地铁走行部驱动装置设计

1. 回转驱动装置有什么作用它和回转支承有什么区别

回转驱动装置又叫回转减速器、转盘减速器、回转机构是回转支承装上涡版轮蜗杆或者齿轮、电权机或者减速机的一种模块化装置。

回转驱动装置因为模块化作业很好的节省了使用者安装时间，功能集中也方便了设计者产品设计。目前广泛用于工业机器人、太阳能发电等领域。

回转驱动装置因其结构模块标准化，也阻碍了一些个性化定制的需求。很多复杂结构还是没办法使用这种结构。还是需要传统的回转支承与电机传动部件分开设计安装。大规模的使用还是遥遥无期.

2. 我在做起重机设计，想问一下大家LDA驱动装置是什么其中包含减速器制动器等的功能么

LDA驱动装置是通用型卧式减速机，是特别适用于电动单梁起重机等类似起重机械的运行驱动装置，它可与锥形转子电动机和带齿圈的运行车轮组合成“三合一”的运行机构，它的第一级闭式齿轮可以更换，以便得到不同的传动比，从而满足不同运行速度的要求。
此驱动装置结构简单，轻小紧凑、维护保养极为方便。
速度有20、30、45、60、75米/分,速比分别是3.7/2.48/1.66/1.22/1。
LDA只是一个变速箱，至于制动么，全靠锥形转子制动三相异步电机。

3. 设计一机床自动间歇润滑电路，润滑工作有一台电机带动油泵完成。要求润滑10s后停止2分钟，不断循环工作

使用几个时间继电器与接触器控制就可以了。

现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。

车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

驱动装置，是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

4. 轨道交通动力装置是什么

1 概述

城市轨道交通具有安全、快速、准时、高效、节能、无污染和占地少的特点，能满足城市发展和环境保护的现实要求。发展城市轨道交通是解决城市公共交通问题的根本途径，也是城市可持续发展战略的必然选择。现代快速城市轨道交通系统采用全封闭车道、自动信号控制调度系统和轻型快速电动车组，行车密度大，h～ 40 km 平均旅行速度一般为30 km /h，最高运行h～ 90 km 速度为80 km /h，单向最大载客能力可达6 万人h～ 8 万人h。城市轨道交通车辆有三大关键技术：VVV F 调频调压交流传动与控制技术；轻量化车体技术；轻量化、高性能、高可靠性转向架技术。

现代城市轨道交通车辆的类型一般可以分为A 型、B 型、C 型和低地板轻轨车。其中，低地板轻轨车又可分为70% 低地板和100% 低地板2 种。目前，同时具有发展城市轨道交通的现实需要和经济实力的多为客流量大的大中型城市，其快速轨道交通系统发展的主流是以A 型车或B 型车为基础，基本编组单元为2M + 1T 或1M+ 1T 的电动车组立体化运行。整个轨道交通系统正朝着地下铁道、高架轻轨和近郊地面三位一体的立体化、网络化方向发展。采用VVV F 交流传动技术和轻量化耐候钢或不锈钢车体的B 型车，能够满足我国一些城市轨道交通系统的发展要求，并有一定的技术经济性，其走行部为轻量化、低噪声的无摇枕转向架。

2 转向架选型分析

2. 1 城市轨道交通对转向架的特殊要求

与干线铁路相比，城市轨道交通有以下特点：

(1) 间距短，启停频繁，对牵引和制动性能要求很高；
(2) 曲线半径小，对走行部要求高；
(3) 线路坡度大，可达30‰～ 60‰；
(4) 载重从1816 t (310 人) 到26 t (432 人)，空重车重量差大；
(5) 行车密度大，最短行车间隔可达115 m in～ 2 m in，自动控制程度高；
(6) 运行环境特殊，安全可靠性要求极高；
(7) 对噪声要求严格；
(8) 需满足城市总体风格和居民的审美要求，车辆造型和色彩要求极富创造性。

对于转向架的运行稳定性、轻量化、低噪声、高可靠性、易维护及特殊的运行环境必须给予足够的重视。转向架对车辆的运行性能和行车安全至关重要，对轨道交通系统运行的经济性有重大影响。

2. 2 国内既有转向架的特点

目前，国内地铁、轻轨电动客车用转向架除国产的外，还有引进国外技术的，主要有2 种：一种是上海地铁1 号线、2 号线和广州地铁1 号线用转向架，为从欧洲整机进口的产品；另一种是北京复八线地铁用转向架，为引进韩国韩进重工技术研制生产的产品。其中，上海2 号线地铁车辆也用于我国第一条高架轻轨—— 明珠线。为便于分析比较，将各种转向架的主要技术特征和参数列于表1。
表1 现有地铁、轻轨转向架的主要技术特征和参数

注：上海地铁1 号线用转向架为橡胶弹性联轴器

2. 3 转向架的发展方向

纵观国内外情况，A 型或B 型城市轨道交通车辆走行部的发展趋势是轻量化、低噪声的无摇枕转向架，一系悬挂为橡胶弹簧，二系悬挂为空气弹簧与抗侧滚扭杆并用，牵引电机横向架悬，采用单元式基础制动装置。城市轨道交通车辆的线路条件和走行特性与干线铁路车辆有很大不同，如转向架的结构设计空间十分苛刻；采用交流传动技术，齿轮传动比很高；载客量很素的综合作用给城市轨道交通车辆转向架的设计带来大，运行环境特殊，安全可靠性要求极高，等等。这些因了特殊的困难。

