一种机车轮对驱动装置的制作方法

1.本实用新型涉及机车传动系统技术领域，具体涉及一种机车轮对驱动装置。


背景技术：

2.地铁机车轮对驱动装置是地铁机车动力传输机构中的重要部件，其作用是将原动机的输出功率降速增矩，并使旋转方向转变90
°
，最终传递至车轮，从而驱动车辆行驶。同时，该机车要求满足机车车辆a级限界，即对于轮对驱动装置中的二级（指传动级数，下同）车轴齿轮箱和一级车轴齿轮箱，要求其下箱体最底部（即最低点）到轨面距离不小于160mm，因此二级、一级车轴齿轮箱最底部到箱体分箱面的距离不得超过260mm。然而，现有车轴齿轮箱内部结构较为宽松，布局不合理，导致箱体尺寸较大，只能达到b级限界的要求，箱体下表面与铁轨距离比较近，机车运行时容易出现安全隐患。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种机车轮对驱动装置，采用大模数螺旋锥齿轮优化箱体内部布局，结构紧凑，体积小，能够满足机车车辆a级限界的设计要求，机车运行更加安全可靠。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
5.一种机车轮对驱动装置，包括：
6.二级轮对驱动总成；及
7.一级轮对驱动总成，其通过传动轴与所述二级轮对驱动总成相传动连接；
8.其中，所述二级轮对驱动总成与一级轮对驱动总成具有相同规格的拉臂、轮对及轴箱体，它们的轮对相互平行且位于同一水平高度；所述二级轮对驱动总成与一级轮对驱动总成分别具有一模数极限为16.5mm、齿宽极限值为80mm的螺旋锥齿轮，所述螺旋锥齿轮的最大直径为
ø
486mm。
9.在本技术公开的一个实施例中，所述二级轮对驱动总成包括二级车轴齿轮箱，所述拉臂一端与所述二级车轴齿轮箱铰接、另一端与机车转向架相连接；
10.所述轮对主要由车轴组件及分布于所述车轴组件两端的车轮构成，所述车轴组件设于二级车轴齿轮箱内；
11.所述轴箱体与所述车轴组件两端相连接且位于所述车轮外侧，所述轴箱体通过悬挂机构与所述机车转向架相连接、用于承载机车重量。
12.在本技术公开的一个实施例中，所述二级车轴齿轮箱包括第一下箱体、中箱体、第一上箱体、输入轴组件及第一中间轴组件；
13.所述第一下箱体、中箱体及第一上箱体依次通过螺栓连接成整体；
14.所述输入轴组件安装于所述中箱体与第一上箱体的分箱面之间、用于输入动力；
15.所述第一中间轴组件安装于所述第一下箱体与中箱体的分箱面之间、其与所述输入轴组件相互平行且相传动连接；
16.所述车轴组件也安装于所述第一下箱体与中箱体的分箱面之间、其与所述第一中间轴组件相互垂直且相传动连接。
17.在本技术公开的一个实施例中，所述输入轴组件包括输入轴及依次套设于所述输入轴的第一法兰、第一端盖、第一圆柱滚子轴承、小圆柱斜齿轮、第二圆柱滚子轴承、第一四点接触球轴承、闷盖；
18.所述第一法兰与机车原动机相传动连接，所述第一端盖通过螺栓分别与所述中箱体、第一上箱体相连接，所述闷盖通过螺栓分别与所述中箱体、第一上箱体相连接。
19.在本技术公开的一个实施例中，所述第一中间轴组件包括第一螺旋锥齿轮轴及依次套设于所述第一螺旋锥齿轮轴的第三圆柱滚子轴承、大圆柱斜齿轮、第四圆柱滚子轴承、第二四点接触球轴承、第二端盖、第二法兰；
20.所述第三圆柱滚子轴承位于所述第一螺旋锥齿轮轴的轮齿一侧，其余的位于所述第一螺旋锥齿轮轴的轮齿另一侧；
21.所述大圆柱斜齿轮与所述小圆柱斜齿轮相互啮合；
22.所述第二端盖通过螺栓分别与所述第一下箱体、中箱体相连接，所述第二法兰通过螺栓与所述传动轴一端的万向联轴器相传动连接。
23.在本技术公开的一个实施例中，所述车轴组件包括车轴及依次套设于所述车轴的第三端盖、第五圆柱滚子轴承、螺旋锥齿轮、第六圆柱滚子轴承、第三四点接触球轴承、第四端盖；
24.所述第三端盖通过螺栓分别与所述第一下箱体、中箱体相连接，所述第四端盖通过螺栓分别与所述第一下箱体、中箱体相连接；
25.所述螺旋锥齿轮与所述第一螺旋锥齿轮轴的轮齿相互啮合；
26.所述车轮分别与所述车轴两端相连接。
27.在本技术公开的一个实施例中，所述一级轮对驱动总成包括一级车轴齿轮箱；
