跨座式獨(dú)軌雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架懸式-城市軌道交通車輛畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

《跨座式獨(dú)軌雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架懸式-城市軌道交通車輛畢業(yè)設(shè)計(jì)論文》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《跨座式獨(dú)軌雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架懸式-城市軌道交通車輛畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（35頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、前 言 “十五”期間，公路、港口得到快速發(fā)展，“十一五”鐵路建設(shè)發(fā)展迅速。城市軌道交通則將成為“十二五”期間基礎(chǔ)建設(shè)投資的新貴。 據(jù)悉，隨著城市化進(jìn)程的逐步加速，我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)有望迎來黃金發(fā)展期。伴隨投資額度的加大，城市軌道交通建設(shè)有望成為繼鐵路大規(guī)模投資之后新的投資熱點(diǎn)，成為“十二五”基礎(chǔ)建設(shè)投資的新增長(zhǎng)點(diǎn)。中金公司在2010發(fā)布研究報(bào)告稱：“預(yù)計(jì)未來十年，我國(guó)城市軌道交通建設(shè)投資有望超過3萬億元。” 長(zhǎng)期以來，我國(guó)城市軌道交通建設(shè)相對(duì)滯后，軌道交通運(yùn)營(yíng)總長(zhǎng)度、密度及負(fù)擔(dān)客運(yùn)比例均遠(yuǎn)低于平均水平。而國(guó)際經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)一個(gè)國(guó)家的城市化率超過60%，城市軌道交通將實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展以解決

2、大城市交通擁堵問題，從而拉動(dòng)城市軌道交通建設(shè)投資迅速增加。眾所周知，一個(gè)城市的交通問題是限制一個(gè)城市發(fā)展的原因之一。交通的發(fā)展水平直接影響著一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況。隨著時(shí)代的進(jìn)步,經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口逐年增加,城市面積也不斷擴(kuò)大,而城市汽、電力急劇增加,加重了原有狹窄道路的負(fù)荷,道路交通十分緊張,使城市交通成為當(dāng)前面臨的一個(gè)十分嚴(yán)峻的問題?，F(xiàn)代城市需要高速而又便捷的交通來運(yùn)送市民上、下班,購物和娛樂,為適應(yīng)這一需要,必須建立以快速交通為主,公共電汽車為輔的綜合公共交通系統(tǒng)。在中國(guó)目前已發(fā)展了跨坐式單軌交通系統(tǒng),它的最大運(yùn)量低于地鐵,近似于輕軌交通。這種城市單軌交通,作為一種新型的現(xiàn)代化交通工具

3、,正以它突出的優(yōu)越性越來越受到人們的青睞,并在應(yīng)用中不斷趨于完善和提高。 研究大功率城市軌道牽引驅(qū)動(dòng)裝置是城市軌道交通發(fā)展趨勢(shì)的一種要求。能大大的提高城市軌道交通的通勤能力，滿足城市發(fā)展的需要。 而本次論文設(shè)計(jì)的跨座式獨(dú)軌雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（架懸式），就滿足了城市化發(fā)展水平提高人們對(duì)于交通運(yùn)輸能力的需求，而且占地資源小，運(yùn)輸能力強(qiáng)，地形適應(yīng)性好，舒適環(huán)保，所以此次設(shè)計(jì)的應(yīng)用及推廣將有效的解決當(dāng)今大中型城市擁擠所帶來的諸多問題。 目 錄 前 言1 摘 要4 ABSTRACT 5 第1章緒 論6 1.1跨坐式獨(dú)軌城市軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)要求6 1.2跨座式城市軌道

4、交通的發(fā)展方向6 1.3基本參數(shù)7 第2章 跨坐式城市軌道車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)裝置8 2.1牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8 2.2軌道車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的基本作用和要求8 第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)總布置設(shè)計(jì)8 3.1傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則8 3.2傳動(dòng)系統(tǒng)的方案選擇11 3.3 減速器類型的選擇12 3.3.1 基本參數(shù)13 3.4牽引電機(jī)的選擇13 3.4.1 選擇牽引電機(jī)的容量14 3.4.2 查表選取牽引電動(dòng)機(jī)15 3.5確定傳動(dòng)比以及傳動(dòng)比的選擇15 3.5.1總傳動(dòng)比15 3.5.2 傳動(dòng)比的分配16 3.6動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算16 3.6.1各軸轉(zhuǎn)速16 3.6.2各軸輸入功

5、率16 3.6.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩16 第4章 齒輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算17 4.1高速級(jí)齒輪計(jì)算17 4.2.1 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及模數(shù)17 4.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)17 4.2.6 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算18 4.2低速齒輪計(jì)算19 4.2.1 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及模數(shù)19 4.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)19 4.2.5 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)21 4.2.6 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算23 4.2.7 幾何尺寸計(jì)算23 4.2.8驗(yàn)算24 第5章 減速箱軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算24 5.1主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)24 5.1.1選擇材料24 5.1.2求作

6、用在齒輪上的力25 5.1.3確定軸的最小直徑25 5.1.5校核軸的強(qiáng)度26 5.1.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度27 5.1.7齒輪軸加工27 5.2中間軸的設(shè)計(jì)28 5.2.1選擇材料，確定許用應(yīng)力28 5.2.2確定軸的最小直徑28 5.2.4校核軸的強(qiáng)度30 5.2.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度31 5.3驅(qū)動(dòng)車軸設(shè)計(jì)31 5.3.1選擇材料31 5.3.2確定軸的最小直徑31 5.3.4校核軸的強(qiáng)度33 5.3.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度34 第6章 軸承設(shè)計(jì)計(jì)算35 6.1主動(dòng)軸軸承的設(shè)計(jì)35 6.2中間軸動(dòng)軸軸承的設(shè)計(jì)37 第7章 聯(lián)軸節(jié)的

7、設(shè)計(jì)與選擇39 7.1輸入端聯(lián)軸節(jié)40 7.1輸出端聯(lián)軸節(jié)40 第8章 相關(guān)結(jié)構(gòu)說明41 8.1軸箱設(shè)計(jì)41 軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求41 擬定齒輪箱基本方法41 8.1.3擬定軸箱42 8.2油封42 8.3螺栓放松42 第9章 結(jié)論與展望44 致 謝45 參考文獻(xiàn)46 摘 要 城市軌道交通的發(fā)展緩解了城市交通壓力，方便了人們的出行，為城市的發(fā)展鋪平了道路?？缱姜?dú)軌交通，運(yùn)量低于地鐵,近似于輕軌交通，憑借著自己獨(dú)特的方式和較為靈活的發(fā)展條件越來越得到我國(guó)城市軌道交通建設(shè)市場(chǎng)的青睞和重視。相信在未來城市軌道交通發(fā)展過程中，必將會(huì)發(fā)揮重要的作用。 本設(shè)計(jì)是通

