多軸聯動齒輪箱的製作方法

2023-05-27 03:30:46

專利名稱：多軸聯動齒輪箱的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及牽引系統綜合試驗技術，尤其涉及一種多軸聯動齒輪箱。
背景技術：
隨著技術引進的深入，國產「和諧號」動車組牽引系統綜合試驗變得尤為重要，現 有國內各個不同研究機構在進行牽引系統的綜合試驗時總會面臨試驗臺難以滿足「和諧 號」高速動車組的試驗要求，主要表現在對技術引進的「和諧號」高速動車組進行試驗時，需 要同時對四臺牽引電動機的性能參數進行試驗，通過一套牽引變流器分別與四臺牽引電動 機的電源端連接，國內現有試驗臺只能滿足單臺牽引電動機的性能試驗要求，在對四臺牽 引電動機同時進行試驗時需要通過複雜的多套齒輪箱系統組合才能實現試驗要求。在試驗 過程通常採用將四臺牽引電動的輸出端連接同步齒輪箱，以模擬機車運行過程中的同步轉 動，另外，在同步齒輪箱輸出端需要連接載荷以模擬機車的實際運行狀態，載荷通常採用發 電機(所以也叫負載發電機)，由於負載發電機的轉速相對機車的牽引電動機轉速較低，因 此，在模擬試驗中通常在牽引電動機與同步齒輪箱之間連接減速齒輪箱，降低牽引電動機 的轉速以適應負載發電機的運行，負載發電機在試驗過程中既能用作牽引電動機模擬機車 實際運行過程中的載荷，又能在試驗過程中發電。現有的技術方案通常為以下兩種，如圖1、圖2所示。圖1中的四軸聯動試驗臺系統由四臺牽引電動機Ml、M2、M3、M4、第一減速齒輪箱 11、第二減速齒輪箱21、第三減速齒輪箱31、第四減速齒輪箱41、第一同步齒輪箱12、第二 同步齒輪箱22、第三同步齒輪箱32、第四同步齒輪箱42、四臺負載發電機G1、G2、G 3、G4等 組成。第一減速齒輪箱11、第二減速齒輪箱21、第三減速齒輪箱31、第四減速齒輪箱41對 應是四臺牽引電動機Ml、M2、M3、M4與四臺負載發電機Gl、G2、G3、G4之間的扭矩傳遞裝置， 同步齒輪箱保證了四臺牽引電動機在載荷輸入端的同步運轉，用來模擬實際機車運行時安 裝在兩個轉向架上的四臺驅動裝置(包括牽引電動機、減速齒輪箱和同步齒輪箱)的速度 一致。採用圖1所示的試驗臺系統，首先，較大程度的加大了系統的複雜性。整個系統通過 四套減速齒輪箱、四套同步齒輪箱以及四臺負載發電機聯接，數量眾多的齒輪箱必然需要 龐大的潤滑系統作保障，這些無疑都增加了系統的複雜程度。其次，嚴重影響系統的可靠 性。對於機械設備來說系統複雜，中間環節多，系統可靠性低，使得系統出現故障的機率大 大提高，同時也會降低系統的運行效率。最後，試驗臺系統的成本高，系統複雜，設備數量 多，佔用空間大，使得系統使用前後的安裝、維護、維修等方面佔用的資源多，這些都會增加 系統的使用成本。圖2、圖3中的試驗臺系統主要由第一機車轉向架、第二機車轉向架、第一配重裝 置14、第二配重裝置M、第一同步齒輪箱17、第二同步齒輪箱27、第一負載發電機G1、第二 負載發電機G2、四臺牽引電動機M1、M2、M3、M4組成；其中四臺牽引電動機M1、M2、M3、M4分 別通過第一滾輪對15、第二滾輪對25與第一機車轉向架連接，第三滾輪對35、第四滾輪對 45與第二機車轉向架連接，牽引電動機Ml、M2、M3、M4分別通過第一變速齒輪箱16、第二變速齒輪箱26、第三變速齒輪箱36、第四變速齒輪箱46與第一同步齒輪箱17、第二同步齒輪 箱27連接；圖2技術方案二與圖1技術方案一最大的不同是採用機車轉向架和試驗臺滾輪 對代替減速齒輪箱，雖然減少了兩臺同步齒輪箱和負載發電機的數量，但是試驗臺系統需 要配備與機車轉向架配合的滾輪對，同時還得專門定製機車牽引轉向架，加大系統的複雜 性，增加了系統安裝調試的難度，很大程度上影響了系統的可靠性，加大了試驗臺系統的成 本。

