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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目：機(jī)車機(jī)械制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及有限元分析
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1．開題報告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效。
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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
1．文獻(xiàn)綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2500字以上的文獻(xiàn)綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。
機(jī)車機(jī)械制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及有限元分析
0.前言
鐵路行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的大動脈 ,是擔(dān)負(fù)客、貨運(yùn)量最大和最主要的一種運(yùn)輸工具 ,在中長途客、貨運(yùn)輸中顯示著巨大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。當(dāng)前 ,國內(nèi)國民經(jīng)濟(jì)保持著健康、穩(wěn)定、持續(xù)的增長 ,鐵路作為中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行官 ,其中 ,機(jī)車車輛的技術(shù)裝備水平應(yīng)該根據(jù)更好更高的要求 ,通過技貿(mào)合作 ,不斷采用高新技術(shù) ,使之快速提高 ,以促進(jìn)鐵路運(yùn)輸能力的快速增長 ,適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
制動系統(tǒng)是機(jī)車車輛的重要系統(tǒng) ,直接涉及到列車的運(yùn)行性能和安全 ,影響著乘客乘坐的舒適度。制動系統(tǒng)的性能好壞 ,關(guān)系到車輛運(yùn)行速度的提高 ,運(yùn)能的增長。因此 ,制動技術(shù)更應(yīng)優(yōu)先于機(jī)車車輛技術(shù)的發(fā)展。
1.中國鐵路貨車制動系統(tǒng)概況
與世界各國一樣中國鐵路貨車制動機(jī)的發(fā)展也是與鐵路貨運(yùn)和車輛的發(fā)展密切聯(lián)系的。
多年以來中國鐵路貨車制動機(jī)一直沿用AAR系統(tǒng)的二壓力制式直接緩解式制動機(jī)。在提速前中國鐵路普遍客貨列車制動距離均為800m。
1950年初，中國貨車以30—40噸級為主。在貨車上主要適用K1,K2型三通閥。它們配用6~10英寸制動缸，使用灰鑄鐵閘瓦，滿足時速50Km以內(nèi)，制動距離800m的需要。
1958年在K2型制動機(jī)的基礎(chǔ)上，研制了GK型制動機(jī)，即改K制動機(jī)。它采用了較大的14英寸制動缸，增強(qiáng)了制動力。同時采用了手動空重車調(diào)整裝置，解決了空車位制動力過大的問題。此外，還采用了緊急制動時制動缸壓力分三階段躍升的性能，減少列車縱向沖動?；旧辖鉀Q了50t貨車只懂技術(shù)問題。在大量推廣后，提高了當(dāng)時列車每百噸閘瓦壓力。從而從制動方面保障了貨物列車運(yùn)行速度的提高。GK型制動機(jī)原定為過度性產(chǎn)品，初衷是為解決50t貨車的急需，但在重載60t的貨車也應(yīng)用，知道90年代末120閥研制成功，才全面退役。
1965~1968年研制成功103型空氣分配閥。它采用了間接作用方式，除滑閥仍保留金屬研磨密封外，其余均采用了膜板，O型圈及止閥等全橡膠密封結(jié)構(gòu)，增設(shè)緊急部并內(nèi)置空重車調(diào)整部，具有制動波速高，適應(yīng)各種直徑的制動缸及檢修方便等優(yōu)點。其缺點是緩解波速不高，不能適應(yīng)萬噸重載長達(dá)列車。
