机车传动机构设计

单湘波

摘 要：介绍了内燃机车传动机构设计方法和设计步骤

关键词：传动机构；设计输入；设计步骤；方案设计；技术设计；施工设计；设计输出

1 传动机构结构、原理、功能、用途介绍

机车辅助传动系统采用机械传动、液压传动及电机驱动三种型式，它的作用是起动柴油机，并在机车运用中驱动辅助机械及电气设备进行工作。传动机构是辅助传动系统中的机械传动部分：柴油机起动时，由蓄电池向起动发电机供电，通过变速箱、万向轴带动柴油机起动；柴油机起动后通过变速箱万向轴直接驱动发电机和辅助发电机。传动机构主要由变速箱、万向轴、弹性联轴节等部件组成。

2 设计输入

2.1 设计目标（功能、性能指标、标准要求（分析不同的标准））

性能要求：

1）起动工况下，在规定时间内带动柴油机达到规定转速能够顺利起动；

2）额定工况下，能够满足各负载的工作要求；

3）用户其他要求。

2.2 通常适用的工作环境（温度、海拔、振动、噪声、电磁兼容等）

一般情况下，工作环境温度范围为-40℃至+80℃。

2.3 结构（外形尺寸、重量要求、常用规格的数据）

结构尺寸、重量满足机车总体尺寸要求。

2.4 接口要求（包括机械接口、电气接口等）

机械接口：1.变速箱与柴油机接口要求

2.变速箱与负载（启动电机、通风机等）接口要求

3设计步骤

3.1明确设计输入

1）柴油机额定转速，启动扭矩

2）启动电机转速，最大启动力矩，功率

3）其他负载（辅发电机、通风机、空压机等）额定转速，功率

3.2方案设计

根据设计输入及总体布置设计传动机构方案，设计传动机构结构简图，此阶段可能有多个可行方案，需与总体设计师及其他相关分管设计师沟通协调，选定最优方案。

3.3技术设计

技术设计阶段目标是产生总装配草图及各个部件装配草图。通过草图设计确定各个部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各个部件之间的连接。同时，对一些重要零部件进行校核，根据校核结果反复修改零部件的结构和尺寸。

传动机构主要部件设计或选型为：

1）变速箱设计或选型

2）万向轴及弹性联轴器选型

3）变速箱及电机安装座设计

4）防护罩设计

3.4施工设计

这个阶段主要目标时将技术设计阶段的总装配草图、部件装配草图、零部件草图进行细化，绘制出完整的零件工作图、部件装配图和总装图。绘制图纸完成后按流程进行会签入库。

3.5技术文件编制

编制设计说明书、技术协议、试验大纲、维保手册等技术文件，列出首件评审清单、外购件清单、长周期部件清单、备品备件清单等。

3.6制造和测试

完成传动机构各个部件制造及采购，然后进行组装。对一些重要零部件进行性能测试，保证系统正常运行。主要包括以下部分：

1）变速箱组装和试验

2）负载（启动电机、通风机等）安装

2）轴系安装

3）扭振测试

4）其他零部件安装

3.7运用考核

机车装车完成后进行运用考核，测试传动性能。

4设计方法

4.1 零部件（包括标准件）、材料选用的规定以及适用的热处理建议

万向轴、弹联根据产品样本和铁标进行选用。齿轮、轴齿轮及传动轴等所用材料应符合GB/T 699、GB/T 1176、GB/T 3077、GB/T 5233、GB/T 9439、GB/T 11352的规定，并按图纸要求进行热处理。箱体的材料不应低于GB/T 9439-1988规定的HT250。

4.2 采用的设计计算方法

1）拟定传动机构简图

拟定传动简图时，应对柴油机类型及特性、工作机（发电机、通风机、空压机等）的职能与运动性质、各类传动的特性、生产和使用等作充分了解，然后根据各类传动特点，考虑受力、尺寸大小、制造、经济、使用和维护方便等，拟定不同方案，并加以分析、对比，择优而定，使拟定的传动方案满足简单、紧凑、经济和高效等要求。

2）发电机选择

根据工作负载输出功率选择合适的发电机。发电机负载主要包括冷却风扇电机、通风机电机等。

Pd=Pw/η

Pd——发电机所需功率

Pw——工作机所需功率

η——工作机到发电机总效率

发电机额定功率Pm≥Pd

3）万向轴、弹联选型计算方法

对于连接柴油机和万向轴的弹联来说，在任何许可工作温度下，联轴器的额定扭矩必须大于等于柴油机的启动扭矩和额定工况下传递的扭矩。

4.3变速箱设计计算方法

齿轮的设计应符合GB/T 1356、GB/T 1357、GB/T 10089、GB/T 10095的要求。齿轮的设计计算参照标准GB/T 3480。

5设计输出（图纸、计算书、采购规范、维保要求、操作规范、易损易耗件清单等）

5.1主要包括设计图样和计算书两部分，必要时须编写试验大纲，对变速箱进行一系列的试验与验证。设计资料应进行归档。

参考文献

1.濮良贵.《机械设计》，西北工业大学出版；

2.成大先.《机械设计手册》