3 转向架总体设计要求和主要技术参数

3. 1 转向架总体设计要求

(1) 转向架的综合性能应符合规定的限界和线路条件，能够满足地下铁道、高架线路和近郊地面大容量、快速城市轨道交通系统的运用要求。
(2) 转向架具有适宜的运行稳定性和良好的曲线通过能力。
(3) 运行平稳性指标按GB5599—1985 《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的规定执行：车辆在空载和满载之间的任何载荷条件及各种运营速度下，其垂向和横向平稳性指标均小于或等于215，且性能稳定。
(4) 转向架的安全性指标按GB5599—1985 《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》的规定执行：脱轨系数Q ?P ≤1. 0；轮重减载率?P ?P ≤016；倾覆系数D ≤018。
(5) 转向架关键零部件的静强度、动强度符合有关国际标准或TB1335—1996 《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》的要求。
(6) 适当采取轻量化措施，转向架总重约415t(不含驱动装置)。
(7) 可靠性高，对可能的故障均采取安全措施。
(8) 可维护性好。

3. 2 转向架主要技术参数

4 转向架主要结构设计特点

B 型城市轨道交通车辆转向架为轻量化、低噪声、无摇枕转向架。轴箱弹簧为无磨耗圆锥叠层橡胶弹簧，采用H 型钢板压型焊接构架，中央悬挂为空气弹簧直接支承车体的三无结构，采用单元式单侧闸瓦踏面制动装置，牵引电机横向架悬。转向架分为动车转向架(图1) 和拖车转向架(图2)。在动车转向架的每根车轴上装有1 台交流牵引电动机、齿轮传动箱和联轴器。动车转向架与拖车转向架相比，除轴箱弹簧的特性参数不同外，其他零部件可完全互换。

图1 动车转向架装配图

图2 拖车转向架装配图

首次采用I2DEA S 软件对转向架直接进行三维装配设计。构架、轴箱等的三维造型设计为后续的有限元强度计算打下了基础。对各零部件进行了准确的质量、转动惯量、重心和主惯性轴位置的计算，以便为转向架的动力学性能计算提供可靠的基础数据。

4. 1 轮对轴箱定位装置

轮对轴箱定位装置采用圆锥叠层橡胶弹簧(图3) ，橡胶弹簧的优点在于具有非线性刚度特性，并有隔离高频振动和降低轮轨噪声的作用。对三向弹簧参数进行优化选择，在获得转向架适宜的蛇行运动稳定性和满足传递制动力、牵引力要求的前提下，注重提高转向架的曲线通过能力。在轴箱弹簧与轴箱之间设有调整垫片，以便于落车调整。轴箱盖与构架之间设有安全吊环。

图3 轮对轴箱弹簧装配图

采用我国现行标准的H SD 型车轮，车轮滚动圆直径为<840 mm ，踏面为LM 型磨耗形踏面。远期有条件时将采用噪声优化车轮和大等效斜度圆弧踏面。车轴为非标RC3 轴，轴颈直径为<120 mm，轴颈中心距为1 930 mm 。采用<120mm ×<240mm ×160mm 双列圆柱滚子轴承，轴箱材料为铸钢，有条件时将采用铝合金。

4. 2 构架组成

构架为H 型轻量化低合金高强度钢板焊接结构，主要由2 根侧梁和2 根横梁组成(图4)。侧梁上盖板、下盖板和立板的厚度分别为12 mm 、14 mm 、10 mm，侧梁内部设有多块厚度为8 mm 的筋板。构架横梁采用直径<180 mm 、壁厚14 mm 的无缝钢管，可提高构架主体结构的可靠性。侧梁与横梁的连接处和两横梁之间设有纵向加强梁。

图4 构架装配图

构架侧梁上焊有制动缸安装座、轴箱弹簧定位座等，横梁上焊有牵引电机吊座、齿轮箱吊杆座、牵引拉杆座和横向缓冲器座等。所有关键安装座的位置精度均通过对转向架构架的整体加工获得。采用三维有限元分析法进行了构架应力和振动模态分析。计算表明，构架整体应力分布合理，不存在薄弱环节。模态分析采用了L anczo s 方法，最低阶模态振型为构架扭曲，频率为3011 H z 。正常运用情况下，转向架构架的使用寿命不低于车体寿命(30 a)，在此期间内不需要对转向架进行结构修整。转向架焊接制造完工后需进行消除焊接内应力的处理。

4. 3 中央悬挂装置

中央悬挂装置采用低横向刚度、大扭转变形的空气弹簧直接支承车体的三无结构，垂向用可变阻尼节流阀减振，横向安装油压减振器，还设有非线性横向缓冲止挡和新型抗侧滚扭杆装置(图5)。动车头部转向架装设排障器和信号天线托架。当采用第三轨受电时，还需装设第三轨受流器。
图5 无摇枕型中央悬挂装配

牵引装置由中心销、牵引梁、复合弹簧和新结构Z 形牵引拉杆组成，牵引点距轨面高度为385 mm 。新结构Z 形牵引拉杆具有低的横向及垂向附加刚度，提高了车辆的横向及垂向动力学性能，实现了无磨耗、无间隙牵引。

