【正文】 速而又便捷的交通來(lái)運(yùn)送市民上、下班 ,購(gòu)物和娛樂(lè) ,為適應(yīng)這一需要 ,必須建立以快速交通為主 ,公共電汽車為輔的綜合公共交通系統(tǒng)。交通的發(fā)展水平直接影響著一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展情況。而國(guó)際經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)一個(gè)國(guó)家的城市化率超過(guò) 60%，城市軌道交通將實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展以解決大城市交通擁堵問(wèn)題，從而拉動(dòng)城市軌道交通建設(shè)投資迅速增加。中金公司在 2021 發(fā)布研究報(bào)告稱：“預(yù)計(jì)未來(lái)十年，我國(guó)城市軌道交通建設(shè)投資有望超過(guò) 3萬(wàn)億元。 據(jù)悉，隨著城市化進(jìn)程的逐步加速，我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)有望迎來(lái)黃金發(fā)展期。二零一四屆城市軌道交通車輛畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 “ 十五”期間，公路、港口得到快速發(fā)展，“十一五”鐵路建設(shè)發(fā)展迅速。城市軌道交通則將成為“十二五”期間基礎(chǔ)建設(shè)投資的新貴。伴隨投資額度的加大，城市軌道交通建設(shè)有望成為繼鐵路大規(guī)模投資之后新的投資熱點(diǎn)，成為“十二五”基礎(chǔ)建設(shè)投資的新增長(zhǎng)點(diǎn)?！? 長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)城市軌道交通建設(shè)相對(duì)滯后，軌道交通運(yùn)營(yíng)總長(zhǎng)度、密度及負(fù) 擔(dān)客運(yùn)比例均遠(yuǎn)低于平均水平。 眾所周知，一個(gè)城市的 交通問(wèn)題是限制一個(gè)城市發(fā)展的原因之一。隨著時(shí)代的進(jìn)步 ,經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口逐年增加 ,城市面積也不斷擴(kuò)大 ,而城市汽、電力急劇增加 ,加重了原有狹窄道路的負(fù)荷 ,道路交通十分緊張 ,使城市交通成為當(dāng)前面臨的一個(gè)十分嚴(yán)峻的問(wèn)題。在中國(guó)目前已發(fā)展了跨坐式單軌交通系統(tǒng) ,它的最大運(yùn)量低于地鐵 ,近似于輕軌交通。 研究大功率城市軌道牽引驅(qū)動(dòng)裝置是城市軌道交通發(fā)展趨勢(shì)的一種要求。 而 本次論文設(shè)計(jì)的 跨座式獨(dú)軌雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（架懸式 ），就滿足了城市化發(fā)展水平提高人們對(duì)于交通運(yùn)輸能力的需求， 而且占地資源小，運(yùn)輸能力強(qiáng)，地形適應(yīng)性好，舒適環(huán)保，所以此次設(shè)計(jì)的應(yīng)用及推廣將有效的解決當(dāng)今大中型城市擁擠所帶來(lái)的諸多問(wèn)題。 跨座式獨(dú)軌交通， 運(yùn)量低于地鐵 ,近似于輕軌交通 ， 憑借著 自己獨(dú)特的方式和較為靈活的發(fā)展條件 越來(lái)越得到我國(guó)城市軌道交通建設(shè)市場(chǎng)的青睞和重視。 本設(shè)計(jì)是通過(guò)分析 跨座式獨(dú) 軌 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 雙軸 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架驅(qū)動(dòng)裝置類型的基礎(chǔ)上，進(jìn) 行 傳動(dòng)系統(tǒng) 的總體設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也是對(duì)于減速齒輪箱的設(shè)計(jì)，包含對(duì)減速箱內(nèi)部傳動(dòng)設(shè)計(jì)、齒輪設(shè)計(jì)、軸設(shè)計(jì)與校核、軸承設(shè)計(jì)與校核，確定齒輪箱總體尺寸設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從而完成對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì) 。 關(guān)鍵詞： 跨座式獨(dú) 軌 ， 雙軸， 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架， 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二零一四屆城市軌道交通車輛畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 ABSTRACT The development of city rail traffic to ease the traffic pressure on the city,convenient for people to travel, paving the way for the development of the type single rail traffic, traffic is lower than similar to subway, light rail transit, with its own unique style and development condition is more flexible and more and more construction market city rail transit in China39。