毕业答辩-轨道车辆齿轮箱设计

轨道车辆齿轮箱结构设计及分析答辩人：导师：专业：研究课题的主要内容01总结03研究课题背景及意义齿轮箱零件选用0204主要内容1第部分研究课题背景及意义研究课题背景及意义01

目前我国主要有3家公司制造轨道车辆齿轮箱：南京高精齿轮有限公司，重庆轨道车辆齿轮箱有限责任公司，杭州前进轨道车辆齿轮箱集团。其中，前两家公司占据了将近70％市场份额。对于现行主流的以轨道车机组，国内的几十家生产厂商绝大多数采用的部是引进国外的成熟技术。由于传递的功率大，对增速齿轮传动的可靠性和寿命要求非常高．因而增速齿轮的设计成为轨道车机组的瓶颈，是整个轨道车机组稳定运行的关键。从目前的情况来看，轨道车辆齿轮箱市场可发展空间广阔，轨道车辆齿轮箱驱动式轨道车机组仍是市场主流。

研究课题背景及意义01

与其它工业轨道车辆齿轮箱相比由于轨道车辆齿轮箱安装在距地面几十米甚至一百多米高的狭小机舱内其本身的体积和重量对机舱、塔架、基础、机组风载、安装维修费用等都有重要影响因此，减小外形尺寸和减轻重量显得尤为重要。同时，由于维修不便、维修成本高通常要求轨道车辆齿轮箱的设计寿命为20年对可靠性的要求也极其苛刻。由于尺寸和重量与可靠性往往是一对不可调和的矛盾，因此轨道车辆齿轮箱的设计制造往往陷入两难的境地。研究轨道交通齿轮箱的设计有重要意义。2第部分研究课题的主要内容

研究课题的主要内容021、轨道车辆齿轮箱结构设计。2、依据某型轨道车所要求的技术匹配参数，选择适当的齿轮传动方案，在此基础上进行传动比分配与各级传动参数如模数、齿数、螺旋角等的确定。通过对运动副的受力分析，依照相关标准进行静强度校核。3第部分齿轮箱设计

齿轮箱的加工及工艺03LOGO1.轨道车辆齿轮箱箱体的铸造毛坯首先必须进行退火和时效处理，以消除内应力。清砂后喷丸处理，然后喷涂防锈漆。

2.小批量生产时，钳工划线作为加工装卡时找正的基准。大批量生产采用特制的卡具，保证各个加工面加工余量分配均匀，避免出现局部缺肉造成废品。3.将轨道车辆齿轮箱箱体毛坯的剖分面法兰面向上吊装在立式轨道车的转盘上，找正后卡紧。安图样要求车出法兰孔、断面及剖分法兰孔在一条轴线上的所有孔、断面和内圆面。

4.在大型数控钻镗铣床上采用中心轴定位卡紧方式进行装夹，加工出剖分面法兰孔、浮动安装耳环孔及与中心孔不在一条轴线上的其他全部孔。5.更换卡具，轨道车辆齿轮箱箱体剖分面向下采用一面亮销定位的方式装夹，使用大型数控钻镗铣床加工出箱体前、后端面及其端盖安装孔。

齿轮箱的加工及工艺03LOGO6.大型数控钻镗铣床工作台旋转90，加工出箱体侧面窗口平面及其压盖安装孔。轨道车辆齿轮箱上所有安装螺栓孔的位置精度不允许大于0.2（螺栓孔直径-螺栓直径）mm。