2.中國鐵路貨車制動系統(tǒng)近年來的發(fā)展與特點
90年代，特別是近幾年，車輛重載提高到70~80t，運(yùn)行速度提高到120Km/h。研制了以120型空氣控制閥為代表的新一代貨車制動系統(tǒng)，經(jīng)過不斷完善，逐步形成了目前我國鐵路貨車主型制動系統(tǒng)，包括：120型空氣控制閥、無極空重車自動調(diào)整裝置、新高摩合成閘瓦、運(yùn)心集塵器、球芯折角塞門、旋壓密封式制動缸、閘瓦間隙自動調(diào)整器、新型組合式制動梁、不銹鋼管系。嵌入式不銹鋼風(fēng)缸、NSW手制動機(jī)等。
2.1 120型空氣制動機(jī)
120型空氣制動機(jī)是在103型空氣制動機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，保留103型空氣制動機(jī)原有優(yōu)點，同時為適應(yīng)萬噸列車的運(yùn)用要求，增加了加速緩解作用及壓力保持操作功能。120閥與美國AB系列閥均屬于有金屬滑閥的二壓力直接作用式閥，與ABD閥水平相當(dāng)，但可靠性較差，主要表現(xiàn)在檢修周期短。隨著貨車技術(shù)水平的提高和列車編組數(shù)量的增加，運(yùn)煤專線開行10000~20000t重載貨物列車，控制閥應(yīng)能適應(yīng)長大列車制動性能要求，并增加常用加速制動和緊急制動增壓功能。
2.2空重車自動調(diào)整裝置
空重車自動調(diào)整裝置是制動機(jī)的另一重要組成部分，起作用是保證車輛具有足夠的制動能力，避免車輪擦傷和減輕列車縱向沖動。為了實現(xiàn)貨車制動機(jī)空重車裝置的自動無極調(diào)整，鐵料院和眉山車輛廠還研制了KZW—4G和TWG—1型以及KZW—AI系列無極空重車自動調(diào)整裝置，于本世紀(jì)初投入生產(chǎn)，在新造及提速造車上全面推廣使用。不但大量節(jié)省運(yùn)用部門勞動力，并且解決了手動調(diào)整時的誤調(diào)與漏調(diào)問題。
2.3列車脫軌制動裝置
列車脫軌是鐵道車輛運(yùn)行中的重大行車事故。車輛脫軌后由于列車工作人員沒能及時發(fā)現(xiàn)，車輛仍在機(jī)車牽引下繼續(xù)行駛，引發(fā)更多車輛相繼脫軌或傾覆，從而使脫軌事故擴(kuò)大，造成車輛、貨物、軌枕、路基及道旁設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。
為了有效地降低車輛脫軌損失，在充分消化吸收國內(nèi)外先進(jìn)脫軌檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了適合我國鐵路實際情況的鐵道貨車脫軌自動制動裝置。該裝置采用機(jī)械作用方式，在車輛脫軌時能及時使主風(fēng)管連通大氣，致使列車產(chǎn)生緊急制動，從而避免脫軌事故的擴(kuò)大。
2.4其他制動部件
目前我國已開發(fā)了多種旋壓密封式制動缸以滿足不同貨車的需要，現(xiàn)12旋壓密封式制動缸借鑒UIC制動缸的優(yōu)點增設(shè)了推桿復(fù)原裝置，較好地解決了基礎(chǔ)制動裝置緩解復(fù)位的問題。在基礎(chǔ)制動方面也相應(yīng)配套地采用球芯塞門，法蘭接頭，閘瓦間隙調(diào)整器，新型制動梁以及高摩合成閘瓦等。具有方便檢修，延長檢修期，消除漏泄及減少列車火災(zāi)等等優(yōu)點。
2.5試驗裝置
制動系統(tǒng)的發(fā)展，與其試驗裝備的發(fā)展與完善密不可分。試驗裝備包括新產(chǎn)品開發(fā)所需的研究性試驗裝置和成熟產(chǎn)品生產(chǎn)、檢修用的檢驗、試驗裝置。在生產(chǎn)檢修用試驗裝置方面，目前正在進(jìn)行有關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)、試驗設(shè)備、試驗儀器進(jìn)行有計劃地完善和更新，逐步實現(xiàn)試驗微機(jī)化已取得了較大的發(fā)展。到目前為止眉山、鐵科院等單位相繼研制了120閥微機(jī)試驗臺、空重車自調(diào)裝置微機(jī)試驗臺、微機(jī)單車試驗器等試驗設(shè)備。微機(jī)試驗設(shè)備不僅能對受試件進(jìn)行完全的性能試驗還能進(jìn)行精確的定量試驗，不論是試驗效率和測試精度較手動試驗臺都有了很大晨讀的提高。微機(jī)試驗設(shè)備在全路的大量推廣使用，極大的提高了貨車空氣控制閥等產(chǎn)品的生產(chǎn)和檢修質(zhì)量。
