機車傳動機構(gòu)設(shè)計

單湘波

摘 要：介紹了內(nèi)燃機車傳動機構(gòu)設(shè)計方法和設(shè)計步驟

關(guān)鍵詞：傳動機構(gòu)；設(shè)計輸入；設(shè)計步驟；方案設(shè)計；技術(shù)設(shè)計；施工設(shè)計；設(shè)計輸出

1 傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)、原理、功能、用途介紹

機車輔助傳動系統(tǒng)采用機械傳動、液壓傳動及電機驅(qū)動三種型式，它的作用是起動柴油機，并在機車運用中驅(qū)動輔助機械及電氣設(shè)備進行工作。傳動機構(gòu)是輔助傳動系統(tǒng)中的機械傳動部分：柴油機起動時，由蓄電池向起動發(fā)電機供電，通過變速箱、萬向軸帶動柴油機起動；柴油機起動后通過變速箱萬向軸直接驅(qū)動發(fā)電機和輔助發(fā)電機。傳動機構(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)計輸入

2.1 設(shè)計目標（功能、性能指標、標準要求（分析不同的標準））

性能要求：

1）起動工況下，在規(guī)定時間內(nèi)帶動柴油機達到規(guī)定轉(zhuǎn)速能夠順利起動；

2）額定工況下，能夠滿足各負載的工作要求；

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、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、重量滿足機車總體尺寸要求。

2.4 接口要求（包括機械接口、電氣接口等）

機械接口：1.變速箱與柴油機接口要求

2.變速箱與負載（啟動電機、通風機等）接口要求

3設(shè)計步驟

3.1明確設(shè)計輸入

1）柴油機額定轉(zhuǎn)速，啟動扭矩

2）啟動電機轉(zhuǎn)速，最大啟動力矩，功率

3）其他負載（輔發(fā)電機、通風機、空壓機等）額定轉(zhuǎn)速，功率

3.2方案設(shè)計

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

3.3技術(shù)設(shè)計

技術(shù)設(shè)計階段目標是產(chǎn)生總裝配草圖及各個部件裝配草圖。通過草圖設(shè)計確定各個部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各個部件之間的連接。同時，對一些重要零部件進行校核，根據(jù)校核結(jié)果反復(fù)修改零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸。

傳動機構(gòu)主要部件設(shè)計或選型為：

1）變速箱設(shè)計或選型

2）萬向軸及彈性聯(lián)軸器選型

3）變速箱及電機安裝座設(shè)計

4）防護罩設(shè)計

3.4施工設(shè)計

這個階段主要目標時將技術(shù)設(shè)計階段的總裝配草圖、部件裝配草圖、零部件草圖進行細化，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行會簽入庫。

3.5技術(shù)文件編制

編制設(shè)計說明書、技術(shù)協(xié)議、試驗大綱、維保手冊等技術(shù)文件，列出首件評審清單、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

完成傳動機構(gòu)各個部件制造及采購，然后進行組裝。對一些重要零部件進行性能測試，保證系統(tǒng)正常運行。主要包括以下部分：

1）變速箱組裝和試驗

2）負載（啟動電機、通風機等）安裝

2）軸系安裝

3）扭振測試

4）其他零部件安裝

3.7運用考核

機車裝車完成后進行運用考核，測試傳動性能。

4設(shè)計方法

4.1 零部件（包括標準件）、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)品樣本和鐵標進行選用。齒輪、軸齒輪及傳動軸等所用材料應(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)計計算方法

1）擬定傳動機構(gòu)簡圖

擬定傳動簡圖時，應(yīng)對柴油機類型及特性、工作機（發(fā)電機、通風機、空壓機等）的職能與運動性質(zhì)、各類傳動的特性、生產(chǎn)和使用等作充分了解，然后根據(jù)各類傳動特點，考慮受力、尺寸大小、制造、經(jīng)濟、使用和維護方便等，擬定不同方案，并加以分析、對比，擇優(yōu)而定，使擬定的傳動方案滿足簡單、緊湊、經(jīng)濟和高效等要求。

2）發(fā)電機選擇

根據(jù)工作負載輸出功率選擇合適的發(fā)電機。發(fā)電機負載主要包括冷卻風扇電機、通風機電機等。

Pd=Pw/η

Pd——發(fā)電機所需功率

Pw——工作機所需功率

η——工作機到發(fā)電機總效率

發(fā)電機額定功率Pm≥Pd

3）萬向軸、彈聯(lián)選型計算方法

對于連接柴油機和萬向軸的彈聯(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的啟動扭矩和額定工況下傳遞的扭矩。

4.3變速箱設(shè)計計算方法

齒輪的設(shè)計應(yīng)符合GB/T 1356、GB/T 1357、GB/T 10089、GB/T 10095的要求。齒輪的設(shè)計計算參照標準GB/T 3480。

5設(shè)計輸出（圖紙、計算書、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)計圖樣和計算書兩部分，必要時須編寫試驗大綱，對變速箱進行一系列的試驗與驗證。設(shè)計資料應(yīng)進行歸檔。

參考文獻

1.濮良貴.《機械設(shè)計》，西北工業(yè)大學(xué)出版；

2.成大先.《機械設(shè)計手冊》