【文章內容簡介】 和發(fā)展各種軌道交通。作為中等運量的軌道交通，跨座式單軌交通是符合我國城市需求的交通形式。相應的轉向架驅動系統(tǒng)技術也必須保持技術創(chuàng)新才能滿足發(fā)展需要。 跨 座 式城市軌道交通的發(fā)展方向 城市軌道交通建設對城市的土地開發(fā)、交通結構、經(jīng)濟發(fā)展和城市環(huán)境的影響特別大。因此，城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃的科學性、合理性、經(jīng)濟性與可操作性是軌道交通建設中至關重要的一環(huán)。為此 ，在城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中要做好以下幾點： 1） 線網(wǎng)規(guī)劃與城市發(fā)展規(guī)劃要協(xié)調城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃是城市發(fā)展總體規(guī)劃的重要組成部分。因此 ,線網(wǎng)規(guī)劃必須與城市總體規(guī)劃相匹配，與城市的經(jīng)濟走廊相適應。還要根據(jù)城市規(guī)劃的發(fā)展方向留有向外延伸的可能性，以適應都市的未來發(fā)展。線網(wǎng)規(guī)劃要結合城市軌道沿線的工程地質、水文條件以及沿線城市環(huán)境，經(jīng)過技術、經(jīng)濟方案比較 ,環(huán)境評估后，慎重地選擇地下、高架和地面三種線路敷設方式。既要節(jié)省投資 ,降低運營成本，又有利于乘客的出入換乘。 二零一四屆城市軌道交通車輛畢業(yè)設計（論文） 7 2）線網(wǎng)規(guī)劃要滿足城市主干客流的 交通需求。重點研究城市土地的利用形態(tài)、人口與商業(yè)分布特征和現(xiàn)在、未來的路網(wǎng)客流分布特點。使軌道交通能最大限度地分擔城市交通大通道的客流，提高其分擔城市公共客流的比率。要以最短的線路連接城市的交通樞紐、商業(yè)文娛中心和城市生活區(qū)等客流集散量巨大的場所。避免個別線路、站點負荷過大或過小的現(xiàn)象。城市軌道的線網(wǎng)骨架規(guī)劃，在遠期目標上，先對近期需要修建的各條線路的必要性和緊迫性進行充分的論證。 3） 線網(wǎng)規(guī)劃要處理好軌道交通系統(tǒng)內各線路間的整體銜接與協(xié)調，特別是各線路間的換乘與接駁。重點研究各線路的相交形式和相 交點，設置方便乘客換乘的樞紐，盡量縮短乘客的行走距離和人流交叉。與地面公交系統(tǒng)要無縫銜接，尤其要重視與地面其他公交的換乘接駁。結合軌道線路的走向 ,站點及出入口的位置，合理調整公交站點及線路走向，使其既利于軌道交通集散大宗客流，又盡量減少與城市軌道交通平行的公交線路，避免軌道交通與地面交通競爭客流。 4） 幾種城市軌道交通方式要協(xié)調發(fā)展。綜合分析各種軌道交通的特點、優(yōu)勢及城市現(xiàn)有的客流、 經(jīng)濟 規(guī)模與發(fā)展傾向，做到“宜地鐵，才地鐵；宜輕軌，則輕軌?！辈灰涯抗饩窒抻诘罔F。對于大型或特大型城市的中心區(qū)域應充分利 用地下鐵路的特點而優(yōu)先發(fā)展地下鐵路。對客流量不太大且靈活，修建地鐵不經(jīng)濟，就應轉向輕軌交通系統(tǒng)，輕軌系統(tǒng)還特別適用于城市的坡道較大或城市彎曲的大中型城市。新型城市有軌電車在一些經(jīng)濟規(guī)模和城市規(guī)模不太大，城市客流量不多的中小城市很有發(fā)展前景。