8、過分析跨座式獨(dú)軌城市軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求，在選定了軌道車輛雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架驅(qū)動(dòng)裝置類型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。通過選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸器，對(duì)減速箱進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也是對(duì)于減速齒輪箱的設(shè)計(jì)，包含對(duì)減速箱內(nèi)部傳動(dòng)設(shè)計(jì)、齒輪設(shè)計(jì)、軸設(shè)計(jì)與校核、軸承設(shè)計(jì)與校核，確定齒輪箱總體尺寸設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從而完成對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì)。本次論文設(shè)計(jì)內(nèi)容將按照加工方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于拆裝，運(yùn)行平穩(wěn)，重在安全的要求設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：跨座式獨(dú)軌，雙軸，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ABSTRACT The development of city rail traffic to ease the t

9、raffic pressure on the city,convenient for people to travel, paving the way for the development of the city.Straddle type single rail traffic, traffic is lower than similar to subway, light rail transit, with its own unique style and development condition is more flexible and more and more construct

10、ion market city rail transit in China's favor and attention.I believe in the process of development in the future city orbit traffic, will play a very important role. This design is through the analysis of the straddle type single rail city orbittransportation development present situation and the

11、market demand, in theselected track vehicle power bogie driving device of biaxial base type, the overall design of the transmission system. Through the choice of driving motor, coupling,carries on the design to the gear box. The focus of this design is to design a reduction gear box, gear box contai

12、ns the internal transmission design, gear design, shaft design and checking the design and check, to determine the overallsize of the bearing, gear box design, by optimizing the structure design tocomplete the design of the gear box. This thesis will be processed in accordance with the convenient, s

13、imple structure, easy assembly and disassembly, stable running, requirements of design is focused on security. KEY WORDS: straddle type single rail, double shaft, power steering rack, the transmission system design 第1章緒 論 1.1跨坐式獨(dú)軌城市軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)要求 隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市交通擁堵,事故頻繁，環(huán)境污染等交通問題日益成為城市發(fā)展的難題。城市軌

14、道交通以其大運(yùn)量，高速準(zhǔn)時(shí)，節(jié)省空間及能源等特點(diǎn)，已逐漸成為我國(guó)城市交通發(fā)展的主流。在城市軌道交通系統(tǒng)中，跨坐式單軌交通制式因其線路占地少，可實(shí)現(xiàn)大坡度，小曲率線徑運(yùn)行，且線路構(gòu)造簡(jiǎn)單，噪聲小，乘坐舒適，安全性好等優(yōu)點(diǎn)而逐漸受到關(guān)注。 我國(guó)城市的現(xiàn)有的交通系統(tǒng)存在諸多問題，比較突出的有三個(gè)方面：高峰時(shí)段堵塞和擁擠嚴(yán)重；交通結(jié)構(gòu)單一；對(duì)環(huán)境的影響較大。導(dǎo)致交通不暢的根本原因在于現(xiàn)有的城市交通結(jié)構(gòu)過于單一，大、中運(yùn)量的軌道交通在城市交通中的比重太小。市區(qū)的旅客運(yùn)輸主要由公共汽車、無軌電車等常規(guī)公交工具和自行車承擔(dān)。迄今為止，全國(guó)只有北京、上海和廣州三個(gè)城市有地鐵和輕軌運(yùn)營(yíng)線，而且運(yùn)營(yíng)里程都不長(zhǎng)，

15、依然不能滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。要從根本上解決我國(guó)城市交通存在的問題，就必須調(diào)整現(xiàn)有的交通結(jié)構(gòu)，建立綜合交通系統(tǒng)。規(guī)劃和建設(shè)綜合交通系統(tǒng)的首要任務(wù)是合理規(guī)劃和發(fā)展各種軌道交通。作為中等運(yùn)量的軌道交通，跨座式單軌交通是符合我國(guó)城市需求的交通形式。相應(yīng)的轉(zhuǎn)向架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)也必須保持技術(shù)創(chuàng)新才能滿足發(fā)展需要。 1.2跨座式城市軌道交通的發(fā)展方向 城市軌道交通建設(shè)對(duì)城市的土地開發(fā)、交通結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市環(huán)境的影響特別大。因此，城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性、合理性、經(jīng)濟(jì)性與可操作性是軌道交通建設(shè)中至關(guān)重要的一環(huán)。為此，在城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中要做好以下幾點(diǎn)： 1） 線網(wǎng)規(guī)劃與城市發(fā)展規(guī)劃

16、要協(xié)調(diào)城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃是城市發(fā)展總體規(guī)劃的重要組成部分。因此,線網(wǎng)規(guī)劃必須與城市總體規(guī)劃相匹配，與城市的經(jīng)濟(jì)走廊相適應(yīng)。還要根據(jù)城市規(guī)劃的發(fā)展方向留有向外延伸的可能性，以適應(yīng)都市的未來發(fā)展。線網(wǎng)規(guī)劃要結(jié)合城市軌道沿線的工程地質(zhì)、水文條件以及沿線城市環(huán)境，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案比較,環(huán)境評(píng)估后，慎重地選擇地下、高架和地面三種線路敷設(shè)方式。既要節(jié)省投資,降低運(yùn)營(yíng)成本，又有利于乘客的出入換乘。 2）線網(wǎng)規(guī)劃要滿足城市主干客流的交通需求。重點(diǎn)研究城市土地的利用形態(tài)、人口與商業(yè)分布特征和現(xiàn)在、未來的路網(wǎng)客流分布特點(diǎn)。使軌道交通能最大限度地分擔(dān)城市交通大通道的客流，提高其分擔(dān)城市公共客流的比率。

17、要以最短的線路連接城市的交通樞紐、商業(yè)文娛中心和城市生活區(qū)等客流集散量巨大的場(chǎng)所。避免個(gè)別線路、站點(diǎn)負(fù)荷過大或過小的現(xiàn)象。城市軌道的線網(wǎng)骨架規(guī)劃，在遠(yuǎn)期目標(biāo)上，先對(duì)近期需要修建的各條線路的必要性和緊迫性進(jìn)行充分的論證。 3） 線網(wǎng)規(guī)劃要處理好軌道交通系統(tǒng)內(nèi)各線路間的整體銜接與協(xié)調(diào)，特別是各線路間的換乘與接駁。重點(diǎn)研究各線路的相交形式和相交點(diǎn)，設(shè)置方便乘客換乘的樞紐，盡量縮短乘客的行走距離和人流交叉。與地面公交系統(tǒng)要無縫銜接，尤其要重視與地面其他公交的換乘接駁。結(jié)合軌道線路的走向,站點(diǎn)及出入口的位置，合理調(diào)整公交站點(diǎn)及線路走向，使其既利于軌道交通集散大宗客流，又盡量減少與城市軌道交通平行的公交

18、線路，避免軌道交通與地面交通競(jìng)爭(zhēng)客流。 4） 幾種城市軌道交通方式要協(xié)調(diào)發(fā)展。綜合分析各種軌道交通的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及城市現(xiàn)有的客流、 經(jīng)濟(jì) 規(guī)模與發(fā)展傾向，做到“宜地鐵，才地鐵；宜輕軌，則輕軌。”不要把目光局限于地鐵。對(duì)于大型或特大型城市的中心區(qū)域應(yīng)充分利用地下鐵路的特點(diǎn)而優(yōu)先發(fā)展地下鐵路。對(duì)客流量不太大且靈活，修建地鐵不經(jīng)濟(jì)，就應(yīng)轉(zhuǎn)向輕軌交通系統(tǒng)，輕軌系統(tǒng)還特別適用于城市的坡道較大或城市彎曲的大中型城市。新型城市有軌電車在一些經(jīng)濟(jì)規(guī)模和城市規(guī)模不太大，城市客流量不多的中小城市很有發(fā)展前景。市郊鐵路可用于快速連接市中心與郊區(qū) 1.3基本參數(shù) 車輛設(shè)計(jì)采用6節(jié)編組，4動(dòng)車2拖車 208t 有效

