鐵道機(jī)車車輛減速器的設(shè)計方法探討

唐凌

【摘要】時代在發(fā)展，科技在進(jìn)步。在這種大發(fā)展的背景中，我們的鐵道機(jī)車發(fā)展也呈現(xiàn)出一種快速發(fā)展的趨勢。在當(dāng)前而言，由于機(jī)車運(yùn)行速度在不斷地提升，隨著這種速度的不斷提升，對于機(jī)車的減速器要求也就越來越重視，畢竟機(jī)車減速器在鐵道機(jī)車中所發(fā)揮出的作用是無法代替的，鑒于此，本文就圍繞鐵道機(jī)車車輛減速器的設(shè)計方法這一主題，展開討論，重點(diǎn)從對鐵道機(jī)車、減速器的認(rèn)識，關(guān)于XG45-9/540機(jī)車車軸減速器，XG45-9540機(jī)車車軸減速器數(shù)學(xué)模型的分析和如何進(jìn)行安裝，基于MATLAB進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計分析，這幾個層面進(jìn)行闡述，旨在提高減速器質(zhì)量水平。

【關(guān)鍵詞】制動系統(tǒng)；鐵道機(jī)車；設(shè)計方法；減速器

我國的國民經(jīng)濟(jì)在不斷地提高，隨之眾多產(chǎn)業(yè)隨之出現(xiàn)了發(fā)展。如高速鐵路就是快速發(fā)展中的一個典型例子。正因為高速鐵路的快速發(fā)展，進(jìn)而對機(jī)車是性能也提出了更高的要求。在機(jī)車中，影響機(jī)車性能的重要組成部分中有減速器，減速器在機(jī)車性能中是如何部件不可代替的。因為只有高質(zhì)量的減速器才能夠?qū)C(jī)車實(shí)施充分有效地調(diào)節(jié)。那么如何確保減速器在機(jī)車中發(fā)揮出積極在作用？這就需要對減速器進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計，只有這樣才能夠保證鐵道機(jī)車在運(yùn)行過程中的安全性，也才能夠保證人民的安全和財產(chǎn)。

一、對鐵道機(jī)車、減速器的認(rèn)識

在中國鐵道機(jī)中，對于機(jī)車的使用特別頻繁，這是對所有運(yùn)行在鐵路軌道上的車輛的總稱，這戲而車輛包括包括的拖車、貨運(yùn)列車和普通客運(yùn)列車。我們所說的減速器就就這些車輛中對車輛快慢進(jìn)行快與慢實(shí)施調(diào)節(jié)的一種裝置，該裝置的作用在于保證平穩(wěn)地降速。減速器駐澳連接在動力裝置和發(fā)動機(jī)之間，其作用是根據(jù)需要對轉(zhuǎn)述進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種降速，主要是是通過減速器自身的匹配裝置來實(shí)現(xiàn)。然后將作用力向其他的地里裝置進(jìn)行傳遞，這樣就實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速的變化。在鐵道機(jī)車中，減速器為必備的一種設(shè)備。當(dāng)然該設(shè)備在很多的機(jī)械中都應(yīng)用到它們。

時代在發(fā)展，科學(xué)技術(shù)在進(jìn)步，我國的鐵道建設(shè)隨之也在不斷地發(fā)展，而用于鐵道機(jī)車上的減速器，也在不斷地改進(jìn)，就當(dāng)前而言，正在向高性能和高水平這一方向進(jìn)行急速發(fā)展。就機(jī)車減速器理論而言，在當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展到一定的水平。而機(jī)車減速器設(shè)備在當(dāng)前里，其規(guī)格和型號呈現(xiàn)出一種多樣式，其目的是為了更好地適應(yīng)快速發(fā)展的各種各樣的車輛的需要。

