佟姝艷

摘 要 本設(shè)計(jì)以290馬力軌道車為例進(jìn)行介紹，290馬力軌道車是比較常見的軌道工程車輛，具有比較可觀的市場發(fā)展前景。由于用戶不再滿足于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高的傳統(tǒng)液力換向傳動(dòng)箱。為此本設(shè)計(jì)采用新型的機(jī)械傳動(dòng)箱技術(shù)研制機(jī)械換向式分動(dòng)箱，其對于實(shí)現(xiàn)軌道車的傳動(dòng)具有更大的意義。

關(guān)鍵詞 分動(dòng)箱 軌道車 傳動(dòng) 機(jī)械

中圖分類號：U26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1換向分動(dòng)箱的設(shè)計(jì)原則

由于傳統(tǒng)的液力換向傳動(dòng)箱由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本較高，難以達(dá)到用戶的要求，為此設(shè)計(jì)一種采用新型的機(jī)械傳動(dòng)箱技術(shù)研制機(jī)械換向的分動(dòng)箱。其具有較高的性價(jià)比、可靠的使用性，對軌道車的傳動(dòng)更有利。

本設(shè)計(jì)以“可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)”為原則，在滿足軌道車傳動(dòng)系統(tǒng)的使用性能的要求下，提高軌道車傳動(dòng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能，降低購置、運(yùn)行、維護(hù)成本。采用先進(jìn)的技術(shù)和國內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，繪制現(xiàn)有軌道車分動(dòng)箱與研究成果的應(yīng)用，參考現(xiàn)有的產(chǎn)品，汽車的特性對軌道使用并符合相關(guān)要求。最大限度地采用模塊化設(shè)計(jì)，提高了通用性的基本零件的互換性，以滿足不同用戶的要求，增強(qiáng)了產(chǎn)品的通用性。以達(dá)到軌道車加工組裝工藝的基本要求，使傳動(dòng)裝置的可靠性及技術(shù)性達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

2 290馬力軌道車換向分動(dòng)箱在設(shè)計(jì)過程中的主要問題

（1）由于設(shè)計(jì)考慮的缺陷，而造成差速器兩輸出端泄漏油，引起重大事故

換向分動(dòng)箱是鐵路機(jī)車上的重要配套裝置。換向分動(dòng)箱的差速器的動(dòng)力輸入是由固定在前殼體上的圓柱斜齒輪帶動(dòng)固定成一體的前、后殼體，十字軸壓緊于殼體內(nèi)，通過4只行星齒輪帶動(dòng)裝于前后半軸的半軸齒輪（其中半軸齒輪與前后半軸漸開線花鍵配合），動(dòng)力輸出至前、后半軸端部的連接凸緣件。前后半軸各以一對圓錐滾柱軸承分別定位在軸承座上，由于一對軸承之間有0.20mm的軸向間隙（高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承必需的間隙，否則軸承極易燒損），故前、后半軸裝配半軸齒輪端為懸臂結(jié)構(gòu)，由于半軸齒輪及半軸伸出量的質(zhì)量而使懸臂端部低頭，半軸齒輪和行星齒輪傳動(dòng)嚙合時(shí)齒面外端接觸，而不是全齒接觸，引起行星齒輪與十字軸線接觸運(yùn)動(dòng)，局部發(fā)熱而燒結(jié)。同時(shí)，由于前、后半軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的擾動(dòng)，引起外端連接凸緣跳動(dòng)，使得骨架油封工作環(huán)境趨于惡化，造成泄漏油。因此，在換向分動(dòng)箱運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生差速器的行星齒輪和十字軸燒損事故，造成機(jī)車停止運(yùn)行，影響鐵路交通，而差速器兩輸出端泄漏油更是經(jīng)常性的問題。

（2）分動(dòng)箱齒輪設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周，而產(chǎn)生過大的齒輪噪音