19、載重24.6t.取軸重T＝11t， 城市輕軌構(gòu)造速度范圍為70~80km/h，取構(gòu)造速度為80km /即22.2m/s。走行輪采用動(dòng)態(tài)直徑982mm的橡膠輪胎。 第2章 跨坐式城市軌道車輛牽引傳動(dòng)系統(tǒng)裝置 2.1牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、輸入端聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)盤、齒輪減速箱、輸出端聯(lián)軸器五部分組成，全部放在構(gòu)架外側(cè)。當(dāng)然其他方面，比如在齒輪箱體上安裝速度發(fā)電機(jī)，以檢測(cè)車輛的運(yùn)行速度不在本次設(shè)計(jì)展示。驅(qū)動(dòng)電機(jī)非本次結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)重點(diǎn)，在三維制圖中將只以外觀模型體現(xiàn)。轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)裝置為盤形制動(dòng)，制動(dòng)盤安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)端主要考慮轉(zhuǎn)矩小的特點(diǎn)。由于受空間和重量限制，需

20、采用小直徑、大容量的制動(dòng)盤，制動(dòng)盤和輸入端輸入端聯(lián)軸節(jié)也作為一體化設(shè)計(jì)。 2.2軌道車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的基本作用和要求 傳動(dòng)系統(tǒng)的作用就是將牽引電動(dòng)機(jī)的扭矩有效地轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向架輪對(duì)轉(zhuǎn)矩，利用輪軌的粘著機(jī)理，驅(qū)使機(jī)車或者動(dòng)車沿著鋼軌運(yùn)行。傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際作用是將高轉(zhuǎn)速，小扭矩的牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳遞到具有較大阻力矩的動(dòng)軸。而城市軌道車輛只有動(dòng)車才具有傳動(dòng)系統(tǒng)，它對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)有以下要求： （1） 傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)保證能使?fàn)恳姍C(jī)功率得到有效的發(fā)揮，穩(wěn)定的傳動(dòng)比。 （2） 電動(dòng)機(jī)電樞軸應(yīng)盡量與車軸布置在同一高度上，以減少線路的不平順對(duì)齒輪的動(dòng)作用力。 （3） 電動(dòng)機(jī)在安裝上應(yīng)有減振措施。 （4） 傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)安裝

21、檢測(cè)裝置。 （5） 傳動(dòng)系統(tǒng)本身應(yīng)該簡(jiǎn)單可靠，具有最少量的磨耗件。 （6） 當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生損壞時(shí)，應(yīng)易于拆卸。 第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)總布置設(shè)計(jì) 3.1傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 傳動(dòng)系統(tǒng)既要確保牽引電動(dòng)機(jī)的輸出功率可靠地傳遞給輪對(duì)，同時(shí)又要隔離輪軌沖擊對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響。作為轉(zhuǎn)向架的重要部件，驅(qū)動(dòng)裝置決定著轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行性能和牽引性能。對(duì)一臺(tái)理想驅(qū)動(dòng)裝置的要求有以下幾個(gè)方面： 1)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有旋轉(zhuǎn)彈性。 機(jī)車起動(dòng)時(shí)，特別是重載啟動(dòng)時(shí)，牽引電動(dòng)機(jī)受有相當(dāng)大的啟動(dòng)電流，牽引電動(dòng)機(jī)所發(fā)揮的旋轉(zhuǎn)力矩存在著較強(qiáng)烈的脈沖，這會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生振動(dòng)。在采用剛性軸支承式傳動(dòng)裝置的機(jī)車上，它們直接傳

22、至輪對(duì)。輪對(duì)出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，影響粘著利用，機(jī)車牽引力不能得到充分發(fā)揮。架懸式傳動(dòng)系統(tǒng)常采用具有一定彈性的聯(lián)軸器，將電機(jī)和輪對(duì)連接起來。具有旋轉(zhuǎn)彈性的傳動(dòng)系統(tǒng)，由于彈性元件吸收振動(dòng)而使粘著利用獲得改善，機(jī)車牽引力也將有所提高。 2)不約束輪對(duì)的垂向運(yùn)動(dòng)，即對(duì)一系彈簧垂向彈性的影響應(yīng)盡量小。 輪對(duì)通過一系彈簧懸掛裝置和軸箱定位活節(jié)連接裝置同轉(zhuǎn)向架構(gòu)架呈彈性連接。作用在輪對(duì)上的各種力都經(jīng)過這些裝置直接傳遞給轉(zhuǎn)向架構(gòu)架。假如驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)軸箱彈簧有垂向內(nèi)阻力存在，那么，作用在輪對(duì)上的各種力，有一部分將按驅(qū)動(dòng)裝置和一系彈簧懸掛裝置兩者彈性常數(shù)的比例關(guān)系由驅(qū)動(dòng)裝置傳遞。換句話說，就是驅(qū)動(dòng)裝置參與了一系彈簧懸

23、掛裝置的作用。而后者不再以原設(shè)計(jì)參數(shù)工作。因此，驅(qū)動(dòng)裝置與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的垂向彈性連接剛度應(yīng)足夠的小，以不影響一系懸掛裝置的垂向工作狀態(tài)為原則。若是驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)垂向彈性有較大影響時(shí)，則必須減小一系彈簧懸掛裝置彈簧的彈性常數(shù)，以保證總的彈性常數(shù)。 3)不約束輪對(duì)的橫向運(yùn)動(dòng)，即對(duì)輪對(duì)的橫向彈性不發(fā)生影響或影響盡量地小。 機(jī)車動(dòng)車在線路上運(yùn)行時(shí)，輪對(duì)上作用有橫向力和橫向沖擊。為了緩和和減小這沖擊和作用力，輪對(duì)和構(gòu)架之間的連接裝置應(yīng)具有一定的橫向彈性。假如驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)輪對(duì)的橫向運(yùn)動(dòng)有內(nèi)阻力存在，那么，作用在輪對(duì)上的各橫向力，有一部分將按它們之間彈性常數(shù)的比例關(guān)系由驅(qū)動(dòng)裝置傳遞。而后者本身也承受這些附加的橫

