架杆的运动的配合下，可以让弓头得轨迹在图中中心线的的轨迹下作竖直的直线运动，从而保证弓头的轨迹是竖直直线。
优缺点：当受电弓不工作的时候，也就是当弓头收起来的时候，占用的空间比较大，而且由于滑块的轨迹是倾斜的，因此需要额外的构建去固定，这样比较麻烦。
方案二：滑块连杆组合机构
图2.1.2滑块连杆组合机构
工作原理：当2杆作为主动件，整体结构都会向上并且向右运动，此时7杆的长度不能改变，则会让5和6杆慢慢的在铰链处产生一个角度，此时中间四边形水平对角线就会变短。即CD的长度就会变短，会使弓头上升，且行程为竖直向下的直线。
优缺点：这种结构能够在受电弓的顶部保持稳定的，因而不容易在列车高速运行当中保持固定不变，而且能够使弓头的运动轨迹保持为一条直线，但是美中不足的是该机构的结构比较复杂连杆较多，在实现的过程中比较困难。
现主要针对目前普遍常用的单臂式受电弓进行了尺寸计算，校核，用solidworks对它进行了三维建模以及受力分析等等。
1选题背景
1.1问Baidu Nhomakorabea的提出
随着目前铁路技术的发展，特别是中国的高铁技术在世界高铁技术的舞台上扮演着越来越重要的角色，受电弓作为铁路技术技术中一项核心的技术，越来越受到人们重视，双臂式受电弓因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，目前部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式受电弓，因此人们对单臂式受电弓的研究越来越深入。
1.2文献综述（即研究现状）
现在列车已经逐渐由内燃机车向电力机车发展转变，而在电力机车中，受电弓的作用是显而易见的：受电弓是列车接受来自电网电能的部件，安装在机车或动车的车顶上，它是通过弓头上的导电滑板与电网接触受电来发挥作用的。正因为受电弓的重要作用，所以对它的研究也一直没有停止，国内外多年来一直都有专业人士在从事受电弓的设计与优化。
http://www.hn-dqsb.com/index.php?categoryid=10&m17_sectionid=1&m17_imageid=2
上面提出了很多的高速受电弓的设计要求，所以在设计时候应进行更为严格的分析计算，本为提出几种受电弓的设计方案并最终采用了目前应用广泛的单臂受电弓的连杆机构，之后对其重新进行了主动件的选取及尺寸的设计（包括升弓机构和平衡杆机构）。
2.1.2 弓头的设计
弓头是受电弓中另外一个重要的构件，弓头的作用是：使列车在运动的过程当中始终保持与导线的接触。
因此对弓头设计的要求是：
1,减少弓头和导线的磨损，由于在摩擦过程当中，滚动摩擦的摩擦系数比滑动摩擦系数要小，因此采用小滚轮结构。
2,为了保护弓头在运动中尽可能的不受到外面的因数的干扰，我们在弓头的上面加了一个小盖，算是一个小小的创新的，同时能够防止滑轮在受到雨水，露水等等因数的作用而发生腐蚀和生锈。
对于高速受电弓，除了与普通受电弓相同的诸如磨耗小，可靠性高，运营和维修费较低的一般技术要求外，还应该具有以下更为严格的特点：
（1）受流可靠。列车运行速度提高后，受电弓沿接触网导线移动的速度大大加快，接触网与受电弓的接触特性更加复杂。因此要求受电弓在高速滑动时受流可靠，即要求离线率小，接触压力尽可能保持恒定。
然后再根据点A和点D在运动过程的位置始终不变，结合实际我们假设点A,点D的坐标为：
根据上面的假设可以求出未知数 的值。
=-929.136233612243
=305.530041648502
=-1014.0667214243
=288.157063964138
在上面的矩阵乘法运算中，我们利用了matlab进行运算，程序见附录1，
CD杆，AB杆的运动约束方程分别是：