城市軌道交通以其大運(yùn)量，高速準(zhǔn)時(shí)，節(jié)省空間及能源等特點(diǎn)，已逐漸成為我國(guó)城市交通發(fā)展的主流。 我國(guó)城市的現(xiàn)有的交通系統(tǒng)存在諸多問(wèn)題，比較突出的有三個(gè)方面：高峰時(shí)段堵塞和擁擠嚴(yán)重；交通結(jié)構(gòu)單一；對(duì)環(huán)境的影響較大。市區(qū)的旅客運(yùn)輸主要由公共汽車、無(wú)軌電車等常規(guī)公交工具和自行車承擔(dān)。要從根本上解決我國(guó)城市交通存在的問(wèn)題，就必須調(diào)整現(xiàn)有的交通結(jié)構(gòu)，建立綜合交通系統(tǒng)。作為中等運(yùn)量的軌道交通，跨座式單軌交通是符合我國(guó)城市需求的交通形式。 跨 座 式城市軌道交通的發(fā)展方向 城市軌道交通建設(shè)對(duì)城市的土地開(kāi)發(fā)、交通結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市環(huán)境的影響特別大。為此 ，在城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃中要做好以下幾點(diǎn)： 1） 線網(wǎng)規(guī)劃與城市發(fā)展規(guī)劃要協(xié)調(diào)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。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(yīng)都市的未來(lái)發(fā)展。既要節(jié)省投資 ,降低運(yùn)營(yíng)成本，又有利于乘客的出入換乘。重點(diǎn)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(lái)的路網(wǎng)客流分布特點(diǎn)。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(chǎng)所。城市軌道的線網(wǎng)骨架規(guī)劃，在遠(yuǎn)期目標(biāo)上，先對(duì)近期需要修建的各條線路的必要性和緊迫性進(jìn)行充分的論證。重點(diǎn)研究各線路的相交形式和相 交點(diǎn)，設(shè)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。結(jié)合軌道線路的走向 ,站點(diǎn)及出入口的位置，合理調(diào)整公交站點(diǎn)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(jìng)爭(zhēng)客流。綜合分析各種軌道交通的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及城市現(xiàn)有的客流、 經(jīng)濟(jì) 規(guī)模與發(fā)展傾向，做到“宜地鐵，才地鐵；宜輕軌，則輕軌。對(duì)于大型或特大型城市的中心區(qū)域應(yīng)充分利 用地下鐵路的特點(diǎn)而優(yōu)先發(fā)展地下鐵路。新型城市有軌電車在一些經(jīng)濟(jì)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。走行輪采用動(dòng)態(tài)直徑 982mm的橡膠輪胎 。 當(dāng)然其他方面，比如 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 不在本次設(shè)計(jì)展示。 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 驅(qū)動(dòng)電機(jī)端主要考慮轉(zhuǎn)矩小的特點(diǎn) 。 軌道車輛 傳動(dòng)系統(tǒng) 的基本作用和要求 傳動(dòng)系統(tǒng) 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。而城市軌道車輛只有動(dòng)車才具有 傳動(dòng)系統(tǒng) ，它對(duì) 傳動(dòng)系統(tǒng) 有以下要求： （ 1） 傳動(dòng)系統(tǒng) 應(yīng)保證能使?fàn)恳姍C(jī)功率得到有效的發(fā)揮 ，穩(wěn)定的傳動(dòng)比 。 （ 3） 電動(dòng)機(jī)在安裝上應(yīng)有減振措施。 （ 5） 傳動(dòng)系統(tǒng) 本身應(yīng)該簡(jiǎn)單可靠，具有最 少量的磨耗件。 第 3 章 傳動(dòng)系統(tǒng)總布置設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 傳動(dòng)系統(tǒng)既要確保牽引電動(dòng)機(jī)的輸出功率可靠地傳遞給輪對(duì)，同時(shí)又要隔離輪軌沖擊對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響。對(duì)一臺(tái)理想驅(qū)動(dòng)裝置的要求有以下幾個(gè)方面： 1)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有旋轉(zhuǎn)彈性。在采用剛性軸支承式傳動(dòng)裝置的機(jī)車 上，它們直接傳至輪對(duì)。架懸式傳動(dòng)系統(tǒng)常采用具有一定彈性的聯(lián)軸器，將電機(jī)和輪對(duì)連接起來(lái)。 2)不約束輪對(duì)的垂向運(yùn)動(dòng)，即對(duì)一系彈簧垂向彈性的影響應(yīng)盡量小。作用在輪對(duì)上的各種力都經(jīng)過(guò)這些裝置直接傳遞給轉(zhuǎn)向架構(gòu)架。