在實(shí)際分動(dòng)箱的設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到很多問題例如線速度過高、參數(shù)選擇的不合理、重合度太低、齒輪結(jié)構(gòu)的不合理等。在工作過程中齒輪的傳動(dòng)會(huì)引起兩個(gè)接觸面之間的摩擦，這是典型的滾動(dòng)摩擦，不過前提是以圓柱齒輪傳動(dòng)的原理為前提。純滾動(dòng)摩擦理論可行但實(shí)際并不存在。漸開線的運(yùn)動(dòng)形式是一種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，它包括滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)和滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。實(shí)際工況中，受到摩擦的齒輪面與不同直線連接的曲線比較類似，應(yīng)為摩擦和撞擊無法消除，最后導(dǎo)致的結(jié)果就是噪音和振動(dòng)。

3 290馬力軌道車換向分動(dòng)箱在設(shè)計(jì)過程中主要問題的解決方法

（1）設(shè)計(jì)一種新型的軌道車換向分動(dòng)箱結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)的換向分動(dòng)箱差速器，包含固定連接的前殼體和后殼體，在前殼體內(nèi)設(shè)有前半軸，前半軸外端設(shè)有連接凸緣件，后殼體內(nèi)設(shè)有后半軸，后半軸外端也設(shè)有連接凸緣件。前殼體固定有圓柱斜齒輪，前殼體和后殼體之間設(shè)有十字軸，十字軸安裝有四只行星齒輪，四只行星齒輪與安裝在前、后半軸的半軸齒輪相嚙合，其特征在于后半軸內(nèi)軸端設(shè)有內(nèi)孔，內(nèi)孔中差速器由兩個(gè)或四個(gè)圓錐行星齒輪、行星齒輪軸、兩個(gè)圓錐半軸齒輪和左右差速器殼等組成。

設(shè)有圓柱滾子軸承外圈，十字軸也設(shè)有中心孔，前半軸的一端設(shè)有圓柱滾子軸承，前半軸的該端穿過十字軸中心孔并伸入后半軸內(nèi)孔中的圓柱滾子軸承外圈。這樣，前后半軸通過該圓柱滾子軸承取得了支撐點(diǎn)，消除了前后半軸低頭的現(xiàn)象。由于消除了前后半軸低頭現(xiàn)象，行星齒輪與半軸齒輪處于合理的嚙合狀態(tài)，可完全避免行星齒輪與十字軸燒損產(chǎn)生。同時(shí)，前后軸的油封擋沒有了徑向跳動(dòng)，克服了輸出端泄漏油的想象。因此，本設(shè)計(jì)可以克服原差速器容易燒損及漏油的現(xiàn)象，保證了運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量，同時(shí)未帶來成本上的過多投入，也未改變原裝配工藝，非常方便有效，切實(shí)可行。

（2）修正漸開線圓柱齒輪重合度，另一方面修改齒輪參數(shù)可以降低傳動(dòng)噪音

第一，漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)的重合度，為確保連續(xù)性，穩(wěn)定性和負(fù)載能力和抗彎能力的一個(gè)重要指標(biāo)，提高重合度可以減少的影響，當(dāng)齒輪嚙合，從而降低噪聲。第二，齒輪模數(shù)是齒輪的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，而且還產(chǎn)生齒輪噪聲的主要因素。當(dāng)一對齒輪，齒輪相互嚙合的彎曲應(yīng)力之間的關(guān)系，所以齒輪輪齒彎曲彈性變形時(shí)的齒嚙合通過彈性齒的彈性變形和恢復(fù)原來的狀態(tài)，從而產(chǎn)生噪音，抗彎強(qiáng)度和彈性模量的齒輪和比例，所以我選擇了對模數(shù)齒輪噪聲直接的影響。第三，齒輪齒形的變化會(huì)引起噪聲寬度的變化。由于不同的齒寬，不同程度的能量衰減，大齒輪齒的接觸點(diǎn)和線，這是更好的能量衰減性能訂婚，噪音也低。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉惟信編著.汽車車橋設(shè)計(jì)[M]. 清華大學(xué)出版社， 2004.

[2] 嚴(yán)雋耄主編.車輛工程[M]. 中國鐵道出版社， 1999.