4. 4 基础制动装置

动车、拖车转向架均采用单侧单元式踏面制动装置，制动力优先由动车的再生制动负担。每轴设1 个带弹簧停放制动器的单元制动缸，停放制动能力满足用户规定的最大限制坡道要求。此方案的优点在于，动车、拖车转向架的制动装置(除制动倍率外) 完全相同。与轴装盘形制动和轮装盘形制动相比，该转向架具有较低的簧下质量，有利于减小轮轨之间的动作用力。单元制动缸的主要技术参数见表3。

4. 5 齿轮传动装置采用斜齿轮一级减速，以使传动平稳，降低传动噪声。为降低簧下质量，齿轮箱材料采用高强度铸造铝合金。采用刚性可移式鼓形齿联轴器或TD 型挠性板式联轴器(图6)。齿轮箱采用具有双面密封效果的机械式迷宫密封，免维护，无磨损。传动装置的传动比等主要技术参数将依据列车基本单元的配置和牵引电机的选择来确定。

图6 牵引电机传动装置

4. 6 其他装置

5 转向架动力学性能参数优化

铁道车辆是一个复杂的多体动力学系统，不但有各个部件之间的相互作用力和相对运动关系，还有轮轨之间复杂的相互作用关系。在转向架设计过程中，笔者与北方交通大学合作，利用德国铁路专用软件S IM 2 PA CK 建立了车辆系统的多体动力学模型，对影响车辆动力学性能的转向架主要参数进行了优化计算。包括：一系圆锥橡胶弹簧的三向刚度、二系横向减振器阻尼、抗蛇行减振器阻尼、抗侧滚扭杆刚度和车轮踏面斜度的变化等。车辆系统的每种参数对车辆的动态响应、蛇行运动稳定性和曲线通过性能三个方面的影响是不同的，而且，提高车辆蛇行运动临界速度和改善车辆曲线通过性能这两者对悬挂参数的要求是有矛盾的。因此，车辆悬挂系统的结构设计和参数选择，只能按实际运用条件进行综合考虑。这些条件包括最高运营速度、曲线半径和超高以及线路不平顺等。通过多方案的参数优化选择，转向架蛇行运动的计算临界速度为220 km /h，动车、拖车的运行平稳性指标小于2. 5，曲线通过能力和运行安全性指标满足有关标准的要求。

6 结论与建议

立足于国内技术，研制出具有国际先进水平的转向架，对我国城市轨道交通的发展具有重大意义。转向架的结构设计受车辆限界、地板高度、车辆宽度和轴重等的严格限制。通过B 型城市轨道交通车辆转向架的设计，笔者有以下几点体会：

(1) 虽然完成了转向架的设计和理论分析计算，但结构设计的合理性、关键零部件的疲劳强度以及运行性能仍有待于进一步试验和长期的运用考验。
(2) 对于采用VVV F 交流传动的A 型和B 型城市轨道交通车辆来说，踏面单元制动是较理想的基础制动方式。
(3) 车轮直径大小及其辐板形式不仅影响轮轨之滑防空转控制传感器、接地电刷装置和固体轮缘润滑间的相互作用，也关系到转向架传动装置的设计和牵引电机的选择。应尽快研制车轮直径和辐板形式合理的噪声优化车轮。
(4) 有关单位应研制专门适用于城市轨道交通车辆的大等效斜度圆弧踏面，以提高城市轨道交通系统运营的经济性。
(5) 城市轨道交通车辆转向架的研制是一个复杂的系统工程。转向架的设计与线路、限界条件、传动技术的发展以及转向架基础零部件的技术水平密切相关。
(6) B 型城市轨道交通车辆转向架的基本结构和技术完全可以用于A 型车，只需根据A 型车铝合金车体的设计特点对转向架固定轴距和空气弹簧上支承面高度进行适当调整即可。

5. 设计已螺旋输送机的驱动装置设计说明书

计算内容 计算结果
一， 设计任务书
设计题目：传送设备的传动装置
（一）方案设计要求：
具有过载保护性能（有带传动）
含有二级展开式圆柱齿轮减速器
传送带鼓轮方向与减速器输出轴方向平行
（二）工作机原始数据：
传送带鼓轮直径___ mm,传送带带速___m/s
传送带主动轴所需扭矩T为___N.m
使用年限___年，___班制
工作载荷（平稳，微振，冲击）
（三）数据：
鼓轮D 278mm，扭矩T 248N.m
带速V 0.98m/s，年限 9年
班制 2 ，载荷 微振
二.电机的选择计算
1. 选择电机的转速：
a. 计算传动滚筒的转速
nw= 60V/πd=60×0.98/3.14×0.278=67.326 r/min
b.计算工作机功率
pw= nw/9.55×10³=248×67.326/9.55×10³=1.748Kw
2. 工作机的有效功率
a. 传动装置的总效率
带传动的效率η1= 0.96
弹性联轴器的效率η2= 0.99