換句話說(shuō)，就是驅(qū)動(dòng)裝置參與了一系彈簧懸掛裝置的作用。因此，驅(qū)動(dòng)裝置與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的垂向彈性連接剛度應(yīng)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。 3)不約束輪對(duì)的橫向運(yùn)動(dòng)，即對(duì)輪對(duì)的橫向彈性不發(fā)生影響或影響盡量地小。為了緩和和減小這沖擊和作用力，輪對(duì)和構(gòu)架之間的連 接裝置應(yīng)具有一定的橫向彈性。而后者本身也承受這些附加的橫向力。而驅(qū)動(dòng)裝置盡量不影響或者盡可能小地影響輪對(duì)的橫向運(yùn)動(dòng)。 軸支承式牽引驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)常利用滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承，兩點(diǎn)支撐在車軸上，一點(diǎn)懸掛在構(gòu) 架上。架承式牽引驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)常三點(diǎn)剛性或彈性安裝在構(gòu)架上，電機(jī)與輪對(duì)間通過(guò)聯(lián)軸器連接，傳遞驅(qū)動(dòng)力矩。驅(qū)動(dòng)裝置中，影于健：跨座式獨(dú)軌雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 響輪對(duì)的角位移的元件是電機(jī)懸掛裝置或聯(lián)軸器，因此，其結(jié)構(gòu)和彈性參數(shù)設(shè)計(jì)，需考慮有效地驅(qū)動(dòng)輪對(duì)，而盡量小地影響輪對(duì)相對(duì)構(gòu)架的角位移。 5)除輪對(duì)外，其他零部件 應(yīng)盡可能都是簧承質(zhì)量。這種沖擊力隨機(jī)車運(yùn)行速度的提高而急劇增大。 6)傳動(dòng)元件在發(fā)生持續(xù)或斷續(xù)軸位移時(shí)不引起外部慣性力，即不發(fā)生不平衡的作用力。由于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架、車軸活節(jié)式連接裝置和電機(jī)機(jī)座等制造誤差、軸箱彈簧調(diào)整的誤差及其位置變化等原因，在機(jī)車運(yùn)行過(guò) 程中軸位移實(shí)際上是連續(xù)發(fā)生的。不平衡力的大小與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置布置在兩邊并靠近車輪時(shí)，還存在著動(dòng)態(tài)不平衡 (其值與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置間的距離有關(guān) )。 7)傳動(dòng)元件在發(fā)生持續(xù)或斷續(xù)軸位移時(shí)，不引起內(nèi)部慣性力。若輪對(duì)短時(shí)加速度達(dá) 209 左 右，則短時(shí)軸位移所產(chǎn)生的不平衡力和內(nèi)部慣性力將達(dá)到極高的瞬時(shí)值。采用具有不平衡力和慣性力的傳動(dòng)裝置不僅在振動(dòng)和運(yùn)行技術(shù)方面，而且在應(yīng)力和結(jié)構(gòu)方面都將造成很大的困難。 8)驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)當(dāng)不易磨損及無(wú)須維護(hù)。 為使機(jī)車動(dòng)車，特別是三軸轉(zhuǎn)向架的機(jī)車通過(guò)曲線時(shí)不致產(chǎn)生 過(guò)大的導(dǎo)向力和構(gòu)架力。對(duì)于動(dòng)力幾種電動(dòng)車組要求動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的單軸功率、驅(qū)動(dòng)力矩及軸重比較大，而動(dòng)力分散電動(dòng)車組動(dòng)軸的功率、驅(qū)動(dòng)力矩及軸重相對(duì)來(lái)說(shuō)較小。 動(dòng)力轉(zhuǎn)向架牽引電機(jī)懸掛方式大體上分為三類：軸懸、 架懸、體懸。架懸式牽引電機(jī)全部懸掛在構(gòu)架上，電機(jī)全部重量懸掛在構(gòu)架上，電機(jī)全部重量屬于簧上部分。 本文 架懸式牽引電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置被完全裝置在轉(zhuǎn)向架上。為了保證順利地傳遞牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩，在牽引電動(dòng)機(jī)和輪對(duì)之間必須設(shè)有適應(yīng)垂向和橫向位 移的運(yùn)動(dòng)元件。所以該元件以致聯(lián)軸器可設(shè)計(jì)得較小巧。保證了牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩比較平穩(wěn)。所以橡膠聯(lián)軸器的使用壽命較長(zhǎng)，同時(shí)不需維護(hù)和潤(rùn)滑。齒輪減速箱通過(guò)螺柱固定在構(gòu)架本體的軸套外側(cè)，齒輪箱體的結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度和強(qiáng)度， 以便支承兩級(jí)齒輪， 同時(shí)安裝盤形制動(dòng)裝置和速度發(fā)電機(jī)，制動(dòng)盤直接安裝在中間軸外端 圖 11 參照 驅(qū)動(dòng)裝置原理圖 但是按照實(shí)際構(gòu)架制作者的要求，驅(qū)動(dòng)車軸制作為實(shí)心軸，盡量減小傳動(dòng)系統(tǒng)尺寸界限。