28.所述一级车轴齿轮箱包括第二下箱体、第二上箱体及用于传递动力的第二中间轴组件，所述第二下箱体与第二上箱体通过螺栓相连接；
29.所述第二中间轴组件安装于所述第二下箱体与第二上箱体的分箱面之间、其与所述车轴组件相互垂直且相传动连接。
30.在本技术公开的一个实施例中，所述第二中间轴组件包括第二螺旋锥齿轮轴及依次套设于所述第二螺旋锥齿轮轴的第七圆柱滚子轴承、第八圆柱滚子轴承、第四四点接触球轴承、第五端盖、第三法兰；
31.所述第二螺旋锥齿轮轴的轮齿与所述螺旋锥齿轮相互啮合；
32.所述第七圆柱滚子轴承位于所述第二螺旋锥齿轮轴的轮齿一侧，其余的位于所述第二螺旋锥齿轮轴的轮齿另一侧；
33.所述第五端盖通过螺栓分别与所述第二下箱体、第二上箱体相连接，所述第三法兰通过螺栓与所述传动轴另一端的万向联轴器相传动连接。
34.在本技术公开的一个实施例中，所述二级车轴齿轮箱、一级车轴齿轮箱内均设有润滑系统，所述润滑系统包括依次连接的滤油器、双向齿轮油泵及小圆柱直齿轮；
35.所述双向齿轮油泵安装于油底壳上，所述油底壳分别可拆卸地内嵌于所述第一下箱体、第二下箱体的底部；
36.所述双向齿轮油泵通过油管、箱体上的油道与各轴组件的轴承位置均连通；
37.所述小圆柱直齿轮与套设于所述车轴的大圆柱直齿轮相互啮合，所述大圆柱直齿轮位于所述螺旋锥齿轮与第六圆柱滚子轴承之间。
38.在本技术公开的一个实施例中，所述润滑系统还包括油压调节器；
39.所述油压调节器通过油管与所述双向齿轮油泵连通。
40.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
41.1、采用大模数螺旋锥齿轮，在减小其外形尺寸的同时能够保证抗弯曲能力，优化了箱体内部布局，结构紧凑，体积小，从而可以抬高箱体，能够满足机车车辆a级限界的设计要求，机车运行更加安全可靠。
42.2、通过内置的润滑系统，实现强迫润滑和飞溅润滑，能够满足机车在不同时速时的润滑需求，降低齿轮箱内的温升，从而确保其能正常连续工作；另外，油底壳向上内嵌，使其不外露突出，进一步符合了机车车辆a级限界要求，可从第一下箱体和第二下箱体底部向外拆下取出，方便对润滑系统进行维护，提高维护效率。
43.3、通过油压调节器调节油压，可以防止机车车速较高时油压过高而导致润滑油溢出。
附图说明
44.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1为本实用新型的立体结构示意图；
46.图2为二级车轴齿轮箱装配结构示意图；
47.图3为二级车轴齿轮箱纵向剖视结构示意图；
48.图4为二级车轴齿轮箱横向剖视结构示意图；
49.图5为输入轴组件的剖视结构示意图；
50.图6为第一中间轴组件的剖视结构示意图；
51.图7为车轴组件的剖视结构示意图；
52.图8为一级车轴齿轮箱装配结构示意图；
53.图9为一级车轴齿轮箱纵向剖视结构示意图；
54.图10为一级车轴齿轮箱横向剖视结构示意图；
55.图11为第二中间轴组件的剖视结构示意图；
56.图12为润滑系统的结构示意图；
57.图13为图12的俯视图（顺时针旋转90
°
）；
58.图14为图13中a向局部放大结构示意图。
59.附图标记说明如下：
60.1000、二级轮对驱动总成；
61.1100、二级车轴齿轮箱，1101、第一下箱体，1102、中箱体，1103、第一上箱体，1104、拉臂座孔，1105、透气帽，1106、进油盖，1107、油标，1108、放油堵；
62.1110、输入轴组件，1111、输入轴，1112、第一法兰，1113、第一端盖，1114、第一圆柱滚子轴承，1115、小圆柱斜齿轮，1116、第二圆柱滚子轴承，1117、第一四点接触球轴承，1118、闷盖；
63.1120、第一中间轴组件，1121、第一螺旋锥齿轮轴，1122、第三圆柱滚子轴承，1123、大圆柱斜齿轮，1124、第四圆柱滚子轴承，1125、第二四点接触球轴承，1126、第二端盖，1127、第二法兰；
64.1130、润滑系统，1131、滤油器，1132、双向齿轮油泵，1133、小圆柱直齿轮，1134、油底壳，1135、油管，1136、油压调节器；