滚筒的转速
nw=67.326 r/min
工作机功率
pw=1.748Kw

计算内容 计算结果
滚动轴承的效率 η3=0.99
滚筒效率 η4=0.96
齿轮啮合效率 η5=0.97
总效率 η=η1×η2×η34×η4×η5²=
0.95×0.99×0.994×0.96×0.97²=0.816
c. 所需电动机输出功率Pr=Pw/η=1.748/0.816=2.142kw
3. 选择电动机的型号：
查参考文献[10] 表16-1-28得 表1.1
方案
号 电机
型号 电机
质量
(Kg) 额定
功率
(Kw) 同步
转速(r/min) 满载
转速
(r/min) 总传
动比
1 Y100L1-4 34 2.2 1500 1420 21.091
2 Y112M-6 45 2.2 1000 940 13.962
根据以上两种可行同步转速电机对比可见，方案2传动比小且质量价格也比较合理，所以选择Y112M-6型电动机。
三.运动和动力参数的计算
1. 分配传动比取i带=2.5
总传动比 i=13.962
i减=i/i带=13.962/2.5=5.585
减速器高速级传动比i1= =2.746
减速器低速级传动比i2= i减/ i1=2.034
2. 运动和动力参数计算:

总效率
η=0.816

电动机输出功率
Pr=2.142kw

选用三相异步电动机Y112M-6
p=2.2 kw
n=940r/min
中心高H=1112mm,外伸轴段D×E=28×60

i=13.962
i12=2.746
i23=2.034

P0=2.142Kw

计算内容 计算结果
0轴(电动机轴):
p0=pr=2.142Kw
n0=940r/min
T0=9.55103P0/n0=9.551032.119/940=21.762N.m
Ⅰ轴(减速器高速轴):
p1=p.η1=2.1420.95=2.035Kw
n1= n0/i01=940/2.5=376
T1=9.55103P1/n1=51.687 N.m
Ⅱ轴(减速器中间轴):
p2=p1η12=p1η5η3=2.0350.970.99
=1.954 Kw
n2= n1/i12=376/2.746=136.926 r/min
T2=9.55103 P2/n2=136.283N.m

Ⅲ轴(减速器低速轴):
p3=p2η23= p2η5η3=1.876 Kw
n3= n2/i23=67.319 r/min
T3=9.55103 P3/n3=266.133 N.m
Ⅳ轴(鼓轮轴):
p4=p3η34=1.839 Kw
n4= n3=67.319 r/min
T4=9.55103 P4/n4=260.884 N.m
四.传动零件的设计计算
(一)减速器以外的传动零件
1.普通V带的设计计算
(1) 工况系数取KA=1.2
确定dd1, dd2:设计功率pc=KAp=1.22.2=2.64Kw n0=940r/min
T0=21.762N.m
p1=2.035Kw
n1=376r/min
T1=51.687N.m
p2=1.954Kw
n2=136.926 r/min
T2=136.283 N.m
p3=1.876Kw
n3=67.319 r/min
T3=266.133N.m

p4=1.839 Kw
n4=67.319r/min
T4=260.884 N.m

小带轮转速n1= n0=940 r/min
选取A型V带 取dd1=118mm
dd2=(n1/n2)dd1=(940/376) 118=295mm
取标准值dd2=315mm
实际传动i=dd1/ dd2=315/118=2.669
所以n2= n1/i=940/2.669=352.192r/min(误差为6.3%>5%)
重取 dd1=125mm,
dd2=(n1/n2)dd1=(940/376)125=312.5mm
取标准值dd2=315mm
实际传动比i= dd1/ dd2=315/125=2.52
n2= n1/i=940/2.52=373.016
(误差为8% 允许)
所选V带带速v=πdd1 n1/(601000)=3.14
125940/(601000)=6.152m/s
在5 ~25m/s之间 所选V带符合
(2)确定中心距
①初定a0 :0.7(dd1 +dd2)≤a0≤ 2(dd1 +dd2)

308≤a0≤880 取a0=550mm
②Lc=2 a0+(π/2)( dd1 +dd2)+( dd2 -dd1)²/4 a0
=2550+(3.14/2) (315+125)+(315-125)²/4550=1807.559
③取标准值:Ld=1800mm
④中心距:a=a0+ (Ld­Lc)/2=550+(1800-1807.559)/2

计算内容 计算结果
=546.221mm
取a=547mm,a的调整范围为:
amax=a+0.03 Ld=601mm
amin=a-0.015Ld=520mm

(2)验算包角:
α≈180°-(dd2-dd1) 60° /a=180°-(315-125) 60°/547=159°>120°，符合要求。
(3)确定根数:z≥pc/p0’
p0’=Kα(p0+Δp1+Δp2)
Kα=1.25(1- )=0.948
对于A型带:c1=3.7810-4,c2=9.8110-3,
c3=9.610-15,c4=4.6510-5
L0=1700mm
ω1= = =98.437rad/s
p0= dd1ω1[c1- - c3 (dd1ω1)²- c4lg(dd1ω1)]
=12598.437[3.7810-4- -9.6
10-15 (12598.437)²- 4.6510-5
lg(12598.437)]=1.327
Δp1= c4dd1ω1 =0.148
Δp2=c4dd1ω1 =0.0142
p0’=0.948 (1.327+0.149+0.0142)=1.413 Kw