24、向力。所以，在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到輪對(duì)的定位、導(dǎo)向和彈性都僅只由軸箱彈簧裝置和軸箱定位活節(jié)連接裝置來保證。而驅(qū)動(dòng)裝置盡量不影響或者盡可能小地影響輪對(duì)的橫向運(yùn)動(dòng)。 4)不約束輪對(duì)的角位移，即對(duì)輪對(duì)相對(duì)構(gòu)架的側(cè)滾和搖頭運(yùn)動(dòng)不發(fā)生影響或影響盡量地小。 軸支承式牽引驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)常利用滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承，兩點(diǎn)支撐在車軸上，一點(diǎn)懸掛在構(gòu)架上。當(dāng)輪對(duì)相對(duì)構(gòu)架產(chǎn)生角位移運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)懸掛裝置僅應(yīng)平衡驅(qū)動(dòng)力矩，而不應(yīng)約束輪對(duì)的角位移運(yùn)動(dòng)。架承式牽引驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)常三點(diǎn)剛性或彈性安裝在構(gòu)架上，電機(jī)與輪對(duì)間通過聯(lián)軸器連接，傳遞驅(qū)動(dòng)力矩。由于聯(lián)軸器的萬向作用，可將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩有效地傳遞給輪對(duì)，而不對(duì)輪對(duì)產(chǎn)生角

25、位移約束。驅(qū)動(dòng)裝置中，影響輪對(duì)的角位移的元件是電機(jī)懸掛裝置或聯(lián)軸器，因此，其結(jié)構(gòu)和彈性參數(shù)設(shè)計(jì)，需考慮有效地驅(qū)動(dòng)輪對(duì)，而盡量小地影響輪對(duì)相對(duì)構(gòu)架的角位移。若設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會(huì)使輪對(duì)的跳動(dòng)激擾直接傳遞給構(gòu)架，影響轉(zhuǎn)向架的性能。 5)除輪對(duì)外，其他零部件應(yīng)盡可能都是簧承質(zhì)量。 機(jī)車的非簧承質(zhì)量越大，機(jī)車通過鋼軌接頭和道岔時(shí)所引起的垂直加速度和垂直沖擊就越大。這種沖擊力隨機(jī)車運(yùn)行速度的提高而急劇增大。高速機(jī)車特別希望非簧承質(zhì)量盡可能地小，以減小輪對(duì)的動(dòng)力作用及其所引起的軸重變化和改善牽引力的傳遞。 6)傳動(dòng)元件在發(fā)生持續(xù)或斷續(xù)軸位移時(shí)不引起外部慣性力，即不發(fā)生不平衡的作用力。 機(jī)車的軸重，是在機(jī)

26、車組裝和調(diào)試完畢后逐個(gè)稱出的，并經(jīng)調(diào)整軸箱彈簧達(dá)到基本均衡。由于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、車軸活節(jié)式連接裝置和電機(jī)機(jī)座等制造誤差、軸箱彈簧調(diào)整的誤差及其位置變化等原因，在機(jī)車運(yùn)行過程中軸位移實(shí)際上是連續(xù)發(fā)生的。在關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置中，由于車軸位移而造成的均衡元件偏心(該元件回轉(zhuǎn)速度變化的頻率為動(dòng)軸轉(zhuǎn)數(shù)的兩倍)，會(huì)產(chǎn)生不平衡力。不平衡力的大小與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置雙邊布置時(shí)，兩邊都有相應(yīng)的軸位移，彼此總是保持持續(xù)平衡。關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置布置在兩邊并靠近車輪時(shí)，還存在著動(dòng)態(tài)不平衡(其值與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置間的距離有關(guān))。這種不平衡無法平衡。 7)傳動(dòng)元件在發(fā)生持續(xù)或斷續(xù)軸位移時(shí)，不引起內(nèi)部慣性力。 輪對(duì)每轉(zhuǎn)一

27、圈都會(huì)引起連桿和平衡元件發(fā)生運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生附加的內(nèi)部慣性力。若輪對(duì)短時(shí)加速度達(dá)209左右，則短時(shí)軸位移所產(chǎn)生的不平衡力和內(nèi)部慣性力將達(dá)到極高的瞬時(shí)值。因?yàn)椴黄胶饬蛢?nèi)部慣性力同機(jī)車運(yùn)行速度的平方成正比地增長(zhǎng)，所以很快就會(huì)達(dá)到臨界狀態(tài)。采用具有不平衡力和慣性力的傳動(dòng)裝置不僅在振動(dòng)和運(yùn)行技術(shù)方面，而且在應(yīng)力和結(jié)構(gòu)方面都將造成很大的困難。不平衡力和內(nèi)部慣性力的關(guān)系對(duì)各種連桿傳動(dòng)裝置是不同的，只能作一個(gè)總的評(píng)論:一般在軸位移相同時(shí)，不平衡力較小者，其內(nèi)部慣性力就較大。 8)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)當(dāng)不易磨損及無須維護(hù)。 9)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)允許輪對(duì)有足夠的橫動(dòng)量。 為使機(jī)車動(dòng)車，特別是三軸轉(zhuǎn)向架的機(jī)車通過曲線時(shí)不致產(chǎn)生

28、過大的導(dǎo)向力和構(gòu)架力。中間輪對(duì)有一定的橫向移動(dòng)一橫動(dòng)量，使其能在此范圍內(nèi)自由擺動(dòng)因此要求驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)此橫向位移不產(chǎn)生內(nèi)阻力或者盡量減小其影響 3.2傳動(dòng)系統(tǒng)的方案選擇 牽引驅(qū)動(dòng)裝置的類型按動(dòng)力分布的形式，電動(dòng)車組可分為動(dòng)力集中和動(dòng)力分散兩大類。對(duì)于動(dòng)力幾種電動(dòng)車組要求動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的單軸功率、驅(qū)動(dòng)力矩及軸重比較大，而動(dòng)力分散電動(dòng)車組動(dòng)軸的功率、驅(qū)動(dòng)力矩及軸重相對(duì)來說較小。鑒于單軸驅(qū)動(dòng)功率和驅(qū)動(dòng)力矩的不同等級(jí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向架中的驅(qū)動(dòng)裝置必須采用不同形式來完成動(dòng)力的傳遞。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架牽引電機(jī)懸掛方式大體上分為三類：軸懸、架懸、體懸。軸懸式牽引電機(jī)一端通過抱軸軸承支在車軸上，另一端尾部通過彈性結(jié)構(gòu)吊掛在

29、轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，電機(jī)與輪對(duì)間無需聯(lián)軸器，直接進(jìn)行力矩傳遞，此方式一系彈簧下重量較大，只適用于低速。架懸式牽引電機(jī)全部懸掛在構(gòu)架上，電機(jī)全部重量懸掛在構(gòu)架上，電機(jī)全部重量屬于簧上部分。體懸式牽引電機(jī)全部或大部分懸掛在車體上，電機(jī)重量屬二系以上。 本文架懸式牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置被完全裝置在轉(zhuǎn)向架上。車輛運(yùn)行時(shí)，它隨構(gòu)架一起，相對(duì)輪對(duì)產(chǎn)生各個(gè)方向的位移。為了保證順利地傳遞牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，在牽引電動(dòng)機(jī)和輪對(duì)之間必須設(shè)有適應(yīng)垂向和橫向位移的運(yùn)動(dòng)元件。 軸式傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高；橡膠元件設(shè)在電機(jī)電樞軸和減速器之間，所傳遞的旋轉(zhuǎn)力矩比設(shè)在大齒輪或空心軸和車輪間要小大約一個(gè)傳動(dòng)比的數(shù)值。所以該元