市郊鐵路可用于快速連接市中心與郊區(qū) 基本參數(shù) 車輛設計采用 6 節(jié)編組， 4 動車 2 拖車 208t 有效載重 T＝ 11t， 城市輕軌構造速度范圍為 70~80km/h，取構造速度為 80km /即 。走行輪采用動態(tài)直徑 982mm的橡膠輪胎 。 于?。嚎缱姜氒夒p軸動力轉向架傳動系統(tǒng)設計 8 第 2 章 跨坐式城市軌道車輛牽引 傳動 系統(tǒng)裝置 牽引 傳動 系統(tǒng)的結構特點 本次設計傳動系統(tǒng)主要 由驅動電機、 輸入端 聯(lián)軸節(jié)、 制動盤、 齒輪減速箱 、輸出端聯(lián)軸器五部分 組成，全部放在構架外側。 當然其他方面，比如 在齒輪箱體上安裝速度發(fā)電機，以檢測車輛的運行速度 不在本次設計展示。驅動電機非本次結構功能設計重點，在三維制圖中將只以外觀模型體現(xiàn)。 轉向架基礎制動裝置為盤形制動，制動盤安裝在 驅動電機端主要考慮轉矩小的特點 。由于受空間和重量限制，需采用小直徑、大容量的制動盤 ，制動盤和輸入端輸入端聯(lián)軸節(jié)也作為一體化設計 。 軌道車輛 傳動系統(tǒng) 的基本作用和要求 傳動系統(tǒng) 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。 傳動系統(tǒng)實際作用是將 高轉速，小扭矩的牽引電動機驅動 傳遞到 具有較大阻力矩的動軸。而城市軌道車輛只有動車才具有 傳動系統(tǒng) ，它對 傳動系統(tǒng) 有以下要求： （ 1） 傳動系統(tǒng) 應保證能使牽引電機功率得到有效的發(fā)揮 ，穩(wěn)定的傳動比 。 （ 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） 傳動系統(tǒng) 應 安裝檢測裝置 。 （ 5） 傳動系統(tǒng) 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(fā)生損壞時，應易于拆卸。 第 3 章 傳動系統(tǒng)總布置設計 傳動系統(tǒng)的設計原則 傳動系統(tǒng)既要確保牽引電動機的輸出功率可靠地傳遞給輪對，同時又要隔離輪軌沖擊對電動機的影響。作為轉向架的重要部件，驅動裝置決定著轉向架的運行性能和二零一四屆城市軌道交通車輛畢業(yè)設計（論文） 9 牽引性能。對一臺理想驅動裝置的要求有以下幾個方面： 1)驅動裝置應具有旋轉彈性。 機車起動時，特別是重載啟動時，牽引電動機受有相當大的啟動電流，牽引電動機所發(fā)揮的旋轉力矩存在著較強烈的脈沖，這會引起整個系統(tǒng)發(fā)生振動。在采用剛性軸支承式傳動裝置的機車 上，它們直接傳至輪對。輪對出現(xiàn)滑動現(xiàn)象，影響粘著利用，機車牽引力不能得到充分發(fā)揮。架懸式傳動系統(tǒng)常采用具有一定彈性的聯(lián)軸器，將電機和輪對連接起來。具有旋轉彈性的傳動系統(tǒng)，由于彈性元件吸收振動而使粘著利用獲得改善，機車牽引力也將有所提高。 2)不約束輪對的垂向運動，即對一系彈簧垂向彈性的影響應盡量小。 輪對通過一系彈簧懸掛裝置和軸箱定位活節(jié)連接裝置同轉向架構架呈彈性連接。作用在輪對上的各種力都經(jīng)過這些裝置直接傳遞給轉向架構架。假如驅動裝置對軸箱彈簧有垂向內阻力存在，那么，作用在輪對上的各種力，有一部分將按驅動 裝置和一系彈簧懸掛裝置兩者彈性常數(shù)的比例關系由驅動裝置傳遞。換句話說，就是驅動裝置參與了一系彈簧懸掛裝置的作用。而后者不再以原設計參數(shù)工作。因此，驅動裝置與轉向架構架的垂向彈性連接剛度應足夠的小，以不影響一系懸掛裝置的垂向工作狀態(tài)為原則。若是驅動裝置對垂向彈性有較大影響時，則必須減小一系彈簧懸掛裝置彈簧的彈性常數(shù)，以保證總的彈性常數(shù)。 