确定根数：z≥ ≤Zmax
z= = 取z=2
（4）确定初拉力F0
F0=500 =500×
=175.633KN
（5）带对轴的压力Q
Q=2 F0zsin =2 =690.768KN
（二）减速器以内的零件的设计计算
1．齿轮传动设计
（1）高速级用斜齿轮
① 选择材料
小齿轮选用40Cr钢，调质处理，齿面硬度250~280HBS大齿轮选用ZG340~ 640，正火处理，齿面硬度170 ~ 220HBS
应力循环次数N：
N1=60n1jLh=60×376×（9×300×16）=9.74×108
N2= N1/i1=9.74×108 ÷2.746=3.549×108
查文献[2]图5-17得：ZN1=1.02 Z N2=1.11（允许有一点蚀）
由文献[2]式（5-29）得：ZX1 = ZX2=1.0，取SHmin=1.0，Zw=1.0，ZLVR=0.92
按齿面硬度250HBS和170HBS由文献[2]图（5-16（b））得：σHlim1=690Mpa, σHlim2=450 Mpa
许用接触应力[σH]1 =（σHlim1/SHmin）ZN1 ZX1 Zw ZLVR=647.496 Mpa，[σH]2=（σHlim2/SHmin）ZN2 ZX2 Zw ZLVR
=459.540 Mpa
因[σH]2〈[σH]1，所以计算中取[σH]= [σH]2 =459.540 Mpa
②按接触强度确定中心距
初定螺旋角β=12° Zβ= =0.989
初取KtZεt2=1.12 由文献[2]表5-5得ZE=188.9 ，减速传动u=i1 =2.746，取Φa=0.4
端面压力角αt=arctan(tanαn/cosβ)=arctan（tan20°/cos12°）=20.4103°
基圆螺旋角βb= arctan(tanβ×cosαt)= arctan(tan12°×cos20.4103°)=11.2665°
ZH= = =2.450
计算中心距a:

计算内容 计算结果
a≥
=
=111.178mm
取中心距 a=112mm
估算模数mn=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×=
0.784~2.24
取标准模数mn=2
小齿轮齿数

实际传动比： 传动比误差 在允许范围之内
修正螺旋角β=
10°50′39〃
与初选β=12°相近，Zβ，ZH可不修正。
齿轮分度圆直径

圆周速度
由文献[2]表5-6 取齿轮精度为8级
③验算齿面接触疲劳强度
按电机驱动，载荷平稳，由文献[2]表5-3 取 KA=1.25
由文献[2]图5-4（b），按8级精度和
取KV=1.023
齿宽 ，取标准b=45mm
由文献[2]图5-7（a）按b/d1=45/61.091=0.737,取Kβ=1.051
由文献[2]表5-4，Kα=1.2
载荷系数K= KAKVKβKα=
计算重合度：
齿顶圆直径
端面压力角：
齿轮基圆直径： mm
mm
端面齿顶压力角：

高速级斜齿轮主要参数：
mn=2
z1=30, z2=80
β=
10°50′39〃
mt= mn/cosβ=2.036mm
d1=61.091mm
d2=162.909mm
da1=65.091mm
da2=166.909mm
df1= d1-2(ha*+ c*) mn=56.091mm
df2= d2-2(ha*+ c*) mn=157.909mm
中心距a=1/2(d1+d2)=112mm
齿宽b2=b=
45mm
b1= b2+(5~10)=50mm

计算内容 计算结果

齿面接触应力
安全
④验算齿根弯曲疲劳强度
由文献[2]图5-18（b）得：
由文献[2]图5-19得：
由文献[2]式5-23：
取
计算许用弯曲应力：

计算内容

计算结果

由文献[2]图5-14得：
由文献[2]图5-15得：
由文献[2]式5-47得计算

由式5-48： 计算齿根弯曲应力：

均安全。
⑵低速级直齿轮的设计
①选择材料
小齿轮材料选用40Cr钢，齿面硬度250—280HBS,大齿轮材料选用ZG310-570，正火处理，齿面硬度162—185HBS
计算应力循环次数N：同高速级斜齿轮的计算 N1=60 n1jL h=1.748×108
N2= N1/i1=0.858×108
计算内容

计算结果
查文献[2]图5-17得：ZN1=1.12 Z N2=1.14
按齿面硬度250HBS和162HBS由文献[2]图（5-16（b））得：σHlim1=690Mpa, σHlim2=440 Mpa
由文献[2]式5-28计算许用接触应力：
[σH]1 =（σHlim1/SHmin）ZN1 ZX1 Zw ZLVR=710.976 Mpa，[σH]2=（σHlim2/SHmin）ZN2 ZX2 Zw ZLVR
=461.472 Mpa
因[σH]2〈[σH]1，所以取[σH]= [σH]2 =461.472 Mpa
②按接触强度确定中心距
小轮转距T1=136.283N.m=136283N.m
初取KtZεt2=1.1 由文献[2]表5-5得ZE=188.9 ，减速传动u=i23=2.034，取Φa=0.35

计算中心距a: a≥
=145.294mm
取中心距 a=150mm估算模数m=(0.007~0.02)a=(0.007~0.02)×150=
1．05~3
取标准模数m=2
小齿轮齿数

齿轮分度圆直径

齿轮齿顶圆直径：

齿轮基圆直径： mm
mm
圆周速度
由文献[2]表5-6 取齿轮精度为8级
按电机驱动，载荷平稳，而工作机载荷微振，由文献[2]表5-3 取 KA=1.25
按8级精度和 取KV=1.02
齿宽 b= ,取标准b=53mm
由文献[2]图5-7（a）按b/d1=53/100=0.53,取Kβ=1.03
由文献[2]表5-4，Kα=1.1
载荷系数K= KAKVKβKα=
计算端面重合度：

