跨坐式城市單軌交通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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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(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)要求 1
1.2跨坐式城市軌道交通的發(fā)展方向 1
1.3基本參數(shù) 2
第2章 跨坐式城市軌道車輛牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝置 3
2.1牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 3
2.2軌道車輛轉(zhuǎn)向架的基本作用和要求 3
第3章 牽引驅(qū)動(dòng)裝置總布置設(shè)計(jì) 5
3.1驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)原則 5
3.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的方案選擇 7
3.3 減速器類型的選擇 8
3.3.1 基本參數(shù) 8
3.4牽引電機(jī)的選擇 8
3.4.1 選擇牽引電機(jī)的容量 9
3.4.2 查表選取牽引電動(dòng)機(jī) 10
3.5確定傳動(dòng)比以及傳動(dòng)比的選擇 10
3.5.1總傳動(dòng)比 10
3.5.2 傳動(dòng)比的分配 10
3.6動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 11
3.6.1各軸轉(zhuǎn)速 11
3.6.2各軸輸入功率 11
3.6.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩 11
第4章 齒輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算 12
4.1高速級(jí)齒輪計(jì)算 12
4.1.1材料選擇 12
4.1.2選擇小齒輪齒數(shù) 12
4.1.3按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 12
4.1.4按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 13
4.1.5按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 14
4.1.6幾何尺寸計(jì)算 16
4.2低速齒輪計(jì)算 17
4.2.1 材料選擇 17
4.2.2 選擇小齒輪齒數(shù) 17
4.2.3 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 17
4.2.4按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 18
4.2.5 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 19
4.2.6 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算 20
4.2.7 幾何尺寸計(jì)算 20
4.2.8驗(yàn)算 21
第5章 減速箱軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 22
5.1主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 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(qiáng)度 24
5.1.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 25
5.2中間軸的設(shè)計(jì) 25
5.2.1選擇材料，確定許用應(yīng)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(qiáng)度 26
5.2.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 27
5.3驅(qū)動(dòng)車軸設(shè)計(jì) 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(qiáng)度 29
5.3.5按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 30
第6章 相關(guān)結(jié)構(gòu)說明 31
6.1聯(lián)軸節(jié) 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(jié)論與展望 33
致 謝 34
參考文獻(xiàn) 35
摘 要
城市的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)城市軌道交通的快速發(fā)展。單軌交通是其中的一種，它有著與常規(guī)地鐵比較明顯的區(qū)別，它有自己獨(dú)特的方式和較為靈活的發(fā)展條件。在未來城市軌道交通發(fā)展過程中，必將會(huì)發(fā)揮重要的作用。
本設(shè)計(jì)是通過分析跨坐式城市軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求，在選定了軌道車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向架驅(qū)動(dòng)裝置類型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)。通過選擇減速齒輪箱的結(jié)構(gòu)形式、確定齒輪箱總體尺寸和齒輪的主要尺寸參數(shù)，完成了減速齒輪箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)诬墸瑒?dòng)力轉(zhuǎn)向架，驅(qū)動(dòng)裝置，設(shè)計(jì)
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(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝置
2.1牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、齒輪減速箱等組成，全部放在構(gòu)架外側(cè)。在齒輪箱體上安裝速度發(fā)電機(jī)，以檢測(cè)車輛的運(yùn)行速度。轉(zhuǎn)向架基礎(chǔ)制動(dòng)裝置為盤形制動(dòng)，制動(dòng)盤安裝在齒輪減速箱的兩級(jí)從動(dòng)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(dòng)盤。跨坐式轉(zhuǎn)向架不設(shè)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(gòu)架上，為無搖枕結(jié)構(gòu)。
驅(qū)動(dòng)裝置的作用就是將牽引電動(dòng)機(jī)的扭矩有效地轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向架輪對(duì)轉(zhuǎn)矩，利用輪軌的粘著機(jī)理，驅(qū)使機(jī)車或者動(dòng)車沿著鋼軌運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)裝置是一種減速裝置，用來使高轉(zhuǎn)速，小扭矩的牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)具有較大阻力矩的動(dòng)軸。而城市軌道車輛只有動(dòng)車才具有驅(qū)動(dòng)裝置，它對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置有以下要求：
（1） 驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)保證能使?fàn)恳姍C(jī)功率得到有效的發(fā)揮。
（2） 電動(dòng)機(jī)電樞軸應(yīng)盡量與車軸布置在同一高度上，以減少線路的不平順對(duì)齒輪的動(dòng)作用力。
（3） 電動(dòng)機(jī)在安裝上應(yīng)有減振措施。
（4） 驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)不妨礙小直徑動(dòng)輪的使用。
（5） 驅(qū)動(dòng)裝置本身應(yīng)該簡(jiǎn)單可靠，具有最少量的磨耗件。
（6） 當(dāng)牽引電動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生損壞時(shí)，應(yīng)易于拆卸。
2.2軌道車輛轉(zhuǎn)向架的基本作用和要求
轉(zhuǎn)向架是支承車體并擔(dān)負(fù)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(zhuǎn)向架之間設(shè)有心盤或回轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)向架可以繞一中心軸相對(duì)車體轉(zhuǎn)動(dòng)。為了改善車輛的運(yùn)行品質(zhì)和滿足運(yùn)行要求，在轉(zhuǎn)向架上設(shè)有彈簧減振裝置和制動(dòng)裝置。對(duì)于動(dòng)車，轉(zhuǎn)向架上還裝有牽引電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)，以驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行，這種轉(zhuǎn)向架稱為動(dòng)力轉(zhuǎn)向架。
鐵路運(yùn)輸發(fā)展的初其，世界各國(guó)大多采用將輪對(duì)直接安裝于車體下面的二軸車結(jié)構(gòu)。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(zhǎng)度和容積均受到限制。把兩個(gè)或多個(gè)輪對(duì)用專門的構(gòu)架連接，組成一個(gè)小車，則稱為轉(zhuǎn)向架，車體坐落在兩轉(zhuǎn)向架上。由于這種轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)且有許多明顯的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)代大多數(shù)軌道車輛的走行裝置采用轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)形式。
轉(zhuǎn)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(shí)，轉(zhuǎn)向架的各種參數(shù)也直接決定了車輛的穩(wěn)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(zhuǎn)向架可以增加車輛的載重、長(zhǎng)度和容積，提高列車運(yùn)行速度，以滿足運(yùn)輸發(fā)展的需要。
2） 保證在正常運(yùn)行條件下，車體都能可靠地坐落在轉(zhuǎn)向架上，通過軸承裝置使輪胎沿軌道的滾動(dòng)轉(zhuǎn)化為車體沿線路運(yùn)行的平動(dòng)。
3） 支承車體，承受并傳遞從車體至輪對(duì)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(yùn)行，能靈活地沿直線線路運(yùn)行及順利地通過曲線。
5） 轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)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(dòng)和沖擊，減小動(dòng)應(yīng)力，提高車輛運(yùn)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(dòng)力，放大制動(dòng)缸所產(chǎn)生的制動(dòng)力，使車輛具有良好的制動(dòng)效果，以保證在規(guī)定的距離之內(nèi)停車。
7） 轉(zhuǎn)向架是車輛的一個(gè)獨(dú)立部件。在轉(zhuǎn)向架與車體之間盡可能減小連接件，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，以便于轉(zhuǎn)向架可單獨(dú)制造和檢修。
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