自主跨座式单轨动车齿轮箱设计

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1、自主跨座式单轨动车齿轮箱设计摘要：跨座式单轨交通车辆转向架是支撑车体的设备，而齿轮箱总成又是单轨列车转向架上的关键部件之一。合理设计单轨齿轮箱结构对转向架性能具有极其重耍的影响。文章主耍介绍了我公司与青岛四方车辆厂合作研发的跨座式单轨动车齿轮箱的结构设计特点。关键词：单轨齿轮箱；箱体；润滑；密封根据跨座式单轨车辆动力布置形式，单轨齿轮箱分为动车齿轮箱和拖车齿轮箱，动车齿轮箱与拖车齿轮箱主要区别在于是否带有输入驱动部件。动车齿轮箱总成将驱动电机输出的动力，通过减速增矩后传递给走行系统，是确保车辆正常行驶的关键传动装置。受制于单轨转向架紧凑的布置空间

2、，制动盘和制动卡钳需设计在齿轮箱上，因此即使是拖车车辆，也带冇拖车齿轮箱。1齿轮箱特点概述跨座式单轨车辆运行的轨道为一条宽为850mm的轨道梁，转向架为骑跨在轨道上的结构方式，基于这种特点，齿轮箱只能与驱动电机、联轴节一同布置于转向架外侧布置在轨道左右两侧，且采用全悬挂布置形式。齿轮箱与驱动轴呈垂直布置，这就需要引入一对伞齿轮，将动力方向改变。此布置形式，具有结构简单、占用空间少、在线维护便利等特点。此外，跨座式单轨齿轮箱具有正反向行驶概率相等的特点。也就是说,如果车辆以正向行驶时，伞齿轮会因轴向力而产生斥力，反之则两齿轮会紧并有导致卡死造成传动

3、失效的可能。因此，在齿轮箱方案设计时，可通过增加箱体轴承座的支撑刚性、增大轴承的接触角、加大轴承规格等方法加以解决。在保证伞齿轮啮合吃色的同时，也需保证齿轮的侧隙。而不同于一般地铁齿轮箱的运营环境，跨座式单轨车辆车休在转向架横向外侧设有防护板。这种较密闭的结构空间会影响齿轮箱总成的通风及散热。因此，只有合理设计齿轮箱?韧猜拷節梗?才能满足这样苛刻的运营环境要求。2齿轮箱结构设计动车单轨齿轮箱总成主要由上下箱体、输入（伞）齿轮，中间齿，输出齿轮、7套轴承和润滑系统、密封系统及附件等组成，各零部件和功能系统之间相辅相成，互相配合，形成了整个齿轮箱系统

4、。图1是动车单轨齿轮箱外形图。表1是动车单轨齿轮箱主要牵引技术参数。2.1箱体设计齿轮箱箱体除了承受输出扭矩的反作用力，保证齿轮具有良好的啮合精度以外，还作为一个密闭空间，为齿轮、轴承提供充分的润滑渠道。齿轮箱箱体采用水平卧式剖分结构，中分面采用6个M20内六角螺钉将上下箱体紧密结合。输入轴线与中间轴线呈90。正交布置，中间轴线与输出轴线互相平行。上箱体通过输出法兰面的12个M20的双头螺柱及六角头螺母固定在构架上。全悬挂安装形式意味着箱体应具有足够的刚性，走行轮的持续振动冲击要求箱体材料应具有充分的冲击韧性。而球墨铸铁EN-GJS-400-18

5、-LT材料完全满足单轨动车齿轮箱箱体需求。表2是EN-GJS-400-18-LT材料机械性能。经过ANSYS有限元分析，箱体外表面设有合适的筋板，此设计一方面可以加强箱体的刚度，另一方面便于箱休快速散热。此外，箱体还具有以下几个特点：（1）输出轴承座采用整体式形式，保证上箱体具有足够的刚性；（2）上箱体顶部设有输出大齿轮观察孔盖和中间轴视孔盖，且注油口位于中间轴视孔盖上，便于在线注油和检查齿轮箱内部情况；（3）下箱体底部平整,便于齿轮箱装配和运输摆放；（4）下箱体设有油位观察窗和排油堵，呈止交布置，便于注、放油时油位观察；（5）箱体内部设有合适的

6、刮油板、油道、集油槽及加强筋等，为保证齿轮、轴承有充分的润滑。2.2齿轮设计齿轮传动的好坏直接影响着齿轮箱传动效率、传动精度，是车辆正常驱动的关键因素。动车齿轮箱采用两级齿轮传动，第一级为正交螺旋弧齿锥齿轮传动，第二级为渐开线圆柱斜齿轮传动。动力输出是通过渐开线花键与驱动轴连接，将输出轴驱动扭矩传递到驱动轴上，驱动走行轮转动。螺旋锥齿轮和圆柱斜齿轮材料根据强度计算结果和工艺实际情况，均采用18CrNiMo7-6材质，符合EN10084标准要求。齿廓表曲经过渗碳淬火热处理工艺，齿面硬度达58〜64IIRC。为了提高齿轮啮合精度，降低噪声,齿轮需经过

7、MASTA软件模拟计算修形量，经蘑削修形，齿轮精度达到IS01328标准的6级精度要求。锥齿轮疲劳强度计算符合IS010300标准要求，而圆柱斜齿轮疲劳强度计算符合IS06336标准要求。2.3轴承设计输入主动锥齿轮轴采用悬臂支撑形式，由两个圆柱滚子轴承和一个四点球轴承作支撑，此轴承配置结构便于安装和调试。中间轴采用简支梁式支撑，两个圆锥滚子轴承分别布置在两端。由于制动盘安装在中间轴上，轴承寿命计算时，需考虑制动扭矩的影响。输出轴轴承配置形式与屮间轴相同。轴承寿命计算符合IS0281标准要求，设计寿命达250万公里。2.4润滑设计跨座式单轨车辆具

8、有爬坡能力强、转弯半径小等特点，这就意味着单轨动车齿轮箱相对于地铁齿轮箱來说，齿轮箱的倾角更大，对齿轮箱润滑和密封耍求耍更严格。因此，齿