安全。
③校核齿根弯曲疲劳强度
按z1=50, z2=100,由文献[2]图5-14得YFa1=2.36 ,YFa2=2.22
由文献[2]图5-15得YSa1= 1.71，YSa2=1.80。
Yε=0.25+0.75/ εα=0.25+0.75/1.804=0.666
由文献[2]图5-18（b），σFlim1=290Mp, σFlim2=152Mp
由文献[2]图5-19，YN1= YN2=1.0,因为m=4〈5mm，YX1= YX2=1.0。
取YST=2.0，SFmin=1.4。
计算许用弯曲应力：
[σF1]= σFlim1YST YN1 YX1/SFmin=414Mp
[σF2]= σFlim2YST YN2 YX2/SFmin=217Mp
计算齿根弯曲应力：
σF1=2KT1YFa1YSa1Yε/bd1m=2×1.445×136283×2.36×1.71×0.666/53×100×2=99.866Mp〈[σF1]
σF2=σF1 YFa2YSa2/ YFa1YSa1=98.866Mp〈[σF2]
均安全。
五．轴的结构设计和轴承的选择
a1=112mm, a2=150mm,
bh2=45mm, bh1= bh2+(5~10)=50mm
bl2=53mm, bl1= bl2+(5~10)=60mm
(h----高速轴，l----低速轴)
考虑相邻齿轮沿轴向不发生干涉，计入尺寸s=10mm，考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉，计入尺寸k=10mm，为保证滚动轴承放入箱体轴承座孔内，计入尺寸c=5mm，初取轴承宽度分别为n1=20mm,n2=22，n3=22mm，3根轴的支撑跨距分别为：
计算内容

低速级直齿轮主要参数：
m=2
z1=50, z1=50 z2=100
u=2.034
d1=100mm
d2=200mm
da1=104mm
da2=204mm
df1=
d1-2(ha*+ c*) m=95mm
df2=
d2-2(ha*+ c*) m=195mm
a=1/2(d2+ d1)=150mm
齿宽b2 =b=53mm
b1=b2+
(5~10)=60mm

计算结果
l1=2(c+k)+bh1+s+bl1+n1=2×(5+10)+50+10+60+20=170mm
l2=2(c+k)+bh1+s+bl1+n2=2×(5+10)+50+10+60+20=

172mm
l3=2(c+k)+bh1+s+bl1+n3=2×(5+10)+50+10+60+20=172mm
(2)高速轴的设计：
①选择轴的材料及热处理
由于高速轴小齿轮直径较小，所以采用齿轮轴，选用40r钢，
②轴的受力分析：
如图1轴的受力分析：

lAB=l1=170mm,
lAC=n1/2+c+k+bh1/2=20/2+5+10+50/2=50mm
lBC= lAB- lAC=170-50=120mm
(a) 计算齿轮啮合力：
Ft1=2000T1/d1=2000×51.687/61.091=162.131N
Fr1=Ft1tanαn/cosβ1692.13×tan20°/cos10.8441°=627.083N
Fa1= Ft1tanβ×tan10.8441°=324.141N
(b) 求水平面内支承反力，轴在水平面内和垂直面的受力简图如下图：

RAx= Ft1 lBC/ lAB=1692.131×120/170=1194.445N
RBx= Ft1-RAx=1692.131-1194.445=497.686N
RAy=(Fr1lBC+Fa1d1/2)/lAB=(627.083×120+324.141×
61.091/2)/170=500.888N
RBy= Fr1-RAy=627.083-500.888=126.195N
(c) 支承反力

弯矩MA= MB=0，MC1= RA lAC=64760.85N.mm
MC2= RB lBC=61612.32N.mm
转矩T= Ft1 d1/2=51686.987N.mm
计算内容

计算结果

d≥ ③轴的结构设计
按经验公式，减速器输入端轴径A0 由文献[2]表8-2，取A0=100
则d≥100 ，由于外伸端轴开一键槽，
d=17.557（1+5%）=18.435取d=20mm，由于da1<2d,用齿轮轴，根据轴上零件的布置、安装和定位的需要，初定轴段直径和长度，其中轴颈、轴的结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来考虑。
初定轴的结构尺寸如下图：

高速轴上轴承选择：选择轴承30205 GB/T297-94。
（2）中间轴（2轴）的设计：
①选择轴的材料及热处理
选用45号纲调质处理。
②轴的受力分析：
如下图轴的受力分析：

计算内容

计算结果

lAB=l2=172mm,
lAC=n2/2+c+k+bh1/2=22/2+5+10+50/2=51mm
lBC= lAB- lAC=172-51=121mm
lBD=n2/2+c+k+bl1/2=22/2+5+10+60/2=56mm
(a) 计算齿轮啮合力：
Ft2=2000T2/d2=2000×136.283/162.909=1673.118N
Fr2=Ft2tanαn/cosβ=1673.118×tan20°/cos10.8441°=620.037N
Fa2=Ft2tanβ=1673.118×tan10.8441°=320.499N
Ft3=2000T2/d3=2000×136.283/100=2725.660N
Fr3=Ft3tanα=2725.660×tan20°=992.059N
(b)求水平面内和垂直面内的支反力
RAx=(Ft2lBC+Ft3lBD )/lAB=(1673.118×121+2725.660×56)/172=2064.443N
RBx=Ft2+Ft3-RAX=1673.118+2725.660-2064.443=2334.35N
RAY=(Fa2d2/2-Fr2lBC+Fr3lBD)/lAB=(320.449×162.909/2-620.037×121+992.059×56)=190.336N
RBY=Fr3-Fr2-RAY=992.059-620.037-190.336=
计算内容

