轨道车的换向分动箱设计研究

佟姝艳

摘 要 本设计以290马力轨道车为例进行介绍，290马力轨道车是比较常见的轨道工程车辆，具有比较可观的市场发展前景。由于用户不再满足于结构较复杂、成本较高的传统液力换向传动箱。为此本设计采用新型的机械传动箱技术研制机械换向式分动箱，其对于实现轨道车的传动具有更大的意义。

关键词 分动箱 轨道车 传动 机械

中图分类号：U26 文献标识码：A

1换向分动箱的设计原则

由于传统的液力换向传动箱由于结构较复杂、成本较高，难以达到用户的要求，为此设计一种采用新型的机械传动箱技术研制机械换向的分动箱。其具有较高的性价比、可靠的使用性，对轨道车的传动更有利。

本设计以“可靠、实用、经济”为原则，在满足轨道车传动系统的使用性能的要求下，提高轨道车传动系统的经济性能，降低购置、运行、维护成本。采用先进的技术和国内机械设计结构，绘制现有轨道车分动箱与研究成果的应用，参考现有的产品，汽车的特性对轨道使用并符合相关要求。最大限度地采用模块化设计，提高了通用性的基本零件的互换性，以满足不同用户的要求，增强了产品的通用性。以达到轨道车加工组装工艺的基本要求，使传动装置的可靠性及技术性达到国内先进水平。

2 290马力轨道车换向分动箱在设计过程中的主要问题

（1）由于设计考虑的缺陷，而造成差速器两输出端泄漏油，引起重大事故

换向分动箱是铁路机车上的重要配套装置。换向分动箱的差速器的动力输入是由固定在前壳体上的圆柱斜齿轮带动固定成一体的前、后壳体，十字轴压紧于壳体内，通过4只行星齿轮带动装于前后半轴的半轴齿轮（其中半轴齿轮与前后半轴渐开线花键配合），动力输出至前、后半轴端部的连接凸缘件。前后半轴各以一对圆锥滚柱轴承分别定位在轴承座上，由于一对轴承之间有0.20mm的轴向间隙（高速转动的轴承必需的间隙，否则轴承极易烧损），故前、后半轴装配半轴齿轮端为悬臂结构，由于半轴齿轮及半轴伸出量的质量而使悬臂端部低头，半轴齿轮和行星齿轮传动啮合时齿面外端接触，而不是全齿接触，引起行星齿轮与十字轴线接触运动，局部发热而烧结。同时，由于前、后半轴旋转时的扰动，引起外端连接凸缘跳动，使得骨架油封工作环境趋于恶化，造成泄漏油。因此，在换向分动箱运行中经常发生差速器的行星齿轮和十字轴烧损事故，造成机车停止运行，影响铁路交通，而差速器两输出端泄漏油更是经常性的问题。

（2）分动箱齿轮设计时考虑不周，而产生过大的齿轮噪音

在实际分动箱的设计过程中会遇到很多问题例如线速度过高、参数选择的不合理、重合度太低、齿轮结构的不合理等。在工作过程中齿轮的传动会引起两个接触面之间的摩擦，这是典型的滚动摩擦，不过前提是以圆柱齿轮传动的原理为前提。纯滚动摩擦理论可行但实际并不存在。渐开线的运动形式是一种复杂的运动，它包括滚动运动和滑动运动。实际工况中，受到摩擦的齿轮面与不同直线连接的曲线比较类似，应为摩擦和撞击无法消除，最后导致的结果就是噪音和振动。

3 290马力轨道车换向分动箱在设计过程中主要问题的解决方法

（1）设计一种新型的轨道车换向分动箱结构

本设计的换向分动箱差速器，包含固定连接的前壳体和后壳体，在前壳体内设有前半轴，前半轴外端设有连接凸缘件，后壳体内设有后半轴，后半轴外端也设有连接凸缘件。前壳体固定有圆柱斜齿轮，前壳体和后壳体之间设有十字轴，十字轴安装有四只行星齿轮，四只行星齿轮与安装在前、后半轴的半轴齿轮相啮合，其特征在于后半轴内轴端设有内孔，内孔中差速器由两个或四个圆锥行星齿轮、行星齿轮轴、两个圆锥半轴齿轮和左右差速器壳等组成。

设有圆柱滚子轴承外圈，十字轴也设有中心孔，前半轴的一端设有圆柱滚子轴承，前半轴的该端穿过十字轴中心孔并伸入后半轴内孔中的圆柱滚子轴承外圈。这样，前后半轴通过该圆柱滚子轴承取得了支撑点，消除了前后半轴低头的现象。由于消除了前后半轴低头现象，行星齿轮与半轴齿轮处于合理的啮合状态，可完全避免行星齿轮与十字轴烧损产生。同时，前后轴的油封挡没有了径向跳动，克服了输出端泄漏油的想象。因此，本设计可以克服原差速器容易烧损及漏油的现象，保证了运转质量，同时未带来成本上的过多投入，也未改变原装配工艺，非常方便有效，切实可行。

（2）修正渐开线圆柱齿轮重合度，另一方面修改齿轮参数可以降低传动噪音

第一，渐开线圆柱齿轮传动的重合度，为确保连续性，稳定性和负载能力和抗弯能力的一个重要指标，提高重合度可以减少的影响，当齿轮啮合，从而降低噪声。第二，齿轮模数是齿轮的主要设计参数，而且还产生齿轮噪声的主要因素。当一对齿轮，齿轮相互啮合的弯曲应力之间的关系，所以齿轮轮齿弯曲弹性变形时的齿啮合通过弹性齿的弹性变形和恢复原来的状态，从而产生噪音，抗弯强度和弹性模量的齿轮和比例，所以我选择了对模数齿轮噪声直接的影响。第三，齿轮齿形的变化会引起噪声宽度的变化。由于不同的齿宽，不同程度的能量衰减，大齿轮齿的接触点和线，这是更好的能量衰减性能订婚，噪音也低。

参考文献

[1] 刘惟信编著.汽车车桥设计[M]. 清华大学出版社， 2004.

[2] 严隽耄主编.车辆工程[M]. 中国铁道出版社， 1999.