另外，又由于E点在竖直线上运动，因此E点的坐标E点的轨迹来求出的，然后可利用E点建立位移矩阵来求出点B和点C的坐标。
位移矩阵为：
利用位移矩阵建立点B和点D与位移矩阵的关系：
在上面方程中所有的变量都是未知数，由于上面的方程为非线性方程组，求解繁琐，且点E的坐标为未知量，而且存在点E轨迹及运动方程的最优化问题，所不能一次计算出所有未知量。为解决该问题，可更具根据实际工况取点E的五个坐标，为 并且根据实际情况可以认为A点，D点的坐标确定，分别为 。
方案四：铰链三杆机构
图2.1.4 铰链三杆机构
工作原理：杆3为主动件，杆3运动的过程当中，带动杆2向右运动，从而实现杆1的缓慢的上下运动，从而保证弓头的轨迹为竖直直线。
优缺点：铰链三杆机构能够确保弓头在最高点能稳定下来，因为杆3对杆1有一个支持的作用，另外杆2对杆1有一个固定防止杆1产生角度偏转的作用，另外，这种设计简单，容易实现，不占用空间。
图2.1.1 平面RR开链机械臂
工作原理：平面RR开链机械臂工作时，下杆作圆周运动，而上杆作摇摆运动，下杆运动时，确保上杆的运动轨迹在图中所画的中心线轨迹上作竖直运动。
优缺点：平面RR开链机械臂结构简单，占用的空间小，但在运动过程中由于杆的支少，容易发生上下的偏离，不容易在最高点稳定，而且在列车高速运动过程中容易发生角偏转，从而有角位移。
2.2.1弓头
弓头的设计选图中所示的结构。
3尺度综合
3.1机构关键尺寸计算
3.1.1连杆机构
机构关键尺寸计算
图3.1.1 连杆机构图
以AB为原动件分析，则这个连杆机构是一个二级杆组。由于在杆AB绕A点旋转，CD杆绕点D旋转，而又杆AB和杆CD的距离始终保持不变,而A点，D点与机架固结。
可以根据机构的运动情况，找出运动约束条件建立约束方程。
在普通列车上使用的受电弓已经基本能满足我们运行使用的要求，但是随着我国铁路大提速的要求及高铁的日益发展，实用与高速列车的受电弓就显得尤为重要。而普通列车上的受电弓的性能并不能完全满足高速列车的需求。
因此，我们需要在结构尺寸，受力分析以及受电弓性能的稳定性上进行再次研究与分析，从而构建出能够适合在高速列车上安装的受电弓模型，这就是我们本次课程设计的立足点及最终目的。
我们采用的结构如下图所示：
图2.1.5 弓头机构
2.2设计方案的确定
2.2.1连杆机构
方案一设计简单，但结构占用空间大，而且在运动过程当中不容易保持稳定。方案二，结构复杂，在运动当中各个铰链点容易发生磨损，容易破坏，维修比较困难。方案三，结构占用空间大，而且倾斜导轨不是很容易确定。方案四，结构简单，并且在运动中能够保持很好的稳定，不发生偏转，因此就选方案四。
2，连杆机构的结构要尽可能的简单，而且尺寸也要尽可能的小（不占用车顶的空间，而且安装维修方便，节约资源）。
3，要是连杆机构的传动角大于或等于30度。
根据上面的要求，可以设计出不同的连杆机构：
方案一：平面RR开链机械臂
这样方程的未知数只有： ，一共八个未知数可以进行求解。
采用逆向设计的方法，先确定设计的尺寸，然后利用仿真软件直接模拟出点E的运动轨迹，或者matlab软件解出上面的方程；对点E的运动进行分析，并验证是否满足设计要求。
首先，根据连杆机构的实际运动状况以及我们的设计要求，我们E点的运动轨迹，以及误差允许的范围，我们初步假设点E的五个位置分别为：
（2）受电弓重量需要降低。运行中受电弓会随着接触导线不平顺而上下波动，高速运动将使这种运动加剧，从而影响受流质量。。由于弓-网接触压力与受电弓静态特性和动态特性直接相关，因此，对于高速受电弓，在保证强度和刚度的前提下，应降低受电弓运动部分的质量，从而减小运动惯性力，保证弓-网接触良好。
（3）良好的空气动力学性能。高速列车运行时所受的空气阻力较常规列车大很多。安装在车顶的受电弓是车体突出部分，必须采取相关措施提高受电弓空气动力学性能，即减小空气动力学作用对受流的影响，减小空气阻力和气动噪声。