在提高減速器的性能和水平中，主要是由于減速器理論水平已經(jīng)得到了成功地完善，這種理論水平已經(jīng)貼近了當(dāng)前=的實(shí)際操作需要，由于實(shí)用理論的完善，減速器的可行性研究也隨之得到了發(fā)展。如，對于齒輪強(qiáng)度所進(jìn)行的算法，以及設(shè)計出的能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化和變形的設(shè)計，此外還有對新結(jié)構(gòu)得到了逐步地完善，進(jìn)而從整體上促進(jìn)了機(jī)車減速器的水平得到了全面地提高。

在材質(zhì)上，運(yùn)用機(jī)車車輛減速器的材質(zhì)一定要注重耐久性和強(qiáng)度，一般采用的是合金鋼鍛件，因為這些材質(zhì)比較優(yōu)質(zhì)，選用這些合金鋼鍛件，，有效地保證了產(chǎn)品的強(qiáng)度。這些合金鋼鍛件在環(huán)境的適應(yīng)能力上以及處理環(huán)境溫度中，其能力都得到了提高。當(dāng)前機(jī)車在不斷地?fù)Q代更新，這對減速器的結(jié)構(gòu)也就越來越合理化。再次，在減速器加工工藝中，其工藝越來越成熟，進(jìn)而保證了工藝水平呈現(xiàn)出一種飛速提高的狀態(tài)。

二、關(guān)于XG45-9/540機(jī)車車軸減速器

在本論文中，我們所研究的機(jī)車車軸減速器，其研究的對象為XG45-9/540機(jī)車車軸減速器。在機(jī)車整個驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，其中最后的環(huán)節(jié)就是XG45-9/540機(jī)車車軸減速器，它的作用就是把萬向軸的功率傳遞給機(jī)車輪對，當(dāng)然在這一傳遞的過程中，需要通過900方向的改變才能夠成功傳遞。

就XG45-9/540機(jī)車車軸減速器結(jié)構(gòu)而言，該減速器實(shí)際上是一種兩級車軸減速器，構(gòu)成這一裝置的是一對圓柱齒輪和一對螺旋傘齒輪，在進(jìn)行動力的傳遞過程中，其順序?qū)崅泯X輪進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)然后圓柱齒輪緊跟其后。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，齒輪扭矩小，齒輪轉(zhuǎn)速高，這樣就有助于積極提高傘齒輪壽命，此外此種布置還能夠?qū)囕喤c鋼軌的沖擊所帶來的沖擊給予有效降低，不過它的機(jī)構(gòu)很復(fù)雜。

該減速器-XG45-9/540機(jī)車車軸減速器，其輸入的功率是110kw，其轉(zhuǎn)速實(shí)7382r/min，其總的速比是21.375，在該機(jī)車車軸減速器，其螺旋傘齒輪為高速級別，該材質(zhì)是20Cr14n-Ti，該材質(zhì)在進(jìn)行滲碳淬火后，硬度變了，其硬度達(dá)到了HRC59-68。而圓柱直齒輪為低速級齒輪，該材質(zhì)是22CxNInMo，對其進(jìn)行滲碳淬火后，硬度變了，其硬度達(dá)到了HRC52-55這一標(biāo)準(zhǔn)。

三、XG45-9540機(jī)車車軸減速器數(shù)學(xué)模型的分析和如何進(jìn)行安裝

（一）做好確定好設(shè)計的變量

在設(shè)計變量中，其內(nèi)容包括各級中心距、齒寬和變位系數(shù)、螺旋角，以及模數(shù)、齒輪的齒數(shù)，這些都是設(shè)計變量中的重要的量。在這些變量中，設(shè)計的變量一旦過多，給計算工作量以及計算的難度都會增加。一般來說，在設(shè)計變量中，會車對優(yōu)化目標(biāo)構(gòu)成重要的影響的，以及對這些能夠容易進(jìn)行控制的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，即將其作為設(shè)計變量。此外，盡管齒輪的材料性能對減速器的成本以及尺寸、體積構(gòu)成影響，對其不考慮，不將其作為變量，將其只是作常量進(jìn)行處理，對這些因素展開全面考慮，對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化。在設(shè)計變量中，一般可以將分錐角、螺旋角，以及齒寬系數(shù)、齒寬、齒數(shù)、法面模數(shù)這些參數(shù)作為變量考慮。