65.1200、拉臂；
66.1300、轮对；
67.1310、车轴组件，1311、车轴，1312、第三端盖，1313、第五圆柱滚子轴承，1314、螺旋锥齿轮，1315、第六圆柱滚子轴承，1316、第三四点接触球轴承，1317、第四端盖，1318、大圆柱直齿轮；
68.1320、车轮；
69.1400、轴箱体；
70.2000、一级轮对驱动总成；
71.2100、一级车轴齿轮箱，2101、第二下箱体，2102、第二上箱体；
72.2110、第二中间轴组件，2111、第二螺旋锥齿轮轴，2112、第七圆柱滚子轴承，2113、第八圆柱滚子轴承，2114、第四四点接触球轴承，2115、第五端盖，2116、第三法兰；
73.3000、传动轴。
具体实施方式
74.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
75.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
76.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
77.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
78.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
79.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。
80.下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
81.参见图1～图14所示，本实用新型提供了一种机车轮对驱动装置，包括：
82.二级轮对驱动总成1000；及
83.一级轮对驱动总成2000，其通过传动轴3000与二级轮对驱动总成1000相传动连接；
84.其中，二级轮对驱动总成1000与一级轮对驱动总成2000具有相同规格的拉臂1200、轮对1300及轴箱体1400，它们的轮对1300相互平行且位于同一水平高度；二级轮对驱动总成1000与一级轮对驱动总成2000分别具有一模数极限为16.5mm、齿宽极限值为80mm的螺旋锥齿轮1314，螺旋锥齿轮1314的最大直径即大端齿顶圆直径为
ø
486mm。
85.具体地，为满足机车车辆a级限界，保证二级轮对驱动总成1000与一级轮对驱动总成2000的齿轮箱最底部到箱体分箱面的距离不得超过260mm，即意味着齿轮箱的下箱体高度不得超过260mm，因此这高度也限制了箱体内螺旋锥齿轮1314的最大外圆直径。通过优化齿轮参数、材质和结构，合理选择安全系数等方式保证该齿轮满足空间限制的条件下也满足强度要求，所以对于螺旋锥齿轮1314，齿制选择强度高、寿命长、啮合平稳且设计和工艺均比较成熟的格里森制弧齿锥齿轮，材料选择淬透性、韧性好的合金钢20crmnmo（gb/t3077-2015），并对齿部进行渗碳淬火处理，以提高其齿面接触疲劳强度。在齿轮参数方面，为提高齿轮齿根弯曲疲劳强度，应尽量使用大模数齿轮，考虑到箱体高度不得超过260mm的限制，确定螺旋锥齿轮1314的最大直径即大端齿顶圆直径为
ø
486mm，再根据机车驱动要求的传动比值2.07，确定齿数比为14/29，从而最终计算出螺旋锥齿轮1314的最大极限模数为16.5mm。进一步地，在齿轮箱中其他零部件结构大小确定后，确定螺旋锥齿轮1314的齿宽极限值为80mm。同时，在生产制造过程中，大小齿轮采用配对对碾、成对组装的方式，以提高和保证螺旋锥齿轮1314的齿面接触区面积，从而降低啮合冲击和噪音。经过强度校核软件分析计算，上述参数的螺旋锥齿轮1314在机车各工况载荷下，最小齿根弯曲疲劳强度安全系数为1.77，最小齿面接触疲劳强度为1.29，能够达到齿轮较高安全系数的要求。即采用大模数螺旋锥齿轮1314，在减小其外形尺寸的同时能够保证抗弯曲能力，优化了箱体内部布局，结构紧凑，体积小，从而可以抬高箱体，能够满足机车车辆a级限界的设计要求，机车运行更加安全可靠。