然后利用方程式：
可以求出AB杆，BC杆，CD杆，BE杆的杆长分别为：
点C,点D的坐标可以求出杆 的长度，然后再根据公式 ：
可以求出
根据求出的AB杆，BC杆，CD杆，BE杆的杆长，然后可以根据逆向设计的方法再次去判断取出的杆长是否满足需求。
3.1.2平衡杆机构计算模型计算
平衡机构是受电弓连杆机构中另外一块很重要的组成部分，在升弓和降弓的运动当中起到平衡的作用，下面我们对确定平横机构的尺寸。
1.3设计的技术要求及指标
为了能够在结构尺寸，受力分析以及受电弓性能的稳定性上进行研究与分析，从而构建出能够适合在高速列车上安装的受电弓模型，我们所设计的受电弓必须满足以下的要求：
1，进行仿真时各部分动作连续，结构紧密，能够连续的完成升弓和降弓的动作。
2，在升弓和降弓，弓头偏离所设计的理想轨迹的距离不宜过大，弓头的最大角位移也不得太大。
（4）采用单弓受流。理论计算和实际运用表明，基于减小空气阻力、噪声，避免接触网波动的角度出发，现代高速列车应该采用单弓受流。
目前我们CRH系列动车组所采用的是DSA250型受电弓（如下图），该受电弓采用轻量化优质材料，具有良好的机械和动力学性能，受电弓滑板采用纯硬碳材料，对接触网起到保护作用。
图1.2.1DSA250型受电弓
3，为了达到效率最大，节约能源的目的，弓头的传动角必须合理（最好大于或等于30°）。
4，为了使受电弓维修方便，便于安装，节约原材料的目的，要让设计的受电弓结构尽可能的简单。
5，为使受电弓的结构尽可能的简单，应使受电弓的自由度只有一个。
6，受电弓的整个工作过程应该安全可靠。
2机构选型
2.1设计方案的提出
图3.2.1平衡机构
在第一问当中可以利用位移矩阵可以求出点B，点C的五个精确坐标的位置,它们分别是:
而杆BG,CG,FE的杆长始终保持不变的，可以得到长度约束方程：
而由于点E,F在同一条竖直线上，故有
把在3.1中得到的点B，点C的五个精确坐标的位置 带入上面方程式，由于这是非线性方程组，求解过程很复杂，求解繁琐，因此可以用matlab软件进行求解，程序编写如3.1中求解第二部的程序。
经过求解，可以得出
根据得到的坐标值，然后根据公式：
然后把点E,F,B,G,A的坐标值带进去，可以求出EF,AG,BG的杆长。
它们分别是：
2.1.1连杆机构
连杆机构是整个受电弓设计的最关键机构，连杆机构的作用是：在升弓和降弓的过程当中，让受电弓的弓头能够平稳的上下运动，而且要使弓头在运动的过程当中的理想轨迹始终是一条竖直的直线，而且能够稳定在最高点保持不动，上下偏差要尽可能的小，而且要保证弓头的角位移偏差也要尽可能的小。
因此对连杆机构的要求是：
受电弓课程设计--受电弓机构设计(含全套资料）
西南交通大学
机械综合设计I设计说明书
设计题目：受电弓机构设计
指导老师：刘光帅
学生姓名：董泽园（20080945）机械五班
董作见（20080919）机械四班
2011年06月
3尺度综合10
引言
受电弓亦称集电弓（Pantograph），亦有人称之为输电架，是一种让电气化铁路车辆从高架电缆取得电力的设备的统称。动作原理：（1）升弓：压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸，气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆转动，抬起上框架和滑板，受电弓匀速上升，在接近接触线时有一缓慢停滞，然后迅速接触接触线。（2）降弓：传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，脱离接触网。