在研究性試驗裝置方面，綜合性的環(huán)境試驗室、仿真振動試驗臺、客車列車試驗臺、動車組試驗臺、專用和綜合耐久試驗臺、老化試驗臺裝置等也正在完善和實施。
3.鐵路車輛制動的主要方式和發(fā)展方向
3.1發(fā)展方向
根據(jù)鐵道部關(guān)于發(fā)布《鐵路主要技術(shù)政策》的通知：鐵路技術(shù)發(fā)展的總目標(biāo)是實現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化。逐步建立客運(yùn)快速、貨運(yùn)快捷和重載、行車高密技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展，高新技術(shù)與適用技術(shù)并重，不同層次技術(shù)裝備并存的具有中國鐵路特點的技術(shù)體系。
客車采用盤形制動。推廣電空制動、雙管供風(fēng)、防滑器、小間隙自動車鉤和密接式車鉤等裝備。機(jī)車采用空電聯(lián)合制動及新型基礎(chǔ)制動裝置，研究減少列車縱向沖動的技術(shù)措施。貨車采用120型空氣制動機(jī)及空重車自動調(diào)整裝置，逐步淘汰GK、103等舊型制動機(jī)，積極采用高摩合成閘瓦，發(fā)展整體鑄鋼輪?？爝\(yùn)貨車采用新型基礎(chǔ)制動裝置。
3.1.1采用高摩合成閘瓦
在列車的高速及低速運(yùn)行階段,高摩合成閘瓦的摩擦系數(shù)均較高,且比較均衡,這是滿足提高速度和重載要求的最簡便和最有效的措施之一。
3.1.2 采用無級空重車自動調(diào)整裝置
它是一種提高貨物列車制動力、提高運(yùn)行速度的重要部件。應(yīng)合理選擇參數(shù),尤其要妥善解決稱重方法及其準(zhǔn)確性,以充分利用粘著力,提高列車的均衡制動力。
3.1.3 雙側(cè)閘瓦制動
目前,我國鐵路貨物列車均采用單側(cè)閘瓦制動,列車制動力已越來越不適應(yīng)貨物列車運(yùn)行速度不斷提高的新要求,可以考慮采用雙側(cè)閘瓦制動,這也是一項提高貨物列車制動力和運(yùn)行速度的重要措施。
3.1.4 改進(jìn)120 型空氣分配閥
現(xiàn)有120 型空氣分配閥的性能參數(shù)是針對速度相對較低(小于或等于90 km/ h) 、列車重量較大(5 000 t～10 000 t ) 的長大貨物列車設(shè)計的,采用了相應(yīng)較慢的制動、緩解與充氣特性。這對快運(yùn)貨車而言,則會造成空走距離過長,引起閘瓦制動功率增高等問題。同時,為了運(yùn)營方便,快運(yùn)貨車有時需要附掛在旅客列車中混編運(yùn)行,此時120 型分配閥與104 型客車分配閥的制動、緩解性能差異較大,容易產(chǎn)生縱向沖動或抱閘等問題。因此,迫切需要改進(jìn)120型空氣分配閥以適應(yīng)快運(yùn)貨車的運(yùn)行環(huán)境。采用120 K型(快速120 閥) 制動系統(tǒng),可縮短空走時間。
3.1.5 盤形制動+ 單元制動+ 防滑器
制動盤、合成閘瓦、單元制動缸組成一個盤形制動機(jī),整體結(jié)構(gòu)緊湊,沒有復(fù)雜的桿件傳動,傳動效率高。單元制動缸是盤形制動機(jī)的施力機(jī)構(gòu),同時踏面清掃器也采用單元制動缸的結(jié)構(gòu)。防滑器和盤形制動(機(jī)械式) 一起使用可提高粘著利用率。盤形制動具有良好的摩擦性能,且運(yùn)用經(jīng)濟(jì),維護(hù)簡單。
3.1.6 貨車制動鋁合金化