86.二级轮对驱动总成1000包括二级车轴齿轮箱1100，拉臂1200一端与二级车轴齿轮箱1100铰接、另一端与机车转向架（图中未示出）相连接；轮对1300主要由车轴组件1310及分布于车轴组件1310两端的车轮1320构成，车轴组件1310设于二级车轴齿轮箱1100内；轴
箱体1400与车轴组件1310两端相连接且位于车轮1320外侧，轴箱体1400通过悬挂机构（图中未示出）与机车转向架相连接、用于承载机车重量。
87.参见图2～图4所示，二级车轴齿轮箱1100包括第一下箱体1101、中箱体1102、第一上箱体1103、输入轴组件1110及第一中间轴组件1120；第一下箱体1101、中箱体1102及第一上箱体1103依次通过螺栓连接成整体；输入轴组件1110安装于中箱体1102与第一上箱体1103的分箱面之间、用于输入动力；第一中间轴组件1120安装于第一下箱体1101与中箱体1102的分箱面之间、其与输入轴组件1110相互平行且相传动连接；车轴组件1310也安装于第一下箱体1101与中箱体1102的分箱面之间、其与第一中间轴组件1120相互垂直且相传动连接。
88.参见图5所示，输入轴组件1110包括输入轴1111及依次套设于输入轴1111的第一法兰1112、第一端盖1113、第一圆柱滚子轴承1114、小圆柱斜齿轮1115、第二圆柱滚子轴承1116、第一四点接触球轴承1117、闷盖1118；第一法兰1112与机车原动机（图中未示出）相传动连接，第一端盖1113通过螺栓分别与中箱体1102、第一上箱体1103相连接，闷盖1118通过螺栓分别与中箱体1102、第一上箱体1103相连接。
89.为了防止漏油和满足各零部件的润滑要求，输入轴1111上还套设有第一油封、第一挡油板及第一喷油环，第一油封位于第一端盖1113的内圈与输入轴1111之间，第一挡油板位于第一端盖1113与第一圆柱滚子轴承1114之间，第一喷油环位于第二圆柱滚子轴承1116与第一四点接触球轴承1117之间。
90.参见图6所示，第一中间轴组件1120包括第一螺旋锥齿轮轴1121及依次套设于第一螺旋锥齿轮轴1121的第三圆柱滚子轴承1122、大圆柱斜齿轮1123、第四圆柱滚子轴承1124、第二四点接触球轴承1125、第二端盖1126、第二法兰1127；第三圆柱滚子轴承1122位于第一螺旋锥齿轮轴1121的轮齿一侧，其余的位于第一螺旋锥齿轮轴1121的轮齿另一侧；大圆柱斜齿轮1123与小圆柱斜齿轮1115相互啮合；第二端盖1126通过螺栓分别与第一下箱体1101、中箱体1102相连接，第二法兰1127通过螺栓与传动轴3000一端的万向联轴器相传动连接。
91.为了防止漏油和满足各零部件的润滑要求，第一螺旋锥齿轮轴1121上还套设有第二油封、第二挡油板及第二喷油环，第二油封位于第二端盖1126的内圈与第一螺旋锥齿轮轴1121之间，第二挡油板位于第二四点接触球轴承1125与第二端盖1126之间，第二喷油环位于第四圆柱滚子轴承1124与第二四点接触球轴承1125之间。
92.参见图7所示，车轴组件1310包括车轴1311及依次套设于车轴1311的第三端盖1312、第五圆柱滚子轴承1313、螺旋锥齿轮1314、第六圆柱滚子轴承1315、第三四点接触球轴承1316、第四端盖1317；第三端盖1312通过螺栓分别与第一下箱体1101、中箱体1102相连接，第四端盖1317通过螺栓分别与第一下箱体1101、中箱体1102相连接；螺旋锥齿轮1314与第一螺旋锥齿轮轴1121的轮齿相互啮合；车轮1320分别与车轴1311两端相连接。
93.为了防止漏油和满足各零部件的润滑要求，车轴1311上还套设有两个第三油封、两个第三挡油板及一个第三喷油环，两个第三油封分别位于第三端盖1312的内圈与车轴1311、第四端盖1317的内圈与车轴1311之间，两个第三挡油板分别位于第三端盖1312与第五圆柱滚子轴承1313、第三四点接触球轴承1316与第四端盖1317之间，第三喷油环位于第六圆柱滚子轴承1315与第三四点接触球轴承1316之间。
94.具体地，机车原动机的动力通过输入轴1111输入，然后依次通过小圆柱斜齿轮1115与大圆柱斜齿轮1123、第一螺旋锥齿轮轴1121的轮齿与螺旋锥齿轮1314的啮合传动，最后驱动车轴1311两端的车轮1320在轨道上滚动，从而带动机车行进。