计算结果
181.656N
RA=2073.191N, RB=2341.392N
③轴的结构设计
按经验公式, d≥A0 由文献[2]表8-2，取A0=110
则d≥110 ，取开键槽处d=35mm
根据轴上零件的布置、安装和定位的需要，初定轴段直径和长度，其中轴颈、轴的结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来考虑。
初定轴的结构尺寸如下图：

中间轴上轴承选择：选择轴承6206 GB/T276-94。
（3）低速轴（3轴）的设计：
①选择轴的材料及热处理
选用45号纲调质处理。
②轴的受力分析：
如下图轴的受力分析：

计算内容

计算结果

初估轴径：
d≥A0 =110
联接联轴器的轴端有一键槽，dmin=33.5（1+3%）=34.351mm，取标准d=35mm
轴上危险截面轴径计算：d=（0.3~0.4）a=（0.3~0.4）×150=45~60mm 最小值dmin =45×（1+3%）=46.35mm，取标准
计算内容 计算结果
50mm
初选6207GB/T276-94轴承，其内径，外径，宽度为40×80×18
轴上各轴径及长度初步安排如下图：

③低速级轴及轴上轴承的强度校核
a、 低速级轴的强度校核
①按弯扭合成强度校核：
转矩按脉动循环变化，α≈0.6
Mca1= Mc=106962.324N.mm
Mca2=
Mca3=αT=159679.800N.mm
计算弯矩图如下图：

计算内容

计算结果

Ⅱ剖面直径最小，而计算弯矩较大，Ⅷ剖面计算弯矩最大，所以校核Ⅱ，Ⅷ剖面。
Ⅱ剖面:σca= Mca3/W=159679.8/0.1×35³=37.243Mp
Ⅷ剖面：σca= Mca2/W=192194.114/0.1×50³=15.376Mp
对于45号纲，σB=637Mp，查文献[2]表8-3得
[σb] -1=59
Mp，σca<[σb] -1,安全。
②精确校核低速轴的疲劳强度
a、 判断危险截面：
各个剖面均有可能有危险剖面。其中，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ剖面为过度圆角引起应力集中，只算Ⅱ剖面即可。Ⅰ剖面与Ⅱ剖面比较，只是应力集中影响不同，可取应力集中系数较大者进行验算。Ⅸ--Ⅹ面比较，它们直径均相同，Ⅸ与Ⅹ剖面计算弯矩值小，Ⅷ剖面虽然计算弯矩值最大，但应力集中影响较小（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），所以Ⅵ与Ⅶ剖面危险，Ⅵ与Ⅶ剖面的距离较接近（可取5mm左右），承载情况也很接近，可取应力集中系数较大值进行验算。
计算内容

计算结果
b.较核Ⅰ、Ⅱ剖面疲劳强度：Ⅰ剖面因键槽引
起的应力集中系数由文献[2]附表1-1查得：kσ=1.76, kτ=1.54
Ⅱ剖面配合按H7/K6，引起的应力集中系数由文献[2]附表1-1得：kσ=1.97, kτ=1.51。Ⅱ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数查文献[2]附表1-2（用插入法）： （过渡圆角半径根据D-d由文献[1]表4.2-13查取） kτ=1.419，故应按过渡圆角引起的应力集中系数验算Ⅱ剖面
Ⅱ剖面产生的扭应力、应力幅、平均应力为：
τmax =T/ WT=266.133/0.2×35³=31.036Mp,
τa=τm =τmax /2=15.52Mp
绝对尺寸影响系数查文献[2]附表1-4得：εσ =0.88，ετ =0.81，表面质量系数查文献[2]附表1-5：βσ =0.92，βτ =0.92
Ⅱ剖面安全系数为：
S=Sτ=
取[S]=1.5~1.8，S>[S] Ⅱ剖面安全。
b、 校核Ⅵ，Ⅶ剖面：
Ⅵ剖面按H7/K6配合，引起的应力集中系数查附表1-1，kσ=1.97, kτ=1.51
Ⅵ剖面因过渡圆角引起的应力集中系数查附表1-2， ，kσ=1.612,kτ=1.43
Ⅶ剖面因键槽引起的应力集中系数查文献[2]附表1-1得：kσ=1.82, kτ=1.62。故应按过渡圆角引起
计算内容