受电弓的种类主要有四种主要形式的：（1）双臂式，双臂式集电弓乃最传统的集电弓，亦可称“菱”形集电弓，因其形状为菱形。但现因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，目前部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式集电弓；亦有部分铁路车辆从原有的双臂式集电弓，改造为单臂式集电弓。（2）单臂式，除了双臂式，其后亦有单臂式的集电弓，亦可称为“之”（Z）字形的集电弓。此款集电弓的好处是比双臂式集电弓噪音为低。不过依各铁路车辆制造厂的设计方式，在集电弓细部结构上可能会有些不同。（3）垂直式，除了上述两款集电弓，还有某些集电弓是垂直式设计，亦可称成“T”字形（亦叫作翼形）集电弓，其低风阻的特性特别适合高速行驶，以减少行车时的噪音。所以此款集电弓主要用于高速铁路车辆。（4）石津式，日本冈山电气轨道的第六代社长，石津龙辅1951年发明、又称为“冈电式”、“冈轨式”。
方案三：曲柄滑块机构
图2.1.3曲柄滑块机构
工作原理：当滑块沿着倾斜的轨道运动的时候，在曲柄和连架杆的运动的配合下，可以让弓头得轨迹在图中中心线的的轨迹下作竖直的直线运动，从而保证弓头的轨迹是竖直直线。
优缺点：当受电弓不工作的时候，也就是当弓头收起来的时候，占用的空间比较大，而且由于滑块的轨迹是倾斜的，因此需要额外的构建去固定，这样比较麻烦。
方案二：滑块连杆组合机构
图2.1.2滑块连杆组合机构
工作原理：当2杆作为主动件，整体结构都会向上并且向右运动，此时7杆的长度不能改变，则会让5和6杆慢慢的在铰链处产生一个角度，此时中间四边形水平对角线就会变短。即CD的长度就会变短，会使弓头上升，且行程为竖直向下的直线。
优缺点：这种结构能够在受电弓的顶部保持稳定的，因而不容易在列车高速运行当中保持固定不变，而且能够使弓头的运动轨迹保持为一条直线，但是美中不足的是该机构的结构比较复杂连杆较多，在实现的过程中比较困难。
现主要针对目前普遍常用的单臂式受电弓进行了尺寸计算，校核，用solidworks对它进行了三维建模以及受力分析等等。
1选题背景
1.1问Baidu Nhomakorabea的提出
随着目前铁路技术的发展，特别是中国的高铁技术在世界高铁技术的舞台上扮演着越来越重要的角色，受电弓作为铁路技术技术中一项核心的技术，越来越受到人们重视，双臂式受电弓因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，目前部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式受电弓，因此人们对单臂式受电弓的研究越来越深入。
1.2文献综述（即研究现状）
现在列车已经逐渐由内燃机车向电力机车发展转变，而在电力机车中，受电弓的作用是显而易见的：受电弓是列车接受来自电网电能的部件，安装在机车或动车的车顶上，它是通过弓头上的导电滑板与电网接触受电来发挥作用的。正因为受电弓的重要作用，所以对它的研究也一直没有停止，国内外多年来一直都有专业人士在从事受电弓的设计与优化。
http://www.hn-dqsb.com/index.php?categoryid=10&m17_sectionid=1&m17_imageid=2
上面提出了很多的高速受电弓的设计要求，所以在设计时候应进行更为严格的分析计算，本为提出几种受电弓的设计方案并最终采用了目前应用广泛的单臂受电弓的连杆机构，之后对其重新进行了主动件的选取及尺寸的设计（包括升弓机构和平衡杆机构）。
2.1.2 弓头的设计
弓头是受电弓中另外一个重要的构件，弓头的作用是：使列车在运动的过程当中始终保持与导线的接触。
因此对弓头设计的要求是：