95.一级轮对驱动总成2000包括一级车轴齿轮箱2100，对应的拉臂1200、轮对1300及轴箱体1400与一级车轴齿轮箱2100的连接方式和二级轮对驱动总成1000的相同，在此不再赘述。
96.参见图8～图10所示，一级车轴齿轮箱2100包括第二下箱体2101、第二上箱体2102及用于传递动力的第二中间轴组件2110，第二下箱体2101与第二上箱体2102通过螺栓相连接；第二中间轴组件2110安装于第二下箱体2101与第二上箱体2102的分箱面之间、其与车轴组件1310相互垂直且相传动连接。
97.参见图11所示，第二中间轴组件2110包括第二螺旋锥齿轮轴2111及依次套设于第二螺旋锥齿轮轴2111的第七圆柱滚子轴承2112、第八圆柱滚子轴承2113、第四四点接触球轴承2114、第五端盖2115、第三法兰2116；第二螺旋锥齿轮轴2111的轮齿与螺旋锥齿轮1314相互啮合；第七圆柱滚子轴承2112位于第二螺旋锥齿轮轴2111的轮齿一侧，其余的位于第二螺旋锥齿轮轴2111的轮齿另一侧；第五端盖2115通过螺栓分别与第二下箱体2101、第二上箱体2102相连接，第三法兰2116通过螺栓与传动轴3000另一端的万向联轴器相传动连接。
98.为了防止漏油和满足各零部件的润滑要求，第二螺旋锥齿轮轴2111上还套设有第四油封、第四挡油板及第四喷油环，第四油封位于第五端盖2115的内圈与第二螺旋锥齿轮轴2111之间，第四挡油板位于第四四点接触球轴承2114与第五端盖2115之间，第四喷油环位于第八圆柱滚子轴承2113与第四四点接触球轴承2114之间。
99.上述的中箱体1102、第二上箱体2102上均设有拉臂座孔1104，拉臂1200一端与拉臂座孔1104铰接、另一端与机车转向架相连接。
100.另外，中箱体1102、第二上箱体2102上还设有透气帽1105，用于箱体内的透气和润滑油的降温。
101.参见图12和图13所示，二级车轴齿轮箱1100、一级车轴齿轮箱2100内均设有润滑系统1130，润滑系统1130包括依次连接的滤油器1131、双向齿轮油泵1132及小圆柱直齿轮1133；双向齿轮油泵1132安装于油底壳1134上，油底壳1134分别可拆卸地内嵌于第一下箱体1101、第二下箱体2101的底部；双向齿轮油泵1132通过油管1135、箱体上的油道与各轴组件的轴承位置均连通；小圆柱直齿轮1133与套设于车轴1311的大圆柱直齿轮1318相互啮合，大圆柱直齿轮1318位于螺旋锥齿轮1314与第六圆柱滚子轴承1315之间。具体地，机车前进或者后退时，车轮1320在轨道上滚动，通过大圆柱直齿轮1318与小圆柱直齿轮1133的啮合传动作用，带动双向齿轮油泵1132正向或者反向转动，从而将箱体内的润滑油通过油管1135、箱体上的油道泵到各轴组件的轴承处，实现强迫润滑，同时通过第一至四喷油环将润滑油喷向各转动的齿轮，实现飞溅润滑。即通过内置的润滑系统1130，实现强迫润滑和飞溅润滑，能够满足机车在不同时速时的润滑需求，降低齿轮箱内的温升，从而确保其能正常连续工作；另外，油底壳1134向上内嵌，使其不外露突出，进一步符合了机车车辆a级限界要求，可从第一下箱体1101和第二下箱体2101底部向外拆下取出，方便对润滑系统1130进行维护，提高维护效率。
102.参见图14所示，润滑系统1130还包括油压调节器1136，油压调节器1136通过油管1135与双向齿轮油泵1132连通。通过油压调节器1136调节油压，可以防止机车车速较高时油压过高而导致润滑油溢出。
103.具体地，润滑油分别从第一下箱体1101和第二下箱体2101侧面设置的进油盖1106处注入齿轮箱内，并在第一下箱体1101和第二下箱体2101正面设置的油标1107显示油位，以保证齿轮箱内存储一定量的润滑油，满足润滑要求。当需要更换润滑油时，取下第一下箱体1101和第二下箱体2101底面设置的放油堵1108，将齿轮箱内的废油（脏油）放出即可。
104.上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。