3)不約束輪對的橫向運動，即對輪對的橫向彈性不發(fā)生影響或影響盡量地小。 機車動車在線路上運行時，輪對上作用有橫向力和橫向沖擊。為了緩和和減小這沖擊和作用力，輪對和構架之間的連 接裝置應具有一定的橫向彈性。假如驅動裝置對輪對的橫向運動有內阻力存在，那么，作用在輪對上的各橫向力，有一部分將按它們之間彈性常數(shù)的比例關系由驅動裝置傳遞。而后者本身也承受這些附加的橫向力。所以，在設計驅動裝置時，應當考慮到輪對的定位、導向和彈性都僅只由軸箱彈簧裝置和軸箱定位活節(jié)連接裝置來保證。而驅動裝置盡量不影響或者盡可能小地影響輪對的橫向運動。 4)不約束輪對的角位移，即對輪對相對構架的側滾和搖頭運動不發(fā)生影響或影響盡量地小。 軸支承式牽引驅動裝置的電機常利用滾動或滑動軸承，兩點支撐在車軸上，一點懸掛在構 架上。當輪對相對構架產(chǎn)生角位移運動時，電機懸掛裝置僅應平衡驅動力矩，而不應約束輪對的角位移運動。架承式牽引驅動裝置的電機常三點剛性或彈性安裝在構架上，電機與輪對間通過聯(lián)軸器連接，傳遞驅動力矩。由于聯(lián)軸器的萬向作用，可將電機的驅動力矩有效地傳遞給輪對，而不對輪對產(chǎn)生角位移約束。驅動裝置中，影于健：跨座式獨軌雙軸動力轉向架傳動系統(tǒng)設計 10 響輪對的角位移的元件是電機懸掛裝置或聯(lián)軸器，因此，其結構和彈性參數(shù)設計，需考慮有效地驅動輪對，而盡量小地影響輪對相對構架的角位移。若設計不當，將會使輪對的跳動激擾直接傳遞給構架，影響轉向架的性能。 5)除輪對外，其他零部件 應盡可能都是簧承質量。 機車的非簧承質量越大，機車通過鋼軌接頭和道岔時所引起的垂直加速度和垂直沖擊就越大。這種沖擊力隨機車運行速度的提高而急劇增大。高速機車特別希望非簧承質量盡可能地小，以減小輪對的動力作用及其所引起的軸重變化和改善牽引力的傳遞。 6)傳動元件在發(fā)生持續(xù)或斷續(xù)軸位移時不引起外部慣性力，即不發(fā)生不平衡的作用力。 機車的軸重，是在機車組裝和調試完畢后逐個稱出的，并經(jīng)調整軸箱彈簧達到基本均衡。由于轉向架構架、車軸活節(jié)式連接裝置和電機機座等制造誤差、軸箱彈簧調整的誤差及其位置變化等原因，在機車運行過 程中軸位移實際上是連續(xù)發(fā)生的。在關節(jié)驅動裝置中，由于車軸位移而造成的均衡元件偏心 (該元件回轉速度變化的頻率為動軸轉數(shù)的兩倍 )，會產(chǎn)生不平衡力。不平衡力的大小與關節(jié)驅動裝置的結構有關。關節(jié)驅動裝置雙邊布置時，兩邊都有相應的軸位移，彼此總是保持持續(xù)平衡。關節(jié)驅動裝置布置在兩邊并靠近車輪時，還存在著動態(tài)不平衡 (其值與關節(jié)驅動裝置間的距離有關 )。這種不平衡無法平衡。 7)傳動元件在發(fā)生持續(xù)或斷續(xù)軸位移時，不引起內部慣性力。 輪對每轉一圈都會引起連桿和平衡元件發(fā)生運動而產(chǎn)生附加的內部慣性力。若輪對短時加速度達 209 左 右，則短時軸位移所產(chǎn)生的不平衡力和內部慣性力將達到極高的瞬時值。因為不平衡力和內部慣性力同機車運行速度的平方成正比地增長，所以很快就會達到臨界狀態(tài)。采用具有不平衡力和慣性力的傳動裝置不僅在振動和運行技術方面，而且在應力和結構方面都將造成很大的困難。不平衡力和內部慣性力的關系對各種連桿傳動裝置是不同的，只能作一個總的評論 :一般在軸位移相同時，不平衡力較小者，其內部慣性力就較大。 8)驅動裝置應當不易磨損及無須維護。 9)驅動裝置應允許輪對有足夠的橫動量。 為使機車動車，特別是三軸轉向架的機車通過曲線時不致產(chǎn)生 過大的導向力和構架力。