1,减少弓头和导线的磨损，由于在摩擦过程当中，滚动摩擦的摩擦系数比滑动摩擦系数要小，因此采用小滚轮结构。
2,为了保护弓头在运动中尽可能的不受到外面的因数的干扰，我们在弓头的上面加了一个小盖，算是一个小小的创新的，同时能够防止滑轮在受到雨水，露水等等因数的作用而发生腐蚀和生锈。
对于高速受电弓，除了与普通受电弓相同的诸如磨耗小，可靠性高，运营和维修费较低的一般技术要求外，还应该具有以下更为严格的特点：
（1）受流可靠。列车运行速度提高后，受电弓沿接触网导线移动的速度大大加快，接触网与受电弓的接触特性更加复杂。因此要求受电弓在高速滑动时受流可靠，即要求离线率小，接触压力尽可能保持恒定。
然后再根据点A和点D在运动过程的位置始终不变，结合实际我们假设点A,点D的坐标为：
根据上面的假设可以求出未知数 的值。
=-929.136233612243
=305.530041648502
=-1014.0667214243
=288.157063964138
在上面的矩阵乘法运算中，我们利用了matlab进行运算，程序见附录1，
CD杆，AB杆的运动约束方程分别是：
另外，又由于E点在竖直线上运动，因此E点的坐标E点的轨迹来求出的，然后可利用E点建立位移矩阵来求出点B和点C的坐标。
位移矩阵为：
利用位移矩阵建立点B和点D与位移矩阵的关系：
在上面方程中所有的变量都是未知数，由于上面的方程为非线性方程组，求解繁琐，且点E的坐标为未知量，而且存在点E轨迹及运动方程的最优化问题，所不能一次计算出所有未知量。为解决该问题，可更具根据实际工况取点E的五个坐标，为 并且根据实际情况可以认为A点，D点的坐标确定，分别为 。
方案四：铰链三杆机构
图2.1.4 铰链三杆机构
工作原理：杆3为主动件，杆3运动的过程当中，带动杆2向右运动，从而实现杆1的缓慢的上下运动，从而保证弓头的轨迹为竖直直线。
优缺点：铰链三杆机构能够确保弓头在最高点能稳定下来，因为杆3对杆1有一个支持的作用，另外杆2对杆1有一个固定防止杆1产生角度偏转的作用，另外，这种设计简单，容易实现，不占用空间。
图2.1.1 平面RR开链机械臂
工作原理：平面RR开链机械臂工作时，下杆作圆周运动，而上杆作摇摆运动，下杆运动时，确保上杆的运动轨迹在图中所画的中心线轨迹上作竖直运动。
优缺点：平面RR开链机械臂结构简单，占用的空间小，但在运动过程中由于杆的支少，容易发生上下的偏离，不容易在最高点稳定，而且在列车高速运动过程中容易发生角偏转，从而有角位移。
2.2.1弓头
弓头的设计选图中所示的结构。
3尺度综合
3.1机构关键尺寸计算
3.1.1连杆机构
机构关键尺寸计算
图3.1.1 连杆机构图
以AB为原动件分析，则这个连杆机构是一个二级杆组。由于在杆AB绕A点旋转，CD杆绕点D旋转，而又杆AB和杆CD的距离始终保持不变,而A点，D点与机架固结。
可以根据机构的运动情况，找出运动约束条件建立约束方程。
在普通列车上使用的受电弓已经基本能满足我们运行使用的要求，但是随着我国铁路大提速的要求及高铁的日益发展，实用与高速列车的受电弓就显得尤为重要。而普通列车上的受电弓的性能并不能完全满足高速列车的需求。
因此，我们需要在结构尺寸，受力分析以及受电弓性能的稳定性上进行再次研究与分析，从而构建出能够适合在高速列车上安装的受电弓模型，这就是我们本次课程设计的立足点及最终目的。
我们采用的结构如下图所示：
图2.1.5 弓头机构
2.2设计方案的确定
2.2.1连杆机构
方案一设计简单，但结构占用空间大，而且在运动过程当中不容易保持稳定。方案二，结构复杂，在运动当中各个铰链点容易发生磨损，容易破坏，维修比较困难。方案三，结构占用空间大，而且倾斜导轨不是很容易确定。方案四，结构简单，并且在运动中能够保持很好的稳定，不发生偏转，因此就选方案四。