我國鐵路鋁合金貨車已開始批量推廣運(yùn)用,制動產(chǎn)品輕量化、鋁合金化已迫在眉睫。1996年,120 型貨車空氣控制閥的8 種壓鑄件(主閥上蓋、主閥下蓋、主閥前蓋、緩解閥上蓋、緩解閥下蓋、緩解閥體、緊急閥上蓋、緊急閥下蓋) 已開始批量裝車。這8種鋁合金壓鑄件對改善120 型制動機(jī)的制動性能及制動部件輕量化起到了積極的促進(jìn)作用,但在長時間的運(yùn)用中也發(fā)現(xiàn)了一些問題。120 閥主閥體、緊急閥體、中間體三大件的鋁合金化2003年下半年已通過部級審查,2004 年上半年開始小批量裝車。 120 閥的8種壓鑄件屬于壓力鑄造,材質(zhì)為YZAlSi8Cu3;120 主閥體、緊急閥體、中間體三大件屬于重力鑄造,材質(zhì)為ZAlSi9Cu2Mg。隨著120閥的鋁合金化及其他鋁合金化制動部件在鐵路上的逐漸推廣運(yùn)用,有必要對上述鋁合金表面處理問題進(jìn)行專門研究。
3.1.7 ECP 制動技術(shù)
ECP是電控空氣制動系統(tǒng)的縮寫，是用微機(jī)系統(tǒng)直接控制副風(fēng)缸向制動缸充風(fēng)制動及制動缸緩解，空氣是制動力產(chǎn)生的來源，但空氣不作為制動指令傳遞的介質(zhì)。采用ECP 制動系統(tǒng)能很好地解決重載貨物列車的一系列制動技術(shù)難題, 它具有如下基本功能: (1) 階段制動和階段緩解; (2) 向副風(fēng)缸連續(xù)充風(fēng); (3) 根據(jù)車輛載荷調(diào)整車輛制動力; (4) 連續(xù)故障檢測和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視; (5) 空氣制動作備用。
為使我國盡快開行20000t重載貨物列車,可先引進(jìn)國外成熟的ECP制動技術(shù),并運(yùn)用到重載列車上。在此基礎(chǔ)上,消化吸收,自行研制,爭取早日研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ECP 制動系統(tǒng),使我國貨車制動技術(shù)邁上一個新臺階
3.2 主要方式
早期貨車轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)制動裝置基本上采用單側(cè)踏面制動。隨著車輛速度和載重量的提高，對轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)制動裝置也提出了新的要求。由于不同國家對制動距離的要求不盡相同，所以高速貨車轉(zhuǎn)向架的制動方式有較大差異，雙側(cè)踏面制動和盤形制動得到廣泛應(yīng)用。歐洲鐵路對制動距離要求較高，120km/h以下的貨車采用單側(cè)或雙側(cè)踏面制動，當(dāng)速度為120km/h以上時，普遍采用盤形制動加防滑器的方式。北美鐵路對制動距離的要求不高，且受三大件轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)的制約，難以實現(xiàn)雙側(cè)踏面制動和盤形制動，故仍采用單側(cè)踏面制動。采用何種方式的基礎(chǔ)制動裝置,可通過其軸制動功率來確定：式中q0為軸重；V0為制動初速；FB為制動力； 為平均減速度。
最大軸制動功率取決于基礎(chǔ)制動裝置所能承受的熱負(fù)荷性能。計算機(jī)模擬計算和試驗表明，840mm直徑的車輪,軸重為21噸，相應(yīng)的赫茲接觸應(yīng)力為850N/mm2左右,其允許的最大熱應(yīng)力約300N/mm2。對于采用鑄鐵閘瓦踏面制動，其最大極限軸制動功率為240KW，采用合成閘瓦為340KW，若采用盤形制動則可達(dá)到760KW，目前歐洲國家運(yùn)用的時速為160km/h的高速貨車轉(zhuǎn)向架，其緊急制動時的軸制動功率已超過踏面制動的最大極限軸制動功率，達(dá)到350KW左右，故高速貨車必須采用盤形制動。因中國新頒布的《鐵路主要技術(shù)政策》對制動距離的規(guī)定同歐洲鐵路基本相近，故可吸取歐洲國家高速貨車轉(zhuǎn)向架采用盤形制動的方式。采用盤形制動的方式不僅能大大提高最大的軸制動功率，而且由于制動盤與閘片間的摩擦系數(shù)相對于閘瓦與踏面間的摩擦系數(shù)來說要穩(wěn)定得多，故還可降低制動時的縱向沖動。
制動方式是指制動時列車動能的轉(zhuǎn)移方式或制動力獲取的方式。從作用力與列車的關(guān)系來看，驅(qū)動或制動都需要列車作用以外力。從能量的觀點看，驅(qū)動是機(jī)車將燃料所具有的能量或電廠所發(fā)出的電能轉(zhuǎn)變成列車的動能；制動就是設(shè)法將此動能從列車上轉(zhuǎn)移出去，使列車減速或停止。采取什么制動方式使列車的動能轉(zhuǎn)移出去，采取什么制動方式獲取這種外力—制動力，是制動的基本問題。因此，制動方式的研究是制動研究的基礎(chǔ)。
