基于SolidWorks的高速机车走行部齿轮传动系统的建模

0　引言

    渐开线齿轮作为一种必不可少的连接和传动的通用零件， 广泛应用于机床、车辆、船舶及航空器等传动装置中，同时在机车传动领域也有着重要地位。仿真研究是利用计算机软件模拟实际环境进行科学实验的技术，具有经济、可靠、实用、安全、灵活、可多次重复使用的优点。笔者利用仿真软件，建立了齿轮传动系统的三维实体模型，使系统的研究和设计更加符合实际，可以在齿轮传动系统产品设计的早期尽可能的减少错误，缩短产品开发周期。

    高速机车走行部位，牵引电机的转矩是通过齿轮传动系统传递给轮对的。文中所涉及的某型高速机车采用单侧刚性直齿渐开线传动，其传动装置由小齿轮、大齿轮和齿轮箱组成。小齿轮热套在牵引电机电枢轴的轴端，大齿轮直接压装在车轴上。

1　高速机车走行部齿轮传动系统基本参数

    传动齿轮的参数如表1所示。由表1所列参数可以看出:牵引传动齿轮和标准齿轮比有明显的差别，这是由工作条件决定的。牵引传动齿轮一般布置在机车下部，所受的振动比较严重，工作位置又收到很大限制，同时还要传递比较大的功率，又为单边传动，因此其模数较大。由于传动比比较大，在同样的条件下，大小齿轮的寿命差别也比较大。为了使大、小齿轮寿命比较接近，故齿轮采取了变位。此型高速机车齿轮传动装置齿轮采用角度变位，结果是被加工齿轮和标准齿轮相比，齿顶圆直径加大，齿根变肥，啮合角增大，接触强度、弯曲强度增大，但齿顶变尖。采用这样的措施，能使大、小齿轮的寿命比较接近。

    表1　某型高速机车传动齿轮参数

1. 1　小齿轮

    小齿轮采用优质合金钢20GrNi2Mo制成，机械性能如表2所示。在齿轮滚切后，进行齿表面的渗碳淬火，淬火厚度大于2. 0mm，硬度要求为HRC≥60。

    小齿轮内孔采用1∶10斜度，小齿轮与电机轴接触面积小于80%，而且接触应均匀分布在整个圆锥面上。热套温度为110~120 ℃，保温时间为1. 5~2h，期间温度不得超过150 ℃。为了便于拆卸小齿轮，并保证轴与孔表面不受损伤，在与齿轮配合的电机轴颈上旋有油槽，此油槽与轴端的一个螺孔相通。当拆卸小齿轮时，将专用油泵的街头旋入螺孔内，压动油泵即可将小齿轮自动退下。

    表2　传动齿轮材料的机械性能