中間輪對有一定的橫向移動一橫動量，使其能在此范圍內自由擺動因此要求驅動裝置對此橫向位移不產(chǎn)生內阻力或者盡量減小其影響 二零一四屆城市軌道交通車輛畢業(yè)設計（論文） 11 傳動系統(tǒng)的方案選擇 牽引驅動裝置的類型 按動力分布的形式，電動車組可分為動力集中和動力分散兩大類。對于動力幾種電動車組要求動力轉向架的單軸功率、驅動力矩及軸重比較大，而動力分散電動車組動軸的功率、驅動力矩及軸重相對來說較小。鑒于單軸驅動功率和驅動力矩的不同等級，動力轉向架中的驅動裝置必須采用不同形式來完成動力的傳遞。 動力轉向架牽引電機懸掛方式大體上分為三類：軸懸、 架懸、體懸。軸懸式牽引電機一端通過抱軸軸承支在車軸上，另一端尾部通過彈性結構吊掛在轉向架構架上，電機與輪對間無需聯(lián)軸器，直接進行力矩傳遞，此方式一系彈簧下重量較大，只適用于低速。架懸式牽引電機全部懸掛在構架上，電機全部重量懸掛在構架上，電機全部重量屬于簧上部分。體懸式牽引電機全部或大部分懸掛在車體上，電機重量屬二系以上。 本文 架懸式牽引電動機驅動裝置被完全裝置在轉向架上。車輛運行時，它隨構架一起，相對輪對產(chǎn)生各個方向的位移。為了保證順利地傳遞牽引電動機的轉矩，在牽引電動機和輪對之間必須設有適應垂向和橫向位 移的運動元件。 軸式傳動裝置的優(yōu)點是結構簡單、 效率高 ；橡膠元件設在電機電樞軸和減速器之間，所傳遞的旋轉力矩比設在大齒輪或空心軸和車輪間要小大約一個傳動比的數(shù)值。所以該元件以致聯(lián)軸器可設計得較小巧。橡膠聯(lián)軸器和扭軸具有一定的旋轉彈性，且固有振動頻率低。保證了牽引電動機轉矩比較平穩(wěn)。彈性元件變形小。所以橡膠聯(lián)軸器的使用壽命較長，同時不需維護和潤滑。 于健：跨座式獨軌雙軸動力轉向架傳動系統(tǒng)設計 12 減速器類型的選擇 傳統(tǒng)的 如圖 11 所示，減速箱由輸入軸、中間軸、輸出軸組成， 輸入軸和中間軸之間采用弧齒錐齒輪傳動，而中間軸與輸出軸之間 采用圓柱斜齒輪傳動。齒輪減速箱通過螺柱固定在構架本體的軸套外側，齒輪箱體的結構具有足夠的剛度和強度， 以便支承兩級齒輪， 同時安裝盤形制動裝置和速度發(fā)電機，制動盤直接安裝在中間軸外端 圖 11 參照 驅動裝置原理圖 但是按照實際構架制作者的要求，驅動車軸制作為實心軸，盡量減小傳動系統(tǒng)尺寸界限。所以對減速箱外觀做了系列改動，將制動盤放在牽引電動機端更好的解決了制動盤轉矩過大所帶來的問題。而且設計內容比較參照原理圖，結構更加簡單。減速箱內部傳動系統(tǒng)，仍舊按照參照圖的圓 錐圓柱齒輪傳動，但是圓錐齒輪傳動只占總傳動比的 1/3，保證大錐齒輪不至于過大便于加工。減速器與驅動車軸采用彈性聯(lián)軸器連接，傳動系統(tǒng)與驅動車軸之間在軸向、徑向都有彈性空間，減小磨損，增加了使用壽命，減小震動。 二零一四屆城市軌道交通車輛畢業(yè)設計（論文） 13 圖 12 預想 驅動裝置原理圖 基本參數(shù) 跨座式獨軌雙軸動力轉向架傳動系統(tǒng)設計（架懸式） 。 車輛設計采用 6 節(jié)編組， 4動車 2 拖車 208t 有效載重 T＝ 11t，城市輕軌構造速度范圍為70~80km/h，取構造速度為 80km /即 。走行輪采用動態(tài)直徑 982mm的橡膠輪胎。 牽引電機的選擇 電動機的選用，首先要了解電動機的機械負載特性，根據(jù)機械負載的類型和特性來選擇電動機的額定容量、額定轉速、額定電壓以及型式。要為某一生產(chǎn)機械選配一臺電動機，首先要合理選擇電動機的功率。通常根據(jù)生產(chǎn)機械負載的需要來選擇電動機的功率，同時，還要考慮負載的工作制問題，也就是說，所選的電動機應適應機械負載的連