重型轨道车车轴齿轮箱选型及设计

120Km/h重型轨道车车轴齿轮箱选型设计与制造

王勇涛1

（南车洛阳机车有限公司, 洛阳河南471002）

摘要：二级车轴齿轮箱由一对锥齿轮及一对圆柱齿轮构成，先锥齿轮后圆柱齿轮和先圆柱齿轮后锥齿轮均能将万向轴的功率经过90°的改变传递给机车轮对。从车轴齿轮箱结构、锥齿轮转速、锥齿轮扭矩、系统传动的平稳性等方面阐述了120Km/h重型轨道车轴齿轮箱的选型。指出先圆柱齿轮后锥齿轮型车轴齿轮箱是120Km/h重型轨道车更好的选择，并介绍了该型车轴齿轮箱的设计。

关键词：锥齿轮平稳性转速设计选型

中图分类号：文献标识码：

the type selection design and manufacture of the optimal configuration of wheelset of the 120Km/h heavy-duty vehicle

Wang Yong Tao

（CSR Luoyang Locomotive Cop. Ltd. ,luoyang henan china,471002 china）

Abstract: A second-level wheelset gear box is consisted of a pair of bevel gears at first level and a pair of cylindrical gears at second level or vice versa, that is, first level is cylindrical gears and then second level bevel gears, which transmit the power from cardan shaft's through a change of 90°to the wheel of locomotive. The structure design of wheelset for the 120Km/h heavy-duty vehicle is formulated in this article from the aspects of the structure of gear box body,

1王勇涛（1983.10--），男，河南濮阳人，助理工程师

calculation method of rotational speed and transfer torque of bevel gears, system transmission's stability and so on. And pointed out that the optimal configuration of wheelset of the 120Km/h heavy-duty vehicle is that cylindrical gears is at first level and then bevel gear at second level and introduced the consideration in design of this wheelset gear box's.

key word: Bevel gear Stability Rotational speed Design Type selection

1.前言

随着我国铁路《中长期铁路网规划》的逐步实施，高速、重载已成为我国铁路发展的主要特点。运输条件的变化加剧了轨道结构形式的变化，使线路运输和维修的矛盾愈加突出，因此只有开发研制适合于牵引的高速重型轨道车，才能缩短天窗时间并保证线路维修作业的需求，提高线路维修质量和施工效率。

在综合分析铁路发展的相关政策、市场产品结构和本公司的实际情况，我们决定研制120km/h高速重型轨道车，车轴齿轮箱选型及设计也随之提上议程。

先圆柱齿轮后圆锥齿轮型二级车轴齿轮箱和先圆锥齿轮后圆柱齿轮型二级车轴齿轮箱均能将液力传动箱输出扭矩经过90°改变传递给机车轮对，这两种结构的车轴齿轮箱在机车上都有采用。

先锥齿轮后圆柱齿轮型二级车轴齿轮箱锥齿轮转速高，扭矩较小，可以有效地提高锥齿轮的使用寿命。此外，该型车轴齿轮箱还可以有效地减小锥齿轮受到

来自车轮与钢轨的冲击的影响。该型车轴齿轮箱结构成熟、可靠，在NY

6、NY

7

型液力传动内燃机车中运用情况良好，性能稳定。

先圆柱齿轮后圆锥齿轮型二级车轴齿轮箱锥齿轮转速低，扭矩较大，因此锥齿轮的加工精度和齿面粗糙度要求较低，在锥齿轮工艺质量得不到保证的情况下，仍能有良好的传动平稳性。该型车轴齿轮箱在北京型内燃机车中应用已久，反应良好。

2008年底，先圆柱齿轮后圆锥齿轮型车轴齿轮箱的设计方案通过评审，2009年4月完成了该型车轴齿轮箱的设计。下面对该型车抽齿轮箱的选型及设计作以介绍。

2.先圆锥齿轮后圆柱齿轮型车轴齿轮箱和先圆柱齿轮后圆锥齿轮型车轴齿轮箱结构性能比较

2.1.1先圆锥齿轮后圆柱齿轮型车轴齿轮箱

先圆锥齿轮后圆柱齿轮型车轴齿轮箱示意图

1——轮对； 2——车轴齿轮箱； 3——液力传动箱先圆锥齿轮后圆柱齿轮型车轴齿轮箱将液力传动箱输出扭矩经过万向轴输入车轴齿轮箱第一轴，第一轴锥齿轮与第二轴锥齿轮啮合，将第一轴功率经过90°改变传递给第二轴，第二轴直齿轮与第三轴直齿轮啮合，将第二轴功率传递给第三轴，即传递给轮对驱动轴，从而驱动轮对运转。

2.1.2先圆柱齿轮后圆锥齿轮型车轴齿轮箱

先圆柱齿轮后圆锥齿轮型车轴齿轮箱示意图

1——轮对； 2——车轴齿轮箱； 3——液力传动箱先圆柱齿轮后圆锥齿轮型车轴齿轮箱将液力传动箱输出扭矩经过万向轴输入车轴齿轮箱第一轴，第一轴圆柱齿轮与第二轴圆柱齿轮啮合，将第一轴功率传递给第二轴，第二轴圆锥齿轮与第三轴圆锥齿轮啮合，将第二轴功率经过90°改变传递给第三轴，即传递给轮对驱动轴，从而驱动轮对运转。

2.2结构比较

先圆柱齿轮后锥齿轮车轴齿轮箱锥齿轮直接落座于轮对车轴上，锥齿轮会直接受到车轮与钢轨的冲击影响；而先锥齿轮后圆柱齿轮车轴齿轮箱锥齿轮落座于与液力传动箱输出端连接的轴上，这样就可以减小锥齿轮受到车轮与钢轨冲击的影响。由于锥齿轮对工作条件比较敏感，因此，从结构上来说先锥齿轮后圆柱齿轮型车轴齿轮箱较优。

2.3性能比较

圆柱齿轮用于平行轴传动，齿轮啮合与退出时沿着齿宽同时进行，容易产生冲击，振动和噪音，因此圆柱齿轮一般用在传动负荷不大与稳定性要求不高的机械中，（一般模数都不超过4）。120Km/h重型轨道车主要用于铁道维护，牵引载荷较小，两种车轴齿轮箱都可以满足要求。

按照选型液力传动箱输出转速与重型轨道车速度得出：车轴齿轮箱的减速比大致为3.0，在60Km/h、90Km/h、120Km/h运行过程中，圆锥齿轮的转速：

先圆柱齿轮后锥齿轮

先锥齿轮后圆柱齿轮

由上表可知，当重型轨道车运行速度达到120Km/h时，先锥齿轮后圆