機(jī)車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

單湘波

摘 要：介紹了內(nèi)燃機(jī)車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)步驟

關(guān)鍵詞：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)輸入；設(shè)計(jì)步驟；方案設(shè)計(jì)；技術(shù)設(shè)計(jì)；施工設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)輸出

1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、原理、功能、用途介紹

機(jī)車輔助傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種型式，它的作用是起動(dòng)柴油機(jī)，并在機(jī)車運(yùn)用中驅(qū)動(dòng)輔助機(jī)械及電氣設(shè)備進(jìn)行工作。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是輔助傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)部分：柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)，由蓄電池向起動(dòng)發(fā)電機(jī)供電，通過變速箱、萬向軸帶動(dòng)柴油機(jī)起動(dòng)；柴油機(jī)起動(dòng)后通過變速箱萬向軸直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由變速箱、萬向軸、彈性聯(lián)軸節(jié)等部件組成。

2 設(shè)計(jì)輸入

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)（功能、性能指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)要求（分析不同的標(biāo)準(zhǔn)））

性能要求：

1）起動(dòng)工況下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)帶動(dòng)柴油機(jī)達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速能夠順利起動(dòng)；

2）額定工況下，能夠滿足各負(fù)載的工作要求；

3）用戶其他要求。

2.2 通常適用的工作環(huán)境（溫度、海拔、振動(dòng)、噪聲、電磁兼容等）

一般情況下，工作環(huán)境溫度范圍為-40℃至+80℃。

2.3 結(jié)構(gòu)（外形尺寸、重量要求、常用規(guī)格的數(shù)據(jù)）

結(jié)構(gòu)尺寸、重量滿足機(jī)車總體尺寸要求。

2.4 接口要求（包括機(jī)械接口、電氣接口等）

機(jī)械接口：1.變速箱與柴油機(jī)接口要求

2.變速箱與負(fù)載（啟動(dòng)電機(jī)、通風(fēng)機(jī)等）接口要求

3設(shè)計(jì)步驟

3.1明確設(shè)計(jì)輸入

1）柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)扭矩

2）啟動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，最大啟動(dòng)力矩，功率

3）其他負(fù)載（輔發(fā)電機(jī)、通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等）額定轉(zhuǎn)速，功率

3.2方案設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)輸入及總體布置設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖，此階段可能有多個(gè)可行方案，需與總體設(shè)計(jì)師及其他相關(guān)分管設(shè)計(jì)師溝通協(xié)調(diào)，選定最優(yōu)方案。

3.3技術(shù)設(shè)計(jì)

技術(shù)設(shè)計(jì)階段目標(biāo)是產(chǎn)生總裝配草圖及各個(gè)部件裝配草圖。通過草圖設(shè)計(jì)確定各個(gè)部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各個(gè)部件之間的連接。同時(shí)，對(duì)一些重要零部件進(jìn)行校核，根據(jù)校核結(jié)果反復(fù)修改零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要部件設(shè)計(jì)或選型為：

1）變速箱設(shè)計(jì)或選型

2）萬向軸及彈性聯(lián)軸器選型

3）變速箱及電機(jī)安裝座設(shè)計(jì)

4）防護(hù)罩設(shè)計(jì)

3.4施工設(shè)計(jì)

這個(gè)階段主要目標(biāo)時(shí)將技術(shù)設(shè)計(jì)階段的總裝配草圖、部件裝配草圖、零部件草圖進(jìn)行細(xì)化，繪制出完整的零件工作圖、部件裝配圖和總裝圖。繪制圖紙完成后按流程進(jìn)行會(huì)簽入庫。

3.5技術(shù)文件編制

編制設(shè)計(jì)說明書、技術(shù)協(xié)議、試驗(yàn)大綱、維保手冊等技術(shù)文件，列出首件評(píng)審清單、外購件清單、長周期部件清單、備品備件清單等。

3.6制造和測試

完成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各個(gè)部件制造及采購，然后進(jìn)行組裝。對(duì)一些重要零部件進(jìn)行性能測試，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。主要包括以下部分：

1）變速箱組裝和試驗(yàn)

2）負(fù)載（啟動(dòng)電機(jī)、通風(fēng)機(jī)等）安裝

2）軸系安裝

3）扭振測試

4）其他零部件安裝

3.7運(yùn)用考核

機(jī)車裝車完成后進(jìn)行運(yùn)用考核，測試傳動(dòng)性能。

4設(shè)計(jì)方法

4.1 零部件（包括標(biāo)準(zhǔn)件）、材料選用的規(guī)定以及適用的熱處理建議

萬向軸、彈聯(lián)根據(jù)產(chǎn)品樣本和鐵標(biāo)進(jìn)行選用。齒輪、軸齒輪及傳動(dòng)軸等所用材料應(yīng)符合GB/T 699、GB/T 1176、GB/T 3077、GB/T 5233、GB/T 9439、GB/T 11352的規(guī)定，并按圖紙要求進(jìn)行熱處理。箱體的材料不應(yīng)低于GB/T 9439-1988規(guī)定的HT250。

4.2 采用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法

1）擬定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡圖

擬定傳動(dòng)簡圖時(shí)，應(yīng)對(duì)柴油機(jī)類型及特性、工作機(jī)（發(fā)電機(jī)、通風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等）的職能與運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、各類傳動(dòng)的特性、生產(chǎn)和使用等作充分了解，然后根據(jù)各類傳動(dòng)特點(diǎn)，考慮受力、尺寸大小、制造、經(jīng)濟(jì)、使用和維護(hù)方便等，擬定不同方案，并加以分析、對(duì)比，擇優(yōu)而定，使擬定的傳動(dòng)方案滿足簡單、緊湊、經(jīng)濟(jì)和高效等要求。

2）發(fā)電機(jī)選擇

根據(jù)工作負(fù)載輸出功率選擇合適的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)負(fù)載主要包括冷卻風(fēng)扇電機(jī)、通風(fēng)機(jī)電機(jī)等。

Pd=Pw/η

Pd——發(fā)電機(jī)所需功率

Pw——工作機(jī)所需功率

η——工作機(jī)到發(fā)電機(jī)總效率

發(fā)電機(jī)額定功率Pm≥Pd

3）萬向軸、彈聯(lián)選型計(jì)算方法

對(duì)于連接柴油機(jī)和萬向軸的彈聯(lián)來說，在任何許可工作溫度下，聯(lián)軸器的額定扭矩必須大于等于柴油機(jī)的啟動(dòng)扭矩和額定工況下傳遞的扭矩。

4.3變速箱設(shè)計(jì)計(jì)算方法

齒輪的設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB/T 1356、GB/T 1357、GB/T 10089、GB/T 10095的要求。齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3480。

5設(shè)計(jì)輸出（圖紙、計(jì)算書、采購規(guī)范、維保要求、操作規(guī)范、易損易耗件清單等）

5.1主要包括設(shè)計(jì)圖樣和計(jì)算書兩部分，必要時(shí)須編寫試驗(yàn)大綱，對(duì)變速箱進(jìn)行一系列的試驗(yàn)與驗(yàn)證。設(shè)計(jì)資料應(yīng)進(jìn)行歸檔。

參考文獻(xiàn)

1.濮良貴.《機(jī)械設(shè)計(jì)》，西北工業(yè)大學(xué)出版；

2.成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》