（二）準(zhǔn)確地確定目標(biāo)函數(shù)

在設(shè)計表達(dá)方式中，變量的函數(shù)是重要的目標(biāo)函數(shù)。在減速器中，其部件主要是一些相互咬合著的齒輪，這些零件同其他的零件相比較而言，在空間上所占的空間要大。從這個層面來說，積極做好充分地優(yōu)化內(nèi)部空間，促使變速箱的體積更加小。

（三）如何進(jìn)行安裝

在鐵道機(jī)車車輛里，其中最為重要的一個部件就是減速器，對這一重要的部件進(jìn)行安裝，必須遵照安裝的程序進(jìn)行，保證每一步安裝操作到位，只有嚴(yán)格地按照安裝的程序進(jìn)行安裝，才能夠保障鐵道機(jī)車車輛部出現(xiàn)故障，保證減速器的功能不受到阻礙。那么如何安裝？在安裝過過程中，首先確保所安裝的減速器和電機(jī)不存在損壞的狀況。做好電機(jī)和減速器的連接。在連接中，其連接的方式多種多樣，其中卡拉連接是多數(shù)部件連接的方式。在進(jìn)行各部件的連接中需要注意的是，查看連接的尺寸，保證這些部位的尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)。只有這樣，才能夠保證部件設(shè)備相互匹配。如果在安裝中，部件出現(xiàn)了一些偏差，這些偏差勢必會導(dǎo)致電機(jī)在以后的工作中出現(xiàn)故障。比如，在列車正處于快速的前進(jìn)中，但是需要對列車實(shí)施減速處理，其減速器很有可能由于故障而出現(xiàn)了減速器失靈情況法神，這樣就會導(dǎo)致事故發(fā)生，其后果不可想象。在安裝操作中，需要注意的是減速器和電機(jī)連接一定要保持自然連接狀態(tài)，保證減速器和電機(jī)的同心度始終處于一直狀態(tài)，如果減速器和電機(jī)的同心度不處于一直狀態(tài)，就會導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行和電機(jī)的軸鍛件運(yùn)行角度出現(xiàn)偏差，進(jìn)而會導(dǎo)致減速器齒輪出現(xiàn)磨損或者是折斷。

四、基于MATLA日進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計分析

先將Matlab程序進(jìn)行完整地編寫。在編寫Matlab程序中，所采用的計算方法為SQP法，這里的SQP法是MATLAB優(yōu)化工具箱中一種功能，在該功能中能夠?qū)mincon函數(shù)進(jìn)行直接調(diào)用。其次是對結(jié)果的輸出。當(dāng)減速器系統(tǒng)一旦達(dá)到了53874轉(zhuǎn)這一標(biāo)準(zhǔn)后，其最初的設(shè)計的可靠度為百分之九十一，此時對其進(jìn)行可靠性的優(yōu)化設(shè)計之后，其可靠度會得到提升，能夠達(dá)到百分之九十九這一標(biāo)準(zhǔn)。

五、結(jié)語

綜L所述，高速鐵路的快速發(fā)展，進(jìn)而對機(jī)車是性能也提出了更高的要求。在機(jī)車中，影響機(jī)車性能的重要組成部分中有減速器，減速器在機(jī)車性能中是如何部件不可代替的。而只有高質(zhì)量的減速器才能夠?qū)C(jī)車實(shí)施充分有效地調(diào)節(jié)，這就需要對減速器進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計。XG45-9/540機(jī)車車軸減速器具有自身的特點(diǎn)，為此積極偽沙子XG45-9540機(jī)車車軸減速器數(shù)學(xué)模型的分析和安裝，有助于提高減速器是性能，促使其在機(jī)車運(yùn)行中發(fā)揮出積極作用。

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