3.2.1 列車動能轉(zhuǎn)移方式
分兩類：“熱逸散”和可用能。
（1）熱逸散
動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，然后消散于大氣中。摩擦制動：把列車動能轉(zhuǎn)變?yōu)槟Σ翢崮堋ＤΣ林苿臃止腆w摩擦制動和液體摩擦制動；動力制動：制動時將牽引電動機(jī)變成發(fā)電機(jī)，通過它將列車動能轉(zhuǎn)化為電能。動力制動分電阻制動、旋轉(zhuǎn)渦流制動和軌道渦流(線性渦流)制動：
1）固體摩擦制動：
① 閘瓦制動(踏面制動)：用鑄鐵
或合成材料制成的閘瓦壓緊滾動
的車輪，使輪瓦間發(fā)生摩擦，列車
動能極大部分變成熱能，最終消散
于大氣中。是目前鐵路使用最廣泛
的一種制動方式。（見右圖）
② 盤型制動；用制動夾鉗使閘片(一般用
合成材料制成)夾緊裝固在車軸或車輪輻
板上的制動圓盤(一般為鑄鐵盤)，上閘片
與制動圓盤間產(chǎn)生摩擦，把動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊?
能，消散于大氣中。
③ 軌道電磁制動(磁軌制動)；制動時，安裝
在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)梁下的下方，電磁鐵勵磁，
與鋼軌產(chǎn)生吸力。列車的動能通過電磁鐵下
的磨耗板與鋼軌的摩擦轉(zhuǎn)化為熱能，經(jīng)鋼軌
和磨耗板，最終散于大氣。
（2）列車動能轉(zhuǎn)變成可用能
1）再生制動：
與電阻制動相似，也是將牽引電動機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)。不同的是將電能反饋回電網(wǎng)，而不是變成熱能消散掉。很明顯，再生制動方式既節(jié)約能源又減少制動時對環(huán)境的污染，并且基本上無磨耗，因此是一種非常理想的動力制動方式。但只能用于由電網(wǎng)供電的電力機(jī)車和電動車組，反饋回電網(wǎng)的電能要馬上由正在牽引運(yùn)行的電力機(jī)車或電動車組接受和利用。
在各種制動方式中，唯有再生制動方式幾乎不需要在列車上增加任何部件，因此它已成為高速列車極為重要的一種制動方式。列車的再生制動能力不但取決于電機(jī)的功率，更受制于線路供電網(wǎng)的網(wǎng)壓。
4.中國鐵路貨車制動系統(tǒng)下一步的重點研究方向
4.1制動能力提升與輪瓦關(guān)系問題的研究
重載列車主要是編組輛數(shù)遠(yuǎn)多于一般貨物列車的超長列車，此外還具有一個重要特點是使用大軸重的貨車車輛。貨車提高軸的重不僅能增加牽引重量，還能減少列車編組輛數(shù)，從而有利于司機(jī)操縱和縮短站線有效長度，對運(yùn)輸生產(chǎn)有重大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，提高軸重增加列車編組輛數(shù)是國際重載列車的兩個重要發(fā)展方向。
軸重增加必然會同時導(dǎo)致車輪載荷條件的惡化，進(jìn)而影響車輪和鋼軌的使用壽命。為此，當(dāng)前北美鐵路協(xié)會（AAR）要求根據(jù)S—660標(biāo)準(zhǔn)對新車輪進(jìn)行有限元仿真計算，以檢驗其應(yīng)力水平，主要考慮機(jī)械載荷（垂向載荷和橫向載荷）及制動熱負(fù)荷的作用。按照AARS—660規(guī)范，100噸載荷條件相當(dāng)于軸重30t貨車車輪的使用條件，最大軸重32.5t的重載貨車則比標(biāo)準(zhǔn)車輪載重增加9%以上，故而需要采用直徑915mm的車輪。我國貨車車軸近年來已確定新造貨車以23t軸重為設(shè)計便準(zhǔn)，對大秦線這樣的重載專線則以25t軸重的貨車為標(biāo)準(zhǔn)，特別是已經(jīng)正式開行的2萬噸級重載列車基本上使用C80等25噸軸重的貨車。隨著貨運(yùn)通道的發(fā)展，鐵道通用貨車軸重將達(dá)到27t，專用貨車軸重達(dá)到30t以上。隨著鐵路貨運(yùn)車輛的載重（總重）、列車編組長度不斷增加，其所需要的制動力也相應(yīng)增加，形成目前困擾車輛制動距離、運(yùn)行速度、牽引噸位與輪瓦關(guān)系、縱向沖動等相互制約、相互矛盾的問題越來越突出。