30、件以致聯(lián)軸器可設(shè)計(jì)得較小巧。橡膠聯(lián)軸器和扭軸具有一定的旋轉(zhuǎn)彈性，且固有振動(dòng)頻率低。保證了牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩比較平穩(wěn)。彈性元件變形小。所以橡膠聯(lián)軸器的使用壽命較長(zhǎng)，同時(shí)不需維護(hù)和潤(rùn)滑。 3.3 減速器類型的選擇 傳統(tǒng)的如圖1-1所示，減速箱由輸入軸、中間軸、輸出軸組成，輸入軸和中間軸之間采用弧齒錐齒輪傳動(dòng)，而中間軸與輸出軸之間采用圓柱斜齒輪傳動(dòng)。齒輪減速箱通過螺柱固定在構(gòu)架本體的軸套外側(cè)，齒輪箱體的結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以便支承兩級(jí)齒輪，同時(shí)安裝盤形制動(dòng)裝置和速度發(fā)電機(jī)，制動(dòng)盤直接安裝在中間軸外端 圖1-1 參照驅(qū)動(dòng)裝置原理圖 但是按照實(shí)際構(gòu)架制作者的要求，驅(qū)動(dòng)車軸制作為實(shí)心軸，盡量減

31、小傳動(dòng)系統(tǒng)尺寸界限。所以對(duì)減速箱外觀做了系列改動(dòng)，將制動(dòng)盤放在牽引電動(dòng)機(jī)端更好的解決了制動(dòng)盤轉(zhuǎn)矩過大所帶來的問題。而且設(shè)計(jì)內(nèi)容比較參照原理圖，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。減速箱內(nèi)部傳動(dòng)系統(tǒng)，仍舊按照參照?qǐng)D的圓錐圓柱齒輪傳動(dòng)，但是圓錐齒輪傳動(dòng)只占總傳動(dòng)比的1/3，保證大錐齒輪不至于過大便于加工。減速器與驅(qū)動(dòng)車軸采用彈性聯(lián)軸器連接，傳動(dòng)系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)車軸之間在軸向、徑向都有彈性空間，減小磨損，增加了使用壽命，減小震動(dòng)。 圖1-2預(yù)想驅(qū)動(dòng)裝置原理圖 3.3.1 基本參數(shù) 跨座式獨(dú)軌雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（架懸式）。車輛設(shè)計(jì)采用6節(jié)編組，4動(dòng)車2拖車 208t 有效載重24.6t.取軸重T＝11t，城市輕軌構(gòu)

32、造速度范圍為70~80km/h，取構(gòu)造速度為80km /即22.2m/s。走行輪采用動(dòng)態(tài)直徑982mm的橡膠輪胎。 3.4牽引電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的選用，首先要了解電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載特性，根據(jù)機(jī)械負(fù)載的類型和特性來選擇電動(dòng)機(jī)的額定容量、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓以及型式。要為某一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，首先要合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率。通常根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的需要來選擇電動(dòng)機(jī)的功率，同時(shí)，還要考慮負(fù)載的工作制問題，也就是說，所選的電動(dòng)機(jī)應(yīng)適應(yīng)機(jī)械負(fù)載的連接、短時(shí)或間斷周期工作性質(zhì)。功率選用時(shí)不能太大，也不能太小。選小了，保證不了電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常工作；選大了，雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)容量不能

33、被充分利用，而且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不能滿載運(yùn)行，使得效率和功率因數(shù)不高。 其次，根據(jù)電源電壓條件，要求所選用的電動(dòng)機(jī)的額定電壓與頻率同供電電源電壓與頻率相符合。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定要按生產(chǎn)機(jī)械銘牌上的要求選擇，否則可能改變生產(chǎn)機(jī)械的性能。此外，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、防護(hù)、冷卻和安裝形式，應(yīng)適應(yīng)使用環(huán)境條件的要求，并且要力求安裝、調(diào)試、檢修方便，以保證電機(jī)能安全可靠的運(yùn)行。 3.4.1 選擇牽引電機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來決定。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率必須大于所需電動(dòng)機(jī)的工作功率。 電動(dòng)機(jī)所需功率為： Pd=Pw/?o (kw)

34、 式（3.1） PW為輸出功率，它由工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定， PW=F×V/1000 （kw） 式（3.2） 根據(jù)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)參數(shù)可得：跨坐式獨(dú)軌單軸列車轉(zhuǎn)向架的軸重取11t，則動(dòng)車上有兩個(gè)轉(zhuǎn)向架即有兩根軸，車體重量，參照軌道車輛構(gòu)造一書，上海地鐵車輛4動(dòng)車2拖車 155t 有效載重24.6t，動(dòng)車自重加載重108t，城市輕軌構(gòu)造速度范圍為60-80km/h，取構(gòu)造速度為80km/h即22.22m/s。則參考日立式輕軌車輛運(yùn)行阻力計(jì)算公式。 車輛運(yùn)行阻力為： F={(13+0.0425×V) ×W+

35、0.0022×V×V}×a×9.8 式（3.3） V——車輛運(yùn)行速度； W——列車自重； a——阻尼系數(shù)； 將已知參數(shù)帶入式（3.3）中，其中阻力系數(shù)a取值為0.8，則有： F={(13+0.0425×V) ×W+0.0022×V×V}×a×9.8 =｛（13+0.0425×20.83）×108+0.0022×20.83×20.83｝×0.8×9.8 =22836.95（N） 帶入式（3.2）： PW0=F×V/1000 (kw) PW0=507.437

36、 （kw） 則每軸輸出功率為： PW=507.437/8=63.429 （kw） ?o為電動(dòng)機(jī)功率與輸出功率的總效率。它為組成傳動(dòng)裝置和工作機(jī)的各部分運(yùn)動(dòng)副或傳動(dòng)副的效率乘積。設(shè)?1、?2、?3、?4分別為聯(lián)軸器、滾動(dòng)軸承、齒輪傳動(dòng)及車軸傳動(dòng)的效率。 取齒輪聯(lián)軸器?1=0.99；取滾動(dòng)軸承?2=0.98取圓錐齒輪傳動(dòng)效率和圓柱齒輪傳動(dòng)效率?3 =0.97；取軸傳動(dòng)效率?4=0.99 ?o= ?1×?1×?2×?2×?3×?3×?4 式（3.4） 將上述參數(shù)帶入式（3.4）： ?o=0.99×0.99×0.98×0.9

37、8×0.97×0.97×0.99=0.877 帶入式（3.1）： Pd=Pw/?o=72.326 （kw） 所需電動(dòng)機(jī)功率為72.326w，在上述計(jì)算中，所采取的速度為構(gòu)造速度，列車的運(yùn)行速度均低于構(gòu)造速度。故選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)時(shí)，選取額定功率為110KW的三相異步電動(dòng)機(jī)即可。 3.4.2 查表選取牽引電動(dòng)機(jī) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取電機(jī)，選取的交流異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下： 選取的交流異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下： 電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y315S-2 額定功率： 110kw 額定電流：

