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跨坐式城市單軌交通驅動系統設計

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更新時間：2014-09-26
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跨坐式城市單軌交通驅動系統設計
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
第1章緒論 1
1.1跨坐式城市軌道交通的發展現狀和市場要求 1
1.2跨坐式城市軌道交通的發展方向 1
1.3基本參數 2
第2章跨坐式城市軌道車輛牽引驅動系統裝置 3
2.1牽引驅動系統的結構特點 3
2.2軌道車輛轉向架的基本作用和要求 3
第3章牽引驅動裝置總布置設計 5
3.1驅動裝置的設計原則 5
3.2驅動系統的方案選擇 7
3.3 減速器類型的選擇 8
3.3.1 基本參數 8
3.4牽引電機的選擇 8
3.4.1 選擇牽引電機的容量 9
3.4.2 查表選取牽引電動機 10
3.5確定傳動比以及傳動比的選擇 10
3.5.1總傳動比 10
3.5.2 傳動比的分配 10
3.6動力參數的計算 11
3.6.1各軸轉速 11
3.6.2各軸輸入功率 11
3.6.3各軸輸入轉矩 11
第4章齒輪的設計和計算 12
4.1高速級齒輪計算 12
4.1.1材料選擇 12
4.1.2選擇小齒輪齒數 12
4.1.3按齒面接觸強度設計 12
4.1.4按齒面接觸強度計算 13
4.1.5按齒根彎曲強度設計 14
4.1.6幾何尺寸計算 16
4.2低速齒輪計算 17
4.2.1 材料選擇 17
4.2.2 選擇小齒輪齒數 17
4.2.3 按齒面接觸強度設計 17
4.2.4按齒面接觸強度設計計算 18
4.2.5 按齒根彎曲強度設計 19
4.2.6 按齒根彎曲強度設計設計計算 20
4.2.7 幾何尺寸計算 20
4.2.8驗算 21
第5章減速箱軸的設計和計算 22
5.1主動軸的設計 22
5.1.1選擇材料 22
5.1.2求作用在齒輪上的力 23
5.1.3確定軸的最小直徑 23
5.1.5校核軸的強度 24
5.1.6按彎扭合成應力校核軸的強度 25
5.2中間軸的設計 25
5.2.1選擇材料，確定許用應力 25
5.2.2確定軸的最小直徑 25
5.2.3確定各軸段尺寸 25
5.2.4校核軸的強度 26
5.2.5按彎扭合成應力校核軸的強度 27
5.3驅動車軸設計 28
5.3.1選擇材料 28
5.3.2確定軸的最小直徑 28
5.3.4校核軸的強度 29
5.3.5按彎扭合成應力校核軸的強度 30
第6章相關結構說明 31
6.1聯軸節 31
6.2中心銷 31
6.3角接觸球軸承 31
6.4圓錐滾子軸承 32
第7章結論與展望 33
致謝 34
參考文獻 35

摘要
城市的發展帶動了整個城市軌道交通的快速發展。單軌交通是其中的一種，它有著與常規地鐵比較明顯的區別，它有自己獨特的方式和較為靈活的發展條件。在未來城市軌道交通發展過程中，必將會發揮重要的作用。
本設計是通過分析跨坐式城市軌道交通的發展現狀和市場需求，在選定了軌道車輛動力轉向架驅動裝置類型的基礎上，進行驅動裝置的總體設計。通過選擇減速齒輪箱的結構形式、確定齒輪箱總體尺寸和齒輪的主要尺寸參數，完成了減速齒輪箱的結構設計。

關鍵詞：單軌，動力轉向架，驅動裝置，設計

ABSTRACT
With the urban development, the urban rail transit will develop quickly. Single track is one typies of them, there are comparatively difference between it and conventional subway. It has quickly type and more agile conditions. In the future this type will play a major role.
The design is by analyzing straddle the development of urban rail transit situation and market demand in selected based on the type of rail vehicle power bogie drive , drive the overall design . The way to acommplish decelerating-gear box’s structrue design are by choosing structure type of decelerating-grear box, calculating general size and main gear size parameter.

