窄轨电机车车轴减速器的结构设计与仿真研究

论文摘要

窄轨电机车是煤炭、冶金矿井及隧道工程建设的主要运输设备。随着我国国民经济的高速稳步增长，煤炭、冶金矿井开采技术水平和隧道挖掘技术水平不断提高，矿山和铁路建设的货运量和运输距离大增，作为主要运输工具的窄轨电机车的运输效率需要大大提高。车轴减速箱作为窄轨电机车传动系的重要部件，关系着电机车的安全可靠运行。基于车轴减速箱装于两车轮之间、车轮与车轴冷压装配、有限的布置空间及安装的局限性致使减速箱的结构体积、安装的可操作性及整机的可靠性设计变得尤为重要。本文首先确定XJK45电机车的整车性能与结构参数，运用了理论计算方法对车轴减速箱的齿轮强度及轴承寿命进行了设计；同时对湘电重型装备股份有限公司以往开发生产的车轴减速器在工业运行中普遍出现的噪声大、漏油、中间轴支承座断裂等问题进行分析研究，找出问题发生的机理，对其结构布局进行了优化改进设计；突破传统润滑方式，结合台架试验有效地解决了车轴减速器的高速级齿轮润滑。本文对车轴减速箱的关键部件在Solidworks软件环境建立三维模型，将模型转为IGES格式后，导入到HYPERMESH软件进行有限元前处理分析，接着将有限元模型转化成CDB格式导入到ANSYS中进行强度和刚度分析，根据关键部件的应力及变形分布情况对其刚度和强度进行评价，为其结构设计提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 窄轨工矿电机车简介
• 1.2 窄轨工矿牵引电机车的研究背景
• 1.3 国内外产品现状
• 1.3.1 国内产品现状
• 1.3.2 国外产品现状
• 1.4 窄轨工矿牵引电机车发展趋势
• 1.4.1 品种的多样化
• 1.4.2 牵引电机的交流化
• 1.4.3 设计方法现代化
• 1.4.4 大容量、高效率蓄电池的研究
• 1.5 课题来源及意义
• 1.6 本论文的主要内容
• 第2章 车轴减速器的结构设计
• 2.1 车轴减速器的设计条件
• 2.1.1 车轴减速器的设计原则和设计标准
• 2.1.2 工况牵引电机车的使用环境和基本参数
• 2.1.3 车轴减速器的主要设计参数
• 2.2 车轴减速器的总体设计
• 2.2.1 车轴减速器的作用
• 2.2.2 现有车轴减速器的结构和缺陷
• 2.2.3 XJK45 电机车车轴减速器的结构
• 2.3 车轴减速器主要部件的设计计算
• 2.3.1 轴的初步计算
• 2.3.2 齿轮的设计计算
• 2.4 齿轮与轴的联接计算
• 2.4.1 花键联接强度计算
• 2.4.2 过盈联接强度计算
• 2.5 各轴轴承寿命计算
• 2.5.1 轴承寿命计算的初始条件
• 2.5.2 输入轴轴承寿命
• 2.5.3 Ⅱ轴轴承寿命计算
• 2.5.4 Ⅲ轴轴承寿命计算
• 2.6 车轴减速器润滑和密封设计
• 2.6.1 润滑
• 2.6.2 密封
• 2.7 本章小结
• 第3章 车轴减速器的仿真分析
• 3.1 有限元仿真技术简介
• 3.2 各轴强度和刚度分析
• 3.2.1 Ⅰ轴刚度和强度分析
• 3.2.2 Ⅱ轴强度和刚度分析
• 3.2.3 Ⅲ轴强度和刚度分析
• 3.2.4 IV 轴强度和刚度分析
• 3.3 减速器箱体分析
• 3.3.1 分析内容
• 3.3.2 几何建模
• 3.3.3 有限元前处理
• 3.3.4 有限元强度和刚度分析结果
• 3.3.5 结果分析
• 3.4 分析结果汇总
• 3.5 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