7.机械加工完成后、全部外露表面应喷涂防护漆，涂层应薄厚均匀，表面平整、光滑、颜色均匀一致。8.全部加工完后进行清洗，箱体不得有渗油及漏油现象，检验合格后入库。轴类零件加工03LOGO1）轴类零件采用锻造方法制取毛坯，可获得良好的锻造组织纤维和相应的力学性能，其力学性能应符合GB/T3077-1999、JB/T6395-1992、JB/T6396-2006的规定。合理的预热处理以及中间和最终热处理工艺，保证了材料的综合力学性能达到设计要求。2）轴类零件使用大型轨道车或者大型数控轨道车进行机械加工，然后加工键槽及法兰孔等部位。3）轴类零件的热处理。一般没有滑动表面的轴使用中碳钢或中碳合金钢必须进行调质处理。调质后的硬度为32-36HRC。有滑动表面的轴，若使用中碳钢或中碳合金钢应进行表面淬火，表面淬火应优先选用高频感应加热淬火工艺。高频感应加热淬火后的硬度为50-56HRC淬硬层的深度不应小于轴颈尺寸的2%；若使用低碳钢或低碳合金钢应进行渗碳处理。渗碳层的深度不应小轴颈尺寸的2%；淬火后的硬度为58-62HRC。4）轴类零件的热处理后，轴上各个配合部分的轴颈需要进行磨削加工、以修正热处理变形，同时轴颈使尺寸达到配合精度要求

齿轮箱的结构设计03LOGO轴转矩计算与校核

齿轮箱的结构设计03LOGO齿轮强度计算与校核根据圆柱齿轮强度的简化计算方法，可列出齿轮模数m与弯曲应力之间有如下关系：式中Tj——计算载荷，N∙mm；Kσ——应力集中系数，直齿齿轮取1.65；Kf——摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，被动齿轮取0.9；

——齿轮齿数；Kc——齿宽系数，直齿齿轮取4.4~7.0；y——齿形系数，见图。齿高系数f相同、节点处压力角不同时：，，，；压力角相同、齿高系数为0.8时，；

——轮齿弯曲应力，当时，直齿齿轮的许用应力400~850MPa。前进挡齿轮弯曲强度校核已知参数：m=1.75mmz1=18z2=88Kc=7.0,差齿形系数图，代入公式可得

=795.10MPa≤850MPa=612.03MPa≤850MPa所以满足设计要求由以上计算可知，倒档齿轮也为直齿圆柱齿轮。由计算式可知，倒档齿轮也满足设计要求

齿轮箱的结构设计03LOGO轮齿接触应力计算

式中：—轮齿的接触应力（MPa）；Tg—计算载荷（N.mm）；d—节圆直径(mm)；α—节点处压力角（°）；E—齿轮材料的弹性模量（MPa）；b—齿轮接触的实际宽度(mm)；

=sinα=sinα根据齿轮的相应参数，代入上式可得

=1679.41MPa≤1900~2000MPa=1073.62MPa≤1900~2000MPa=1299.62MPa≤1900~2000MPa需用应力为1900~2000MPa由以上计算可知，前进挡和倒挡齿轮的轮齿接触应力均满足要求。综上可知，变速器齿轮的设计满足设计要求3第部分总结总结041.对于轨道车辆齿轮箱传动方案的确定，在综合圆柱传动与平行轴传动对比以及一级圆柱齿轮带动两级圆柱齿轮与两级圆柱齿轮带动一级圆柱齿轮的优点的基础上，选用两级圆柱派生型传动方案。在两级圆柱传动中，采用简单易行的直齿轮浮动的均载机构。依据轨道车的技术指标与要求，计算确定了轨道车辆齿轮箱各级齿轮参数。依据标准，对齿面接触齿根弯曲进行了静强度校核，结果符合安全要求。2.对于传动系统各部件进行UG画图；从增速箱整体考虑，对其内部稳定性，润滑等方面进行分析，对增速箱内轴承的选取，润滑方案的设计等进行完善。由于本人水平、时间和条件的限制，上述研究尚有不完善之处，还有不少工作尚待进一步研究，主要有：1)对轨道车辆齿轮箱变载荷的处理中，疲劳损伤理论的完善是比较重要而紧迫的问题，而目前的损伤理论并不能准确反映实际情况，需要对积累疲劳损伤理