一種機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪及其修形方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于齒輪加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪及其修形方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]城市輕軌、地鐵動車、快速列車是城市和城際客運交通的發(fā)展方向，其具有快速、大容量、舒適、安全、經(jīng)濟及與環(huán)境的良好兼容的特征，發(fā)揮了鐵路的固有優(yōu)勢，因而機車在世界各地蓬勃發(fā)展。在機車動力牽引傳動結(jié)構(gòu)方面，齒輪傳動結(jié)構(gòu)越來越起到主導(dǎo)作用，但機車牽引用齒輪傳動結(jié)構(gòu)應(yīng)用于動車等快速列車時，隨著牽引主機轉(zhuǎn)速提高、載荷加大，齒輪輪齒的變形明顯增大，而且其齒輪支承系統(tǒng)的變形也會因此而增大，加之安裝制造等綜合誤差影響，使實際運行中的齒輪傳動工況與理論設(shè)計的傳動嚙合工況相差甚遠，不可避免地出現(xiàn)齒輪嚙入、嚙出沖擊，導(dǎo)致主機牽引載荷突變、速度波動，出現(xiàn)由不同振型、頻率組成的各階振動，從而降低齒輪傳動精度、縮短了使用壽命、降低了承載能力、增大齒輪傳動噪聲。通常上述動車用齒輪采用漸開線圓柱齒輪，因此，如何針對上述工況需要對漸開線圓柱齒輪進行修形，考慮傳動過程中輪齒變形的情況，使其輪齒形狀能符合機車實際運行工況下的高速重載需要，避免齒輪嚙合時發(fā)生齒頂干涉，在嚙合交替過程中，避免因扭矩過大，輪齒受載而產(chǎn)生彈性變形，使齒面嚙合接觸斑點降低，降低沖擊載荷，使運轉(zhuǎn)趨于平穩(wěn)，減小噪音和振動，是本領(lǐng)域技術(shù)人員正在探討的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對上述技術(shù)問題，提供一種機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪，其用于機車牽引用齒輪傳動結(jié)構(gòu)時，其輪齒形狀能符合機車實際運行工況下的高速重載需要，在齒輪受載、齒廓變形后其齒面壓力分布均勻，可減少齒輪在嚙入和嚙出過程中的沖擊，減少偏載，仍能保持運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、減小噪音和振動。
[0004]本發(fā)明的目的另一目的在于提供上述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的修形方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪，應(yīng)用于機車牽引齒輪傳動結(jié)構(gòu)，所述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪由標準漸開線圓柱齒輪修形獲得，所述標準漸開線圓柱齒輪的漸開線齒廓，是以齒輪發(fā)生線沿基圓作純滾動的軌跡而形成的漸開線為理論形狀的齒廓；所述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的齒廓形狀為:與標準漸開線圓柱齒輪的漸開線齒廓相比較，所述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的齒廓嚙入端和嚙出端與標準漸開線圓柱齒輪的漸開線齒廓相比呈鼓形；
所述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的齒向與標準漸開線圓柱齒輪的漸開線齒向相比為:沿齒寬方向，所述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的齒向呈一端修形量大，一端修形量小的錐鼓形曲線。
[0006]作為對本發(fā)明的進一步改進，所述嚙入端和嚙出端修形量逐漸變小。
[0007]上述機車牽引用漸開線圓柱齒輪的修形方法，應(yīng)用于機車牽引用漸開線圓柱齒輪的加工過程中，所述方法包括采用機加工方法對標準漸開線圓柱齒輪的輪齒進行齒廓修形和齒向修形:
所述齒廓修形為沿齒高方向按齒廓修形參數(shù)從齒面上去除一部分材料，保持所述輪齒沿漸開線相距等于基節(jié)段的齒廓為標準形狀，而對所述齒廓的嚙入端和嚙出端進行修形，使所述輪齒齒廓與標準漸開線圓柱齒輪輪齒的漸開線齒廓相比，其漸開線齒形曲線呈鼓形；
所述齒向修形為:采用機加工方法沿齒寬方向按齒向修形量從齒面上去除一部分材料，使所述輪齒在齒寬方向上呈一端修形量大，一端修形量小的錐鼓形曲線，從而得到修形機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪。