Key words: Single track, Power bogie, Driving device, Design

跨坐式城市軌道車輛牽引驅動系統裝置
2.1牽引驅動系統的結構特點
驅動裝置由驅動電機、聯軸節、齒輪減速箱等組成，全部放在構架外側。在齒輪箱體上安裝速度發電機，以檢測車輛的運行速度。轉向架基礎制動裝置為盤形制動，制動盤安裝在齒輪減速箱的兩級從動齒輪軸上。由于受空間和重量限制，需采用小直徑、大容量的制動盤。跨坐式轉向架不設一系懸掛裝置，由充氣橡膠輪胎的彈性替代其作用。二系懸掛裝置用空氣彈簧直接支承車體，空氣彈簧安裝在構架上，為無搖枕結構。
驅動裝置的作用就是將牽引電動機的扭矩有效地轉化為轉向架輪對轉矩，利用輪軌的粘著機理，驅使機車或者動車沿著鋼軌運行。驅動裝置是一種減速裝置，用來使高轉速，小扭矩的牽引電動機驅動具有較大阻力矩的動軸。而城市軌道車輛只有動車才具有驅動裝置，它對驅動裝置有以下要求：
（1）驅動裝置應保證能使牽引電機功率得到有效的發揮。
（2）電動機電樞軸應盡量與車軸布置在同一高度上，以減少線路的不平順對齒輪的動作用力。
（3）電動機在安裝上應有減振措施。
（4）驅動裝置應不妨礙小直徑動輪的使用。
（5）驅動裝置本身應該簡單可靠，具有最少量的磨耗件。
（6）當牽引電動機或驅動機構發生損壞時，應易于拆卸。
2.2軌道車輛轉向架的基本作用和要求
轉向架是支承車體并擔負車輛沿軌道走行的支承走行裝置。為了便于通過曲線，在車體和轉向架之間設有心盤或回轉軸，轉向架可以繞一中心軸相對車體轉動。為了改善車輛的運行品質和滿足運行要求，在轉向架上設有彈簧減振裝置和制動裝置。對于動車，轉向架上還裝有牽引電機和減速機構，以驅動車輛運行，這種轉向架稱為動力轉向架。
鐵路運輸發展的初其，世界各國大多采用將輪對直接安裝于車體下面的二軸車結構。由于要通過小半徑曲線，二軸車的軸距不能太大；此外，車輛載重、長度和容積均受到限制。把兩個或多個輪對用專門的構架連接，組成一個小車，則稱為轉向架，車體坐落在兩轉向架上。由于這種轉向架結構且有許多明顯的優點，現代大多數軌道車輛的走行裝置采用轉向架的結構形式。
轉向架可以說是鐵道車輛上最重要的部件之一，它直接承載車體重量，保證車輛順利通過曲線。同時，轉向架的各種參數也直接決定了車輛的穩定性和車輛的乘坐舒適性。其基本作用及要求如下：
1）車輛采用轉向架可以增加車輛的載重、長度和容積，提高列車運行速度，以滿足運輸發展的需要。
2）保證在正常運行條件下，車體都能可靠地坐落在轉向架上，通過軸承裝置使輪胎沿軌道的滾動轉化為車體沿線路運行的平動。
3）支承車體，承受并傳遞從車體至輪對之間或輪軌至車體之間的各種載荷及作用，并使軸重均勻分配。
4）保證車輛安全運行，能靈活地沿直線線路運行及順利地通過曲線。
5）轉向架的結構要便于彈簧減振裝置的安裝，使之具有良好的減振特性，以緩和車輛和線路之間的相互作用，減小振動和沖擊，減小動應力，提高車輛運行平衡性、安全性和可靠性。
6）充分利用輪軌之間的黏著，傳遞牽引力和制動力，放大制動缸所產生的制動力，使車輛具有良好的制動效果，以保證在規定的距離之內停車。
7）轉向架是車輛的一個獨立部件。在轉向架與車體之間盡可能減小連接件，并要求結構簡單，裝拆方便，以便于轉向架可單獨制造和檢修。
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