而且設(shè)計(jì)內(nèi)容比較參照原理圖，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。減速器與驅(qū)動(dòng)車軸采用彈性聯(lián)軸器連接，傳動(dòng)系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)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(dòng)。 車輛設(shè)計(jì)采用 6 節(jié)編組， 4動(dòng)車 2 拖車 208t 有效載重 T＝ 11t，城市輕軌構(gòu)造速度范圍為70~80km/h，取構(gòu)造速度為 80km /即 。 牽引電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的選用，首先要了解電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載特性，根據(jù)機(jī)械負(fù)載的類型和特性來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的額定容量、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓以及型式。通常根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的需要來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的功率，同時(shí)，還要考慮負(fù)載的工作制問(wèn)題，也就是說(shuō)，所選的電動(dòng)機(jī)應(yīng)適應(yīng)機(jī)械負(fù)載的連接、短時(shí)或間斷周期工作性質(zhì)。選小了，保證不了電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常工作；選大了，雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)，電動(dòng)機(jī)容量不能被充分利用， 而且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不能滿載運(yùn)行，使得效率和功率因數(shù)不高。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一定要按生產(chǎn)機(jī)械銘牌上的要求選擇，否則可能改變生產(chǎn)機(jī)械的性能。 于?。嚎缱姜?dú)軌雙軸動(dòng)力轉(zhuǎn)向架傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 選擇牽引電機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)的容量主要根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱條件來(lái)決定。 電動(dòng)機(jī)所需功率為： Pd=Pw/?o (kw) 式（ ） PW 為輸出功率，它由工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定， PW=F V/1000 （ kw） 式（ ） 根據(jù)轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)參數(shù)可得：跨坐式獨(dú)軌單軸列車轉(zhuǎn)向架的軸重取 11t，則動(dòng)車上有兩個(gè)轉(zhuǎn)向架即有兩根軸，車體重量，參照軌道車輛構(gòu)造一書(shū)， 上海地鐵車輛 4 動(dòng)車 2拖車 155t 有效載重 ， 動(dòng)車自重加載重 108t，城市輕軌構(gòu)造速度范圍為6080km/h，取構(gòu)造速度為 80km/h 即 。 車輛運(yùn)行阻力為： F={(13+ V) W+ V V} a 式（ ） V—— 車輛運(yùn)行速度； W—— 列車自重； a—— 阻尼系數(shù)； 將已知參數(shù)帶入式（ ）中，其中阻力系數(shù) a 取值為 ，則有： F={(13+ V) W+ V V} a =｛（ 13+ ） 108+ ｝ =（ N） 帶入式（ ）： PW0=F V/1000 (kw) PW0= （ kw） 則每軸輸出功率為： PW=（ kw） ?o 為電動(dòng)機(jī)功率與輸出功率的總效率。設(shè) ? ? ? ?4 分別為聯(lián)軸器、滾動(dòng)軸承、齒輪傳動(dòng)及車軸傳動(dòng)的效率。故選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)時(shí)，選取額定功率為 110KW 的三相異步電動(dòng)機(jī)即可。 (2)各級(jí)傳動(dòng)間應(yīng)到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱 。所有的傳動(dòng)件應(yīng)便于安裝。 (3)圓錐圓柱減速器圓錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比占總傳動(dòng)比的 1/3。 計(jì)算得 ，一級(jí)傳動(dòng)比 i1=，二級(jí)傳動(dòng)比 i2=。 Ⅰ軸： nⅠ =nm=2980r/min Ⅱ軸： nⅡ =nⅠ /i1= Ⅲ軸： nⅢ =nⅡ /i2= 各軸輸入功率 Ⅰ軸： PⅠ =PD ?1=*= Ⅱ軸： PⅡ = PⅠ ?2 ?3= Ⅲ軸： PⅢ = PⅡ ?2 ?3= 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩： Td= 106 Pd/nm=