38、 203A 轉(zhuǎn)速： 2980r/min 重量： 622kg 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩： 2.2倍 3.5確定傳動(dòng)比以及傳動(dòng)比的選擇 傳動(dòng)比分配應(yīng)注意以下幾點(diǎn):（1）各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)不應(yīng)超過所允許的最大值，以符合其傳動(dòng)型式的動(dòng)作特點(diǎn)。(2)各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱;各傳動(dòng)零件彼此間不應(yīng)發(fā)生干涉碰撞;所有的傳動(dòng)件應(yīng)便于安裝。(3)設(shè)計(jì)兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，為便于采用浸油潤(rùn)滑方式，應(yīng)高速級(jí)和低速級(jí)大齒輪的浸油深度大致相等。(3)圓錐圓柱減速器圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比占總傳

39、動(dòng)比的1/3。故選取YK系列圓錐-圓柱齒輪減速器YB-T050-9 3.5.1總傳動(dòng)比 通過轉(zhuǎn)速之間的比值可以求得總的傳動(dòng)比如下： 式（3.7） 3.5.2 傳動(dòng)比的分配 式（3.8） 式中， 表示第一級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比； 表示第二級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比。 計(jì)算得，一級(jí)傳動(dòng)比i1=1.6，二級(jí)傳動(dòng)比i2=4.3。 3.6動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 3.6.1各軸轉(zhuǎn)速 各軸轉(zhuǎn)速：Ⅰ軸為輸入軸，Ⅱ軸為中間軸，Ⅲ軸為輸出軸。 Ⅰ軸： nⅠ=nm=2980r/min Ⅱ軸：

40、 nⅡ=nⅠ/i1=1862.5r/min Ⅲ軸： nⅢ=nⅡ/i2=433.14r/min 3.6.2各軸輸入功率 Ⅰ軸： PⅠ=PD×?1=72.326*0.99=71.60kw Ⅱ軸： PⅡ= PⅠ×?2×?3=68.07kw Ⅲ軸： PⅢ= PⅡ×?2×?3=64.70kw 3.6.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩：Td=9.55×106×Pd/nm=2.269105 Ⅰ軸：TⅠ=Td×?1=2.247×105 Ⅱ軸：TⅡ= TⅠ×?2×?3× i1=5.34×105 Ⅲ軸：TⅢ= TⅡ×?2×?3× i2=13.198×105 第4章 齒輪的

41、設(shè)計(jì)和計(jì)算 齒輪傳動(dòng)是指用主、從動(dòng)輪齒輪直接、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的裝置。齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)是：齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比精確，工作可靠、效率高、壽命長(zhǎng)，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達(dá)300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設(shè)備，嚙合傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲。通常設(shè)計(jì)時(shí)只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于高速大功率的齒輪傳動(dòng)，還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。 4.1高速級(jí)齒輪計(jì)算 4.2.1 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及模數(shù) 1）根據(jù)要求的傳動(dòng)方案，在高速級(jí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向變速，選用圓錐斜齒輪傳動(dòng)；具有

42、重合度大、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小的優(yōu)點(diǎn)。 2）此為軌道車輛減速器為，故用6級(jí)精度；（GB10095—88）； 3）材料的選擇。選擇小齒輪材料為20CrMnTi硬度為280HBS，大齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，兩者硬度差為40HBS； 4）選小齒輪齒數(shù)為=15，傳動(dòng)比，大齒輪齒數(shù)=24； 5）初選螺旋角. 4.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:齒輪硬度分別為280HBS和240HBS,均小于350HBS，閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定傳動(dòng)尺寸，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（10-26）得： d2.

43、92 式（4.1） 試選載荷系數(shù)K=1.3； 轉(zhuǎn)矩TⅠ=2.247×105； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表（10-6）查得材料的彈性影響系數(shù)； 錐齒輪傳動(dòng)齒寬系數(shù)φR取值在0.25到0.35之間，一般取值為1/3，因此φR=0.33； 齒數(shù)比u=2.5； 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為1%，取安全系數(shù)S=1 式（4.2） 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖（10-21d）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =600MP；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MP； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)；。 帶入式（4.2）可得： [σ

44、H]1= 540 [σH]2=522.5 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值: d1≥116 根據(jù)模數(shù)8-10，,取dm1=120mm,d1取144 式（4.3） 將d1帶入式（4.3）則有： 平均分度圓直徑： dm1=120 平均模數(shù)則有： mm1=dm1/Z1=8 取標(biāo)準(zhǔn)平均模數(shù)8 齒輪寬度： =63.7mm取64 高速級(jí)計(jì)算結(jié)果如下： dm1=120mm b1=64mm =192mmb2=102 mm 4.2.

45、6 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算 m 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，可取有彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)7.64mm，就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=8mm，已可滿足彎曲疲勞強(qiáng)度，用接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑d=129mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由： Z= Z= =15.7 取Z=15.4，取15則Z=2.6=24 取 4.2低速齒輪計(jì)算 4.2.1 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及模數(shù) 1）根據(jù)要求

46、的傳動(dòng)方案，低速級(jí)選用圓柱斜齒輪傳動(dòng)； 2）此為軌道車輛減速器為，故用6級(jí)精度；（GB10095—88）； 3）材料的選擇。選擇小齒輪材料為20CrMnTi硬度為280HBS，大齒輪的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，兩者硬度差為40HBS； 4）選小齒輪齒數(shù)為=17，傳動(dòng)比，大齒輪齒數(shù)=73； 5）初選螺旋角. 4.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) d （1）確定公式中各數(shù)值 1）試選=1.6； 2）由機(jī)械設(shè)計(jì)書中圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Z=2.433； 3）由機(jī)械設(shè)計(jì)書中圖10-26可得=0.8=0.72 4）由機(jī)械設(shè)計(jì)書中表10-7選取齒寬系數(shù)=1。 5）計(jì)

47、算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，由前面計(jì)算可知； 6）由機(jī)械設(shè)計(jì)書中表10-6查的材料的彈性影響系數(shù) ； 7）由機(jī)械設(shè)計(jì)書中圖10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MP；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MP； 8）由【1】圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.86，K=0.94； 9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，有 []= []= 所以 []= []=531.25MP (2) 計(jì)算 1）計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d，由計(jì)算公式可得： d d=10

48、6.5mm 2)計(jì)算圓周速度 V= V==10.4 3）計(jì)算齒寬b及模數(shù) b= b=1106.5=106.5mm m===5.13 h=2.25m=2.255.13=11.3mm b/h==9.4 4）計(jì)算縱向重合度， =0.318 =0.318117tan35=3.7 5）計(jì)算載荷系數(shù)K， 已知使用系數(shù)K=1，據(jù)v=10.3，6級(jí)精度。由圖10-8得K=1.11，由圖10-13查得K=1.416，由圖10-3查得K=K=1.1 故載荷系數(shù)： K=KKKK K=1=1

49、.7829 6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑， d=d d=106.5=109.3mm 取110 7）計(jì)算模數(shù)m m= ==5.3mm 4.2.5 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3.按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)， 按公式： m （1）確定計(jì)算參數(shù) 1）計(jì)算載荷系數(shù)。 K=KKKK=1=1.73 2）根據(jù)縱向重合度=3.7，由【1】圖10-28查得螺角影響系數(shù)Y=0.88； 3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)， Z= Z==20.79 Z==53.64 4）查取齒形系數(shù) 由表10-5查得Y=2.788，Y=2.30 5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 表10-5查得

