機車傳動機構設計

單湘波

摘 要：介紹了內燃機車傳動機構設計方法和設計步驟

關鍵詞：傳動機構；設計輸入；設計步驟；方案設計；技術設計；施工設計；設計輸出

1 傳動機構結構、原理、功能、用途介紹

機車輔助傳動系統采用機械傳動、液壓傳動及電機驅動三種型式，它的作用是起動柴油機，并在機車運用中驅動輔助機械及電氣設備進行工作。傳動機構是輔助傳動系統中的機械傳動部分：柴油機起動時，由蓄電池向起動發電機供電，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動發電機和輔助發電機。傳動機構主要由變速箱、萬向軸、彈性聯軸節等部件組成。

2 設計輸入

2.1 設計目標（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，在規定時間內帶動柴油機達到規定轉速能夠順利起動；

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 通常適用的工作環境（溫度、海拔、振動、噪聲、電磁兼容等）

一般情況下，工作環境溫度范圍為-40℃至+80℃。

2.3 結構（外形尺寸、重量要求、常用規格的數據）

結構尺寸、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設計步驟

3.1明確設計輸入

1）柴油機額定轉速，啟動扭矩

2）啟動電機轉速，最大啟動力矩，功率

3）其他負載（輔發電機、通風機、空壓機等）額定轉速，功率

3.2方案設計

根據設計輸入及總體布置設計傳動機構方案，設計傳動機構結構簡圖，此階段可能有多個可行方案，需與總體設計師及其他相關分管設計師溝通協調，選定最優方案。

3.3技術設計

技術設計階段目標是產生總裝配草圖及各個部件裝配草圖。通過草圖設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，根據校核結果反復修改零部件的結構和尺寸。

傳動機構主要部件設計或選型為：

1）變速箱設計或選型

2）萬向軸及彈性聯軸器選型

3）變速箱及電機安裝座設計

4）防護罩設計

3.4施工設計

這個階段主要目標時將技術設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技術文件編制

編制設計說明書、技術協議、試驗大綱、維保手冊等技術文件，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設計方法

4.1 零部件（包括標準件）、材料選用的規定以及適用的熱處理建議

萬向軸、彈聯根據產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符合GB/T 699、GB/T 1176、GB/T 3077、GB/T 5233、GB/T 9439、GB/T 11352的規定，并按圖紙要求進行熱處理。箱體的材料不應低于GB/T 9439-1988規定的HT250。

4.2 采用的設計計算方法

1）擬定傳動機構簡圖

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

2）發電機選擇

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

Pd=Pw/η

Pd——發電機所需功率

Pw——工作機所需功率

η——工作機到發電機總效率

發電機額定功率Pm≥Pd

3）萬向軸、彈聯選型計算方法

對于連接柴油機和萬向軸的彈聯來說，在任何許可工作溫度下，聯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變速箱設計計算方法

齒輪的設計應符合GB/T 1356、GB/T 1357、GB/T 10089、GB/T 10095的要求。齒輪的設計計算參照標準GB/T 3480。

5設計輸出（圖紙、計算書、采購規范、維保要求、操作規范、易損易耗件清單等）

5.1主要包括設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。設計資料應進行歸檔。

參考文獻

1.濮良貴.《機械設計》，西北工業大學出版；

2.成大先.《機械設計手冊》