目前，地铁车辆闸瓦大都是依靠闸瓦钎穿过鼻托压紧在闸瓦托上，在更换闸瓦的时候需要克服较大接触摩擦力，但是由于闸瓦托体积小，导致拆卸闸瓦钎的作业空间更小，普通的工具很难发挥应有的效用。现场拆卸单个闸瓦钎的时间甚至长达半小时，低下的作业效率极其影响正常生产作业，而且隐藏一定安全隐患，为降低劳动强度，提高生产效率，保证作业安全，有必要设计专业拆卸工具。

1 闸瓦钎拆卸工装结构设计

平面连杆机构在工程和生活中都有着非常广泛的应用，在设计中常用的方法有图解法、解析法和实验法等。其中，解析法可以找出精确解，而位移矩阵法是较为常用的解析法，该方法能够借助建立综合方程直接求解，具有简单直观、准确规范的优点，在连杆机构的设计中受到青睐。

1.1 运动空间设计

平面连杆机构可以实现刚体引导、轨迹生成、函数发生等功能，本方案设计为四连杆机构，以此来实现闸瓦钎拆卸功能，其机构运动简图如图1所示，因其为对称机构，可以简化为对其中的1/2进行设计(见图2)。依据分边设计方法，将其拆分为一个RR开链机构(见图3)和一个PR开链机构[1](见图4)。

1.2 RR开链机构设计

图3所示的RR开链机构的设计变量为固定铰链点A的坐标(xA,yA)及动铰链点B在第1精确位置的坐标(xB1,yB1)，可以写出B点从第1精确位置到第2精确的位移矩阵DB12。

  

图1 机构运动简图 图2 简化的机构运动简图

  

图3 RR开链机构 图4 PR开链机构

(1)

得到C点在第2精确位置的方程：

加强信息技术产业融合。信息技术既是现代高科技的核心，也是未来信息作战的基本支撑，具有很强的军民融合性。应把国防动员信息化建设纳入地方数字化建设发展战略，利用地方现有信息技术基础设施，扩展国防动员指挥网，建立军地互联共用的指挥通信网络;借助地方信息技术发展优势，通过嫁接、移植等方式，把地方信息技术、信息资源等领域的创新成果融合到国防动员建设中;加强情报信息中心、军地情报协作机制建设，构建军地互动、融合共享的大情报体系。

xC2-xC1=0

 

(2)

连杆AB距离保持不变，得到约束方程：

当“我”在高墙里，在封建教育的“围墙”桎梏下不能自由的时候，闰土在“墙”外，生活在自由广阔的空间里，是他给“我”带来了新奇的世界，把“我”的心引出了“墙”外，无限憧憬。

(xB1-xA)2+(yB1-yA)2=(xB2-xA)2+(yB2-yA)2

(3)

1.3 PR开链机构设计

图4所示的PR开链机构的设计变量通常是固定铰链点C的第1精确位置坐标(xC1，yC1)以及移动副的导路方向角β，考虑到实际作业情况，需要将移动副的导路方向角β进行约束β=90°。

若江西省水资源开发利用率从现在的17%提高到全国平均水平22%，则年用水量应为344亿m3；若农业灌溉水有效利用系数由0.48提高到全国平均水平的0.51，仅此一项可节水10亿m3，开发利用潜力巨大。要抓住发达地区资源环境约束加剧、准入门槛提高和产业转移有利时机，利用好江西省水资源环境较强的承载能力，以实施鄱阳湖生态经济区建设、赣南等原中央苏区振兴及长江经济带建设等国家战略为契机，依托水资源优势，做足水资源文章，在确保水质安全前提下，适度发展高用水和水质要求较高的新材料、新能源、绿色食品等产业，使水资源成为推进“富民兴赣”的新动力。同时，为实现全国范围内的水资源“空间均衡”作贡献。

得到C点从第1精确位置到第2精确的位移矩阵DC12如下：

 

(4)

同时，设定BC杆的长度为lcd，得到约束方程：

式中： P1，P2为RR开链需要实现的精确位置点；φ12为BP在第2位置时相对第1位置转角。

 

(5)

连杆CD是滑杆(滑块)，一直保持直线运动，又约束了移动副的导路方向角β，得到约束方程：

当B运动到第2精确位置时，约束连杆机构达到运动的最大极限位置，要求BC杆保持水平，得到另一个约束方程：

可得到B点在第2精确位置的方程：

(6)

2 整体约束条件设定与方程求解

按照江南景观一级目录进行统计整理，乾隆帝南巡期间赋诗的景观共130处，其中西湖、惠山、栖霞山、寒山、金山、孤山、云栖、大明寺、虎丘和灵岩山等居于前列;题联赐匾的景观共101处，其中金山、孤山、天宁寺、栖霞山、焦山、高旻寺、寒山、龙井、灵岩山和杭州织造府行宫等居于前列。综合上述统计数据，排名前十的景观为惠山、栖霞山、金山、寒山、西湖、孤山、大明寺、云栖、灵岩山和焦山。

yB2-yC2=0

(7)

式中：R1，R2为PR开链需要实现的精确位置点；γ12为CR在第2位置时相对第1位置转角。

 

(8)

最后将A的坐标(xA，yA)设定为已知数值，联立(3)、(6)、(7)、(8)式就可以求解出尺寸满足设计要求的连杆机构。

3 工作原理

根据计算结果设计拆卸工具的三维模型图(见图5)。在拆卸闸瓦钎时，需要将拉板上的长方形槽口套在闸瓦钎上，同时将机架上的槽口卡在闸瓦托上，作业者双手分别握住两侧曲柄向外侧用力。当两侧曲柄之间夹角变大时，拉板将带动闸瓦钎运动，从而将闸瓦钎拆除。

测试温度保持常温不变,依次增加980 nm泵浦功率,stokes阶数也随之增加,当泵浦功率增加到600 mW时,产生了如图4所示的30阶稳定stokes线。

  

图5 三维模型图

4 基于Adams软件的运动学仿真

Adams是一款可以对机械系统进行静力学、运动学分析的软件[2]。根据位移矩阵法设计求解的连杆尺寸，在Adams软件中建立运动学仿真模型，运动学仿真结果显示结构能可靠到位和顺序到位。

其中拉板在垂直方向的位移量仿真结果如图6所示，大约为100 mm，满足垂向位移不少于70 mm的要求，并留有较为宽松的余量。连杆在仿真过程中转动角度变化如图7所示，其转动由刚开的0°一直到极限位置90°，最后保持为水平状态，满足设计要求。

图9展示了KNN分类准确率的结果，两个算法的准确率在值较小时相差不多，当值逐渐增大时，ST-SNE的分类准确率高于BH-SHE。

  

图6 拉板垂直方向位移量仿真结果

  

图7 连杆角度转动仿真结果

5 结论

为解决闸瓦钎拆卸效率低下、安全隐患大的问题，提出基于位移矩阵法设计结构为摇杆滑块机构的拆卸专用工装，并分析其工作原理，根据设计尺寸在Adams软件中建立运动学仿真模型，仿真结果显示该工装实现了所有设计要求功能。依据设计尺寸完成实物制造，在实际生产中取得了很好的应用效果，极大地节省了人力成本，提高了工作效率。

参考文献：

[1] 谢 进，万朝燕，杜立杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 陈峰华.ADAMS2012虚拟样机技术从入门到精通[M].北京:清华大学出版社, 2013:66-70.□