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跨坐式城市单轨交通驱动系统设计

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更新时间：2014-09-26
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跨坐式城市单轨交通驱动系统设计
目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
1.1跨坐式城市轨道交通的发展现状和市场要求 1
1.2跨坐式城市轨道交通的发展方向 1
1.3基本参数 2
第2章跨坐式城市轨道车辆牵引驱动系统装置 3
2.1牵引驱动系统的结构特点 3
2.2轨道车辆转向架的基本作用和要求 3
第3章牵引驱动装置总布置设计 5
3.1驱动装置的设计原则 5
3.2驱动系统的方案选择 7
3.3 减速器类型的选择 8
3.3.1 基本参数 8
3.4牵引电机的选择 8
3.4.1 选择牵引电机的容量 9
3.4.2 查表选取牵引电动机 10
3.5确定传动比以及传动比的选择 10
3.5.1总传动比 10
3.5.2 传动比的分配 10
3.6动力参数的计算 11
3.6.1各轴转速 11
3.6.2各轴输入功率 11
3.6.3各轴输入转矩 11
第4章齿轮的设计和计算 12
4.1高速级齿轮计算 12
4.1.1材料选择 12
4.1.2选择小齿轮齿数 12
4.1.3按齿面接触强度设计 12
4.1.4按齿面接触强度计算 13
4.1.5按齿根弯曲强度设计 14
4.1.6几何尺寸计算 16
4.2低速齿轮计算 17
4.2.1 材料选择 17
4.2.2 选择小齿轮齿数 17
4.2.3 按齿面接触强度设计 17
4.2.4按齿面接触强度设计计算 18
4.2.5 按齿根弯曲强度设计 19
4.2.6 按齿根弯曲强度设计设计计算 20
4.2.7 几何尺寸计算 20
4.2.8验算 21
第5章减速箱轴的设计和计算 22
5.1主动轴的设计 22
5.1.1选择材料 22
5.1.2求作用在齿轮上的力 23
5.1.3确定轴的最小直径 23
5.1.5校核轴的强度 24
5.1.6按弯扭合成应力校核轴的强度 25
5.2中间轴的设计 25
5.2.1选择材料，确定许用应力 25
5.2.2确定轴的最小直径 25
5.2.3确定各轴段尺寸 25
5.2.4校核轴的强度 26
5.2.5按弯扭合成应力校核轴的强度 27
5.3驱动车轴设计 28
5.3.1选择材料 28
5.3.2确定轴的最小直径 28
5.3.4校核轴的强度 29
5.3.5按弯扭合成应力校核轴的强度 30
第6章相关结构说明 31
6.1联轴节 31
6.2中心销 31
6.3角接触球轴承 31
6.4圆锥滚子轴承 32
第7章结论与展望 33
致谢 34
参考文献 35

摘要
城市的发展带动了整个城市轨道交通的快速发展。单轨交通是其中的一种，它有着与常规地铁比较明显的区别，它有自己独特的方式和较为灵活的发展条件。在未来城市轨道交通发展过程中，必将会发挥重要的作用。
本设计是通过分析跨坐式城市轨道交通的发展现状和市场需求，在选定了轨道车辆动力转向架驱动装置类型的基础上，进行驱动装置的总体设计。通过选择减速齿轮箱的结构形式、确定齿轮箱总体尺寸和齿轮的主要尺寸参数，完成了减速齿轮箱的结构设计。

关键词：单轨，动力转向架，驱动装置，设计

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

跨坐式城市轨道车辆牵引驱动系统装置
2.1牵引驱动系统的结构特点
驱动装置由驱动电机、联轴节、齿轮减速箱等组成，全部放在构架外侧。在齿轮箱体上安装速度发电机，以检测车辆的运行速度。转向架基础制动装置为盘形制动，制动盘安装在齿轮减速箱的两级从动齿轮轴上。由于受空间和重量限制，需采用小直径、大容量的制动盘。跨坐式转向架不设一系悬挂装置，由充气橡胶轮胎的弹性替代其作用。二系悬挂装置用空气弹簧直接支承车体，空气弹簧安装在构架上，为无摇枕结构。
驱动装置的作用就是将牵引电动机的扭矩有效地转化为转向架轮对转矩，利用轮轨的粘着机理，驱使机车或者动车沿着钢轨运行。驱动装置是一种减速装置，用来使高转速，小扭矩的牵引电动机驱动具有较大阻力矩的动轴。而城市轨道车辆只有动车才具有驱动装置，它对驱动装置有以下要求：
（1）驱动装置应保证能使牵引电机功率得到有效的发挥。
（2）电动机电枢轴应尽量与车轴布置在同一高度上，以减少线路的不平顺对齿轮的动作用力。
（3）电动机在安装上应有减振措施。
（4）驱动装置应不妨碍小直径动轮的使用。
（5）驱动装置本身应该简单可靠，具有最少量的磨耗件。
（6）当牵引电动机或驱动机构发生损坏时，应易于拆卸。
2.2轨道车辆转向架的基本作用和要求
转向架是支承车体并担负车辆沿轨道走行的支承走行装置。为了便于通过曲线，在车体和转向架之间设有心盘或回转轴，转向架可以绕一中心轴相对车体转动。为了改善车辆的运行品质和满足运行要求，在转向架上设有弹簧减振装置和制动装置。对于动车，转向架上还装有牵引电机和减速机构，以驱动车辆运行，这种转向架称为动力转向架。
铁路运输发展的初其，世界各国大多采用将轮对直接安装于车体下面的二轴车结构。由于要通过小半径曲线，二轴车的轴距不能太大；此外，车辆载重、长度和容积均受到限制。把两个或多个轮对用专门的构架连接，组成一个小车，则称为转向架，车体坐落在两转向架上。由于这种转向架结构且有许多明显的优点，现代大多数轨道车辆的走行装置采用转向架的结构形式。
转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件之一，它直接承载车体重量，保证车辆顺利通过曲线。同时，转向架的各种参数也直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性。其基本作用及要求如下：
1）车辆采用转向架可以增加车辆的载重、长度和容积，提高列车运行速度，以满足运输发展的需要。
2）保证在正常运行条件下，车体都能可靠地坐落在转向架上，通过轴承装置使轮胎沿轨道的滚动转化为车体沿线路运行的平动。
3）支承车体，承受并传递从车体至轮对之间或轮轨至车体之间的各种载荷及作用，并使轴重均匀分配。
4）保证车辆安全运行，能灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线。
5）转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平衡性、安全性和可靠性。
6）充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，使车辆具有良好的制动效果，以保证在规定的距离之内停车。
7）转向架是车辆的一个独立部件。在转向架与车体之间尽可能减小连接件，并要求结构简单，装拆方便，以便于转向架可单独制造和检修。
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