50、Y=1.555，Y=1.71 6）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極=500MP，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MP 7）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.83，K=0.88 8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，則有： []===296.43Mp []===238.86MP 9）計(jì)算大、小齒輪的 ，并加以比較 ==0.01396 ==0.01638 4.2.6 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算 m 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由

51、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，可取有彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)4.7mm，就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=5mm，已可滿足彎曲疲勞強(qiáng)度，用接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑d=110mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由： Z= Z= =18 取Z=18，則Z=4.3=41.6 取 4.2.7 幾何尺寸計(jì)算 4.幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算中心距 a= a =290mm 圓整為290mm （2）按圓整后的中心距修正螺旋角

52、 =arccos =arccos = 因值在允許范圍內(nèi)，故等參數(shù)比用修正 （3）計(jì)算大，小齒輪的分度圓直徑 d109.9mm d=470mm （4）計(jì)算齒輪寬度 b= 圓整后取B=110mm， 4.2.8驗(yàn)算 , 符合假設(shè)條件，即設(shè)計(jì)滿足要求 第5章 減速箱軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 5.1主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 5.1.1選擇材料 材料選用45號(hào)鋼，正火處理，查表，材料的強(qiáng)度極限；許用應(yīng)力。查表15-3取 5.1.2求作用在齒輪上的力 因有齒輪的分度

53、圓直徑可得： 式中，F(xiàn)t1為圓周力，F(xiàn)r1為徑向力及Fa1為軸向力。 5.1.3確定軸的最小直徑 由可得，，即取最小直徑，為了更加安全以及配合聯(lián)軸節(jié)的選取,。 5.1.4確定各軸段尺寸 圖5.1 主動(dòng)軸結(jié)構(gòu)圖 （1）確定各軸段直徑 ①段： (根據(jù)聯(lián)軸節(jié))； ②段： （根據(jù)軸直徑小于孔直徑） ③段：(與軸承配合)； ④段：（軸承與軸過渡配合，便于安裝軸內(nèi)端直徑大于外端。根據(jù)靠近齒輪端的轉(zhuǎn)矩越大也可以判斷內(nèi)軸承受力大于外軸承。 ⑤段： (定位軸承，由于軸直徑較大，錐齒輪必須與軸做成一體齒輪軸） （2） 確定軸上各軸段長(zhǎng) ①段：； ②段：； ③段： ④段： ⑤段

54、: 總長(zhǎng)度 各支承點(diǎn)間距 齒輪與軸承間距： 5.1.5校核軸的強(qiáng)度 水平支座上的力： 垂直面上的力： 截面彎矩 垂直面： 水平面： 合成彎矩 5.1.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。查表取 α=0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力 已選定材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，， ，故安全。 5.1.7齒輪軸加工 齒輪軸指支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。 設(shè)計(jì) 　　在設(shè)計(jì)中，齒輪軸的運(yùn)用一般無外乎一下幾種情況： 　

55、　1、齒輪軸一般是小齒輪（齒數(shù)少的齒輪）2、齒輪軸一般是在高速級(jí)（也就是低扭矩級(jí)）3、齒輪軸一般很少作為變速的滑移齒輪，一般都是固定運(yùn)行的齒輪，一是因?yàn)樘幵诟咚偌?jí)，其高速度是不適進(jìn)行滑移變速的。 4、齒輪軸是軸和齒輪合成一個(gè)整體的，但是，在設(shè)計(jì)時(shí)，還是要盡量縮短軸的長(zhǎng)度，太長(zhǎng)了一是不利于上滾齒機(jī)加工，二是軸的支撐太長(zhǎng)導(dǎo)致軸要加粗而增加機(jī)械強(qiáng)度（如剛性、撓度、抗彎等） 加工工藝 齒輪軸的加工工藝（以45號(hào)鋼為例）： ①　 毛坯下料 ②　 粗車 ③　 調(diào)質(zhì)處理（提高齒輪軸的韌性和軸的剛度） ④　 精車齒坯至尺寸 ⑤　 若軸上有鍵槽時(shí)，可先加工鍵槽等 ⑥　 滾齒 ⑦　 齒面中頻淬火

56、（小齒輪用高頻淬火），淬火硬度HRC48-58（具體硬度值需要依據(jù)工況、載荷等因素而定） ⑧　 磨齒 ⑨　 成品的最終檢驗(yàn) 5.2中間軸的設(shè)計(jì) 5.2.1選擇材料，確定許用應(yīng)力 材料選用45號(hào)鋼，正火處理，查表，材料的強(qiáng)度極限；許用應(yīng)力。取 5.2.2確定軸的最小直徑 37.15mm,軸與齒輪之間過盈配合，在實(shí)際設(shè)計(jì)中為了增加軸的抗彎抗扭能力，故取 5.2.3確定各軸段尺寸 圖5.2 中間軸結(jié)構(gòu)圖 確定各軸段直徑 確定各軸段直徑 ①　 段： （與軸承配合）; ②　 段：(由于齒輪和軸是過盈配合，直徑去除1mm有利于齒輪裝配）； ③　 段： （與齒輪過盈配合）; ④

57、　 段： ; ⑤　 段： （與齒輪過盈配合）； ⑥　 段： （與軸承配合）； ⑦　 段： （與軸承配合）; 5) 確定軸上各軸段長(zhǎng)段： ①　 段（擋油環(huán)5mm+軸承寬度15mm+外伸5mm）； ②　 段： (齒輪與軸箱間隙）； ③　 段： （齒寬）； ④　 段：（不與齒輪軸發(fā)生干涉） ； ⑤　 段： （齒寬）； ⑥　 段： (齒輪與軸箱間隙）； ⑦　 段： （擋油環(huán)5mm+軸承寬度15mm+外伸5mm）； 總長(zhǎng)度: 軸承c與齒輪3間距 ?齒輪3與齒輪2間距 ?齒輪2與軸承d間距 5.2.4校核軸的強(qiáng)度 對(duì)軸進(jìn)行受力分析 2軸上的扭矩： 齒輪2的圓周力

58、 徑向力 齒輪3的圓周力 徑向力 水平面支反力 垂直面支反力 求危險(xiǎn)截面彎矩 垂直面 水平面 合成彎矩 5.2.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。查表取 α=0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力 已選定材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，， ，，故安全。 5.3驅(qū)動(dòng)車軸設(shè)計(jì) 5.3.1選擇材料 材料選用45號(hào)鋼，正火處理，查表，材料的強(qiáng)度極限許力。取 5.3.2確定軸的最小直徑 由，， 圖5.3 驅(qū)動(dòng)車軸結(jié)構(gòu)圖 確定各軸段直徑 ①　 段： （連接車軸聯(lián)軸器）; ②