另外，重載列車的車輪制動熱負(fù)載問題需要深入的研究。制動熱負(fù)荷可能導(dǎo)致3種類型的車輪問題，即車輪踏面的裂紋、熱失效和熱機(jī)剝離。國內(nèi)外對重載車輪制動熱負(fù)荷問題的大量試驗研究結(jié)果標(biāo)明，坡道制動產(chǎn)生的熱效應(yīng)最為嚴(yán)重，是影響閘瓦更換和車輪維修的主要原因。因此，應(yīng)重視制動熱負(fù)荷問題，作為改善輪瓦磨耗、延長重載車輛車輪使用壽命的重要研究方向。
5 結(jié)論
隨著機(jī)車制動系統(tǒng)的不斷發(fā)展，不僅需要專門的制動行業(yè)的工程技術(shù)人員的參入，而且在不久的將來將會有多學(xué)科、多專業(yè)的交溶發(fā)展。制動系統(tǒng)將涉及到電氣控制、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、信號通訊等不同的專業(yè)領(lǐng)域。因此，需要多方面合作，盡早出現(xiàn)具有中國特色的知名的制動機(jī)公司，在國際制動領(lǐng)域內(nèi)占有一席之地。
綜上所述，需要解決目前鐵路貨車制動系統(tǒng)存在的問題，加以進(jìn)一步完善。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合中國鐵路貨車的發(fā)展，積極吸收國內(nèi)外先進(jìn)制造機(jī)技術(shù)，研制作用性能優(yōu)良、適應(yīng)性強(qiáng)與模塊化集成的新一代貨車制動機(jī)，形成具有世界一流水平的中國鐵路貨車制動系統(tǒng)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 閘瓦踏面制動熱過程的仿真研究 姚偉偉/何忠 中國鐵道科學(xué)研究院,金屬及化學(xué)研究所 2010.1.22
[2] 城市軌道交通車輛踏面制動熱應(yīng)力仿真分析 劉海波/厲硯磊/石啟龍/楊建偉 機(jī)械工程與自動化 2012
[3] 列車制動 饒忠 北京：中國鐵道出版社 2004
[4] 鐵路車輛用聚合物基復(fù)合材料制動閘瓦 黃凱兵/杜植院/陳憲宏等 電力機(jī)車與城軌車輛 2004
[5] 高速列車制動方式的比較研究 楊成美 江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州機(jī)電分院2005.1
[6] 一種窄軌電機(jī)車機(jī)械制動系統(tǒng) 寧永芳/熊鐵鋼/劉小軍 湘潭電機(jī)股份有限公司 2008.1
[7] 窄軌電機(jī)車技術(shù)及發(fā)展展望 陳清理/錢明華 湘潭電機(jī)股份有限公司 2011.2
[8] 計算機(jī)輔助設(shè)計與制造 劉極峰 高等教育出版社 2004.7
[9] 有限元基礎(chǔ)教程 曾攀 高等教育出版社 2009.7
[10] 機(jī)械設(shè)計 徐錦康 高等教育出版社 2004.4
[11] 機(jī)械原理 朱理 高等教育出版社 2010.4
[12] 互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ) 胡鳳蘭 高等教育出版社 2010.8
[13] 材料力學(xué) 劉鴻文 高等教育出版社 2004.1
[14] 理論力學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室 高等教育出版社 2009.7
[15] 內(nèi)燃機(jī)車制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的探討 丁峰 中國北車集團(tuán) 2004.12
[16] 中國鐵路重載貨車制動系統(tǒng)的發(fā)展與對策 謝磊/陳建德 南車眉山技術(shù)開發(fā)部 2012.4
[17] Kumar A, Gupta V P. innovative planning and monitoring improves production form an india offshore field[J]. spe 80488, 2003.