计算结果
的应力集中系数来验算Ⅵ剖面
MVⅠ=113 RA=922.089×113=104196.057N.mm, TVⅠ=266133N.mm
Ⅵ剖面产生的正应力及其应力幅、平均应力：
σmax= MVⅠ/W=104196.057/0.1×50³=8.336Mp
σa=σmax=8.366 σm=0
Ⅵ剖面产生的扭应力及其应力幅，平均应力为：
τmax =TⅥ/ WT=266133/0.2×50³
绝对尺寸影响系数由文献[2]附表1-4得：εσ =0.84，ετ
=0.78
表面质量系数由文献[2]附表1-5查得：βσ =0.92，βτ =0.92
Ⅵ剖面的安全系数：
Sσ =
Sτ=
S=
取[S]= 1.5~1.8，S>[S] Ⅵ剖面安全。
六．各个轴上键的选择及校核
1．高速轴上键的选择：
初选A型6×32 GB1095-79：b=6mm，L=32mm，l=26mm,查文献[2]表2-10，许用挤压应力[σp]=110Mp，σp= 满足要求；

计算内容

高速轴上
选A型6×32 GB1095-79：b=6mm，L=32mm，l=26mm
中间轴
选A型10×32 GB1095-79：b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm,

计算结果
2．中间轴键的选择：
A处：初选A型10×32 GB1095-79：b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm, [σp]=110Mp
σp= 满足要求;
B处：初选A型10×45 GB1095-79：
b=10mm,h=8mm,L=32mm,l=22mm,[σp]=110Mp
σp= 满足要求.
3. 低速轴上键的选择：
a.联轴器处选A型普通平键
初选A型10×50 GB1096-79：b=10mm,h=8mm,L=50mm,l=40mm,查文献[2]表2-10，许用挤压应力[σp]=110Mp
σp= 满足要求.
b. 齿轮处初选A型14×40 GB1096-79：b=14mm,h=9mm,L=40mm,l=26mm, [σp]=110Mp
σp= 满足要求.
七．联轴器的选择
根据设计题目的要求，减速器只有低速轴上放置一联轴器。
查表取工作情况系数K=1.25~1.5 取K=1.5
计算转矩 Tc=KT=1.5×266.133=399.200Mp
选用HL3型联轴器：J40×84GB5014-85，[T]=630N.m, Tc<[T],n<[n],所选联轴器合适。
低速轴
联轴器处选A型10×50GB1096-79：b=10mm,h=8mm,L=50mm,l=40mm
低速轴
齿轮处初选A型14×40GB1096-79：
b=14mm,h=9mm,L=40mm,l=26mm

选用HL3型联轴器：J40×84GB5014-85
参考资料：机械课程设计，理论力学

6. 请问地铁上所说的地铁故障智能检测系统是干什么的起到什么作用

地铁车辆故障动态检测系统，是一种自动监控车顶、车侧、车底走行部异常状态的智能化检测系统。
系统安装在地铁车辆入库线上，以不停车检测的方式，自动完成对车体的高清图像获取。通过模式识别、特征匹配等数字图像处理技术，实现车体异物和关键部件的异常检测。
系统的成功研发，填补了地铁车体检测空白，奇辉的产品为国内首创产品，适用于各型地铁车辆日常动态检测。

7. 地铁用什么驱动

地铁是电力驱动的。

地铁的供电方式一般而言，为减低隧道建造成本，大多会选择使用第三轨供电方式以缩小隧道断面，不过并非绝对。地铁的供电方式主要如下：

1.架空接触网（又称接触网供电）供应电力，是电气化铁路常用的两种供电网路方式之一，也是无轨电车唯次一个的供电方式。在铁路和城市轨道交通系统中，架空接触网只有导线的一个电极，电力机车通过受电弓取电，再通过金属轮轨回流到电网中。

2.轨道供电，是铁路电气化的方法之一，常用于大众运输系统。

第三轨在原有两轨路线侧边新增轨道带电，车辆则利用集电靴获得电力；电流经车轮和运行轨道回到发电厂。第四轨供电除了原有车轮支撑导引用轨道外，另外增设两条轨道各供应直流电正负两极，或者供应三相交流电，但不如第三轨式经济，故不常见。

(7)地铁走行部驱动装置设计扩展阅读：

地铁逃生应遵循以下三个原则：

（1）守秩序：消防专家提醒，地铁人流量大，一旦发生火灾，乘客就容易失去理智到处乱跑。整个车辆里乘客逃生的能力差异大，一旦乱了秩序，对消防人员的营救会带来极大难度。

（2）保持镇静：人在一个狭小封闭的空间，一旦发生问题很容易恐慌，镇静非常重要，要留意观察。一旦发生火灾，排烟系统会自动打开，乘客可以按紧急按钮，风从哪里吹来，人就往哪里跑。

（3）不要蹲下：车里人群复杂，逃生能力不一。特别是妇女、儿童、老人，由于害怕会立刻蹲下，这样就容易发生踩踏事件，造成不必要的损伤。

8. 地铁屏蔽门结构

首先纠正一个概念问题，在地铁里我们所谓的安全门也叫做屏蔽门英文：Platform Screen Door
机械部分：门体结构、门机系统
门体结构：顶箱、门状态指示灯、门本体、立柱等
门机系统：电机、传动装置、锁紧装置等
1、电机
每个标准单元的滑动门需要一个电机装置，电机是直流永磁电动机。
全高安全门电机装置设计成组件单元，安装于传动螺杆装置的端头。
直流电机由门控单元（DCU）控制，无需减速器。
2、传动装置
全高安全门采用螺旋副传动装置。
3、自动锁紧装置

电气部分：控制及监视系统、电源系统
控制系统：中央接口盘（PSC）、就地控制盘（PSL）、 IBP盘、就地控制盒（LCB）等