[0008]作為對本發(fā)明的進一步改進，所述齒廓修形參數(shù)包括修形量、修形長度和修形曲線，所述修形量是根據(jù)齒寬載荷計算得出，所述修形量包括嚙合起點公差上限及下限、嚙合終點修形量公差上限及下限。
[0009]作為對本發(fā)明的進一步改進，所述機加工方法為精滾齒修形加工工藝。
[0010]上述機車牽引用漸開線圓柱齒輪在機車牽引用齒輪傳動裝置上的應(yīng)用，所述機車牽引用齒輪傳動裝置與牽引電機聯(lián)接，所述機車牽引用齒輪傳動裝置包括與牽引電機相聯(lián)接的主動齒輪和與之匹配的從動齒輪，所述主動齒輪為上述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪，所述從動齒輪為標準漸開線圓柱齒輪，所述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的齒向修形量靠近牽引電機側(cè)為最大值。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明所提供的機車牽引用漸開線圓柱齒輪，首先，對齒輪進行齒廓修形，修形時，沿嚙合線相距等于基節(jié)段不修形，嚙入端和嚙出端修形，修形值逐漸變小，使其被修形后的機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪與標準漸開線圓柱齒輪的漸開線齒廓相比，其修形后的漸開線齒形曲線呈鼓形，鼓形使?jié)u開線兩端即嚙入端和嚙出端的尖端包括受載時變形凸起量得到修除，從而光滑過渡。其通過齒廓修形，從而改變齒廓形狀，消除齒輪在嚙入、嚙出位置的幾何干涉，保證受載變形后齒面嚙合仍沿理論漸開線接觸，可以減少輪齒嚙入和嚙出時的干涉和沖擊，降低傳動噪聲，保持運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。其通過齒向修形，使所述輪齒在齒寬方向上呈一端修形量大，一端修形量小的錐鼓形曲線，盡可能地使齒輪在受載變形后齒面壓力分布均勻、減少偏載，同時齒輪在齒廓變形以后仍能保持運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、減少嚙入和嚙出的沖擊，具有良好的應(yīng)用前景。
[0012]當(dāng)其應(yīng)用于機車牽引用齒輪傳動裝置上時，所述機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的齒向修形量靠近牽引電機側(cè)為最大值。其可根據(jù)扭矩計算出主動齒輪在受載時最大彈性變形量，對主動齒輪齒寬方向上對其齒面進行齒向修形，使其被修形后的機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的齒向呈一端修形量大，一端修形量小的錐鼓形曲線，符合機車實際運行過程的工況要求，因為主動齒輪在受扭矩時產(chǎn)生彈性變形量并不均勻，離軸承遠端變形大，近端變形小，所以對遠端修形量小，近端修形量大，這樣受扭矩變形時嚙合接觸面就不會出現(xiàn)干涉，從而均勻接觸承載。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0014]圖1為本發(fā)明所提供的機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪齒廓修形公差示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明所提供的機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪齒向修形示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明所提供的機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪一個輪齒的齒廓齒向修形示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明應(yīng)用于機車牽引用齒輪傳動裝置上的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1、齒廓修形公差帶，2、標準漸開線圓柱齒輪的輪齒齒形基準線，3、機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的輪齒的漸開線齒形，4、標準漸開線圓柱齒輪的輪齒的漸開線齒向，5、機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪的輪齒的漸開線齒向，6、齒向修形公差帶，7、主動齒輪，8、軸承，9、牽引電機，10、從動輪。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]一種機車牽引用修形漸開線圓柱齒輪，上述機車牽引用漸開線圓柱齒輪在機車牽引用齒輪傳動裝置，如圖4所示，所述機車牽引用齒輪傳動裝置與牽引電機9聯(lián)接，所述機車牽引用齒輪傳動裝置包括與牽引電機相聯(lián)接的主動齒輪7