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
２．開題報告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施
機(jī)車機(jī)械制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計及有限元分析
一．課題的目的與意義
本課題是針對礦工電機(jī)車機(jī)械制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其關(guān)鍵部件的有限元分析。在科技高速發(fā)展的今天，不管是客運(yùn)列車還是貨運(yùn)列車都有了很大的變化，高速、重載。機(jī)車車輛的技術(shù)裝備水平根據(jù)更好更高的要求 ,通過技貿(mào)合作 ,不斷采用高新技術(shù) ,快速提高 ,促進(jìn)了鐵路運(yùn)輸能力的快速增長 ,適應(yīng)了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。正由于機(jī)車的高速、重載，使得制動系統(tǒng)成了機(jī)車車輛最重要的系統(tǒng)之一，其直接涉及到列車的運(yùn)行性能和安全。制動系統(tǒng)的好壞，關(guān)系到列車運(yùn)行速度的提高，運(yùn)能的增長。因此，課題的目的在于設(shè)計合理的制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以滿足機(jī)車制動距離及制動時間的要求，并且分析其關(guān)鍵部件的應(yīng)力及應(yīng)變等，了解閘瓦磨損的原因。
課題研究的制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、制動安全、經(jīng)濟(jì)。通過制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件的有限元分析，建立虛擬裝配模型?？梢院喕苿酉到y(tǒng)的設(shè)計，降低了成本，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。同時，通過課題的設(shè)計培養(yǎng)了我們改善結(jié)構(gòu)、設(shè)計新產(chǎn)品的能力，使我們更熟練地運(yùn)用UG做三維建模及設(shè)計仿真。
二．課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望
機(jī)械制動系統(tǒng)目前多用在窄軌電機(jī)機(jī)車駐車制動系統(tǒng)中，駐車制動系統(tǒng)中要求用機(jī)械鎖止方法保證機(jī)車在原地停止不動，在任何情況下不至于滑動。機(jī)械制動系統(tǒng)原理簡單、操作輕便、安全、成本較低。
隨著貨運(yùn)列車的發(fā)展，高速、重載已經(jīng)成為主要的發(fā)展方向，但是安全問題不容忽視，為了能使機(jī)車能在規(guī)定的距離范圍內(nèi)減速或停車，制動系統(tǒng)是必不可少的系統(tǒng)。對礦運(yùn)機(jī)車來說，機(jī)械制動已成為其主流的發(fā)展方向?？紤]到貨運(yùn)機(jī)車屬于窄軌機(jī)車，所需的制動力相對小，因此，采取手輪式的機(jī)械制動方式。由于該系統(tǒng)是由人力來操作的，因此要求杠桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計要使手輪操作力不大于160N力。
即便目前機(jī)車的制動方式多用電氣制動及空氣制動，但機(jī)械制動操作方便，司機(jī)帶動強(qiáng)度低，制動系統(tǒng)工作敏捷、迅速、空行程短等特點，使得機(jī)械制動在未來制動系統(tǒng)的發(fā)展中仍然占有比較大的比重。特別是礦運(yùn)窄軌機(jī)車，對機(jī)械制動系統(tǒng)有很好的發(fā)展前景。
三．課題主要內(nèi)容和要求
1.總體方案設(shè)計計算
2.設(shè)計機(jī)械制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并對主要零件進(jìn)行計算分析
3.建立制動系統(tǒng)三維模型，裝配模型
4.建立制動系統(tǒng)虛擬樣機(jī)
5.進(jìn)行制動系統(tǒng)主要零件有限元分析，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，分析失效形式和原因
6.工程圖設(shè)計
7.撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，字?jǐn)?shù)15000以上
8.指導(dǎo)老師評閱、學(xué)生修改及打印說明書
9.畢業(yè)答辯
四．研究方法、步驟和措施
1.研究方法
查閱機(jī)械制動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計及有限元分析的相關(guān)資料與手冊，進(jìn)行總體機(jī)構(gòu)設(shè)計。按照機(jī)車粘重及制動距離對制動系統(tǒng)相關(guān)部件進(jìn)行設(shè)計計算，并對關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
2.步驟和措施
（1）確定制動系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
（2）按要求對制動系統(tǒng)主要零件進(jìn)行計算分析
（3）利用UG對制動系統(tǒng)各個部件三維建模，并進(jìn)行裝配
（4）利用UG對關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析，分析其應(yīng)力、應(yīng)變等
（5）分析關(guān)鍵部件的失效形式和原因，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化
（6）建立制動系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見：
1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語：
2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日