59、　 段：（齒輪與軸箱間隙）； ③　 段： （軸承配合） ; ④　 段：（間隙配合小于齒輪直徑便于安裝） ; ⑤　 段： （齒輪直徑； ⑥　 段： （齒輪定位）； ⑦　 段： （軸承定位）； ⑧　 段： （與軸承配合）； 確定軸上各軸段長(zhǎng) ①　 段： （大于聯(lián)軸器連接長(zhǎng)度）； ②　 段： ； ③　 段： ； ④　 段：（降低裝配要求） ； ⑤　 段：（大于齒寬）； ⑥　 段： （齒輪與軸箱間隙余量，使齒輪嚙合）； ⑦　 段： （齒輪與軸箱間隙）； ⑧　 段： （擋油環(huán)5mm+軸承寬度15mm+外伸5mm ）； 總長(zhǎng)度 各支承點(diǎn)間距 ?齒輪4與軸承

60、e間距 ?齒輪4與軸承f間距 5.3.4校核軸的強(qiáng)度 3軸上的扭矩： 齒輪4的圓周力 徑向力（取α=200) 水平面支反力 垂直面支反力 求危險(xiǎn)截面彎矩 垂直面 水平面 合成彎矩 5.3.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。查表取 α=0.6,軸的計(jì)算應(yīng)力 已選定材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，，，故安全 第6章 軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 6.1主動(dòng)軸軸承的設(shè)計(jì) 軸承是各類機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)零部件，它的精度、性能、壽命和可靠性對(duì)主機(jī)的精度、性能、壽命和可靠性起著決定性的作用。在機(jī)械產(chǎn)品中，軸承屬于高精度

61、產(chǎn)品，不僅需要數(shù)學(xué)、物理等諸多學(xué)科理論的綜合支持，而且需要材料科學(xué)、熱處理技術(shù)、精密加工和測(cè)量技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和有效的數(shù)值方法及功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)技術(shù)等諸多學(xué)科為之服務(wù)，因此軸承又是一個(gè)代表國(guó)家科技實(shí)力的產(chǎn)品。 圓錐滾子軸承可以分離，由內(nèi)圈與滾子、保持架一起組成的組件和外圈可以分別安裝。滾子和滾道接觸處修正的接觸線可以減少應(yīng)力集中。圓錐滾子軸承可以承受大的徑向載荷和軸向載荷。由于圓錐滾子軸承只能傳遞單向軸向載荷，因此，為傳遞相反方向的軸向載荷就需要另一個(gè)與之對(duì)稱安裝的圓錐滾子軸承。輸入軸和中間軸之間采用弧齒錐齒輪傳動(dòng)，其相應(yīng)的齒輪軸承選擇圓錐滾子軸承。高速級(jí)齒輪傳動(dòng)中的從動(dòng)輪處選擇的的軸承即是圓

62、錐滾子軸承。 對(duì)于裝配需求，軸與齒輪是過渡配合，選擇主動(dòng)軸內(nèi)端軸承需大于外端軸承，這樣安裝方便，不會(huì)拉傷軸徑。根據(jù)軸直徑選擇型號(hào)為32910與32911。 軸承代號(hào) 主要尺寸/mm 基本額定載荷/KN 計(jì)算系數(shù) d D ,b-1. e ,Y-1. Y 32911 80 17 17 14 14 41.5 66 0.31 2.2 1.9 1.1 32910 80 17 17 14 14 41.5 66 0.31 2.2 1.9 1.1 Fa/FR=1.59大于eX=0.4 Y=1.9 故采用公式：3.

63、913 又因?yàn)椋话爿S承在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮到其出現(xiàn)的一些附加載荷，如沖擊力、不平衡力、慣性力等這些因素很難從理論上精確。為了計(jì)及這些影響，可對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的載荷系數(shù)，故實(shí)際計(jì)算時(shí)，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)為： P= 查閱相關(guān)資料， 載荷性質(zhì) 舉例 無或輕微沖擊 1..0—1.2 電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī) 中等沖擊 1.2—1.8 車輛、動(dòng)力機(jī)械、起重機(jī)、造紙機(jī) 強(qiáng)大沖擊 1.8—3.0 破碎機(jī)、振動(dòng)篩、鉆探機(jī)、軋鋼機(jī) 故，取=1.2； 得，=1.2（）=4.7KN，當(dāng)量動(dòng)載荷C=41.5KN，因此得出 （注，本設(shè)計(jì)考慮其可

64、靠度修正系數(shù)為1） 其中， C ——基本額定動(dòng)載荷； L ——額定壽命，單位為r ； ε——為指數(shù)，對(duì)于滾子軸承，取ε=； . 同時(shí)計(jì)算出走行輪運(yùn)動(dòng)一圈的路程；d取齒輪分度圓直徑64mm，故軸承可是車輛行駛的路程為： 75.3萬公里 類別 檢修種類 檢修周期 檢修時(shí)間 備注 里程（萬公里） 時(shí)間 定期檢修 全面檢修 60 9年 20天 重點(diǎn)檢修 20 3年 10天 日常維修 月檢 3月 3天 列檢 3日 4h 換輪 10 5h 換一根動(dòng)軸上的兩個(gè)走行輪 可知車輛的定期重點(diǎn)檢修為60萬公里，此時(shí)

65、會(huì)換軸承，則軸承的壽命需大于20萬公里。使用9年,故而軸承校核通過，符合設(shè)計(jì)規(guī)定。 6.2中間軸動(dòng)軸軸承的設(shè)計(jì) 軸承代號(hào) 主要尺寸/mm 基本額定載荷/KN 計(jì)算系數(shù) d D ,b-1. e ,Y-1. Y 32912 85 17 17 14 14 46 73. 0.33 2.2 1.9 1 Fa/FR=1.59大于eX=0.4 Y=1.9 故采用公式：2.765 又因?yàn)椋话爿S承在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮到其出現(xiàn)的一些附加載荷，如沖擊力、不平衡力、慣性力等這些因素很難從理論上精確。為了計(jì)及這些影響，可對(duì)當(dāng)量動(dòng)載荷乘上一個(gè)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

66、而定的載荷系數(shù)，故實(shí)際計(jì)算時(shí)，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)為： P= 查閱相關(guān)資料，取=1.2； 得，=1.2（）=4.7KN，當(dāng)量動(dòng)載荷C=41.5KN，因此得出 （注，本設(shè)計(jì)考慮其可靠度修正系數(shù)為1） 其中， C ——基本額定動(dòng)載荷； L ——額定壽命，單位為r ； ε——為指數(shù)，對(duì)于滾子軸承，取ε=； . 同時(shí)計(jì)算出走行輪運(yùn)動(dòng)一圈的路程；d取齒輪分度圓直徑90mm，故軸承可是車輛行駛的路程為： 78.6萬公里 可知車輛的定期重點(diǎn)檢修為60公里，此時(shí)會(huì)換軸承，則軸承的壽命需大于60萬公里。使用3年,故而軸承校核通過，符合設(shè)計(jì)規(guī)定。 6.3驅(qū)動(dòng)車軸軸承的設(shè)計(jì) 軸承代號(hào) 主要尺寸/mm 基本額定載荷/KN 計(jì)算系數(shù) d D ,b-1. e ,Y-1. Y 32917 126 21.5 21.5 11 11 46 73. 0.33 2.2 1.9 1 Fa/FR=1.59大于eX=0.4 Y=1.9 故采用公式：2.312 又因?yàn)?，一般軸承在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮到其出現(xiàn)的一些附加載荷，如