實用新型內容本實用新型提供一種多軸聯動齒輪箱，用以解決現有技術中結構複雜、可靠性低、 成本高的缺陷，實現簡化結構、降低安裝調試難度、提高系統可靠性、降低系統維護成本。本實用新型提供了一種多軸聯動齒輪箱，包括內部設置有齒輪傳動組件的箱體， 所述齒輪傳動組件包括至少三根平行設置的傳動軸，分別為第一傳動軸、第二傳動軸和第 三傳動軸；所述第一傳動軸與第二傳動軸、所述第一傳動軸與和第三傳動軸之間分別設置 齒輪傳動副；所述第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸兩端均伸出所述箱體外部形成六 個傳動端。進一步地，所述第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸上均設置有一個齒輪；設置 在所述第二傳動軸和第三傳動軸上的齒輪均為滑移齒輪，所述滑移齒輪包括至少兩個同軸 設置且齒數不同的檔位齒輪；所述第一傳動軸與第二傳動軸之間設置第四傳動軸，所述第 一傳動軸與第三傳動軸第五傳動軸；所述第四傳動軸和第五傳動軸上分別設置有至少兩個 過橋齒輪對應與檔位齒輪嚙合，其中有一個過橋齒輪始終和設置在第一傳動軸上的齒輪齧
I=I O其中，所述檔位齒輪的齒數均少於所述過橋齒輪或設置在第一傳動軸上齒輪的齒數。特別是，所述檔位齒輪和過橋齒輪均為兩個，所述檔位齒輪分別為第一檔位齒輪、 第二檔位齒輪，所述過橋齒輪分別為第一過橋齒輪、第二過橋齒輪；其中，所述滑移齒輪對 應位於設在第二傳動軸和設在第三傳動軸上的第一檔位，第一過橋齒輪與設在第一傳動軸 上的齒輪和第一檔位齒輪均嚙合；所述滑移齒輪對應位於設在第二傳動軸和設在第三傳動 軸上的第二檔位，第一過橋齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪嚙合，第二過橋齒輪與第二檔 位齒輪嚙合。特別是，所述檔位齒輪和過橋齒輪均為三個；所述檔位齒輪分別為第一檔位齒輪、 第二檔位齒輪、第三檔位齒輪，所述過橋齒輪分別為第一過橋齒輪、第二過橋齒輪、第三過 橋齒輪；其中，所述滑移齒輪對應位於設在第二傳動軸和設在第三傳動軸上的第一檔位，第 一過橋齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪和第一檔位齒輪均嚙合；所述滑移齒輪對應位於設 在第二傳動軸和設在第三傳動軸上的第二檔位，第一過橋齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪 均嚙合，第二過橋齒輪與第二檔位齒輪嚙合；所述滑移齒輪對應位於設在第二傳動軸和設 在第三傳動軸上的第三檔位，第一過橋齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪嚙合，第三過橋齒 輪與第三檔位齒輪嚙合。其中，所述第三傳動軸和第四傳動軸中至少有一根上設置有極限檔位，所述滑移 齒輪位於極限檔位，構成所述滑移齒輪的檔位齒輪均與所有過橋齒輪脫離嚙合。[0013]進一步地，所述第三傳動軸和第四傳動軸與設置在其上的滑移齒輪之間均為花鍵 連接。本實用新型提供的多軸聯動齒輪箱，第一傳動軸兩端的傳動端作為輸出端分別連 接負載發電機，第二傳動軸和第三傳動軸兩端的傳動端作為輸入端分別連接牽引電動機， 第二傳動軸和第三傳動軸均通過齒輪傳動副帶動第一傳動軸轉動，以實現同步轉動，同時 能夠通過具體設置齒輪傳動副的傳動比來改變牽引電動機的轉速以適應負載發電機的運 行，相對現有技術方案一中的四臺牽引電動機均需要通過變速齒輪箱及同步齒輪箱的傳動 方式和現有技術方案二中的四臺牽引電動機通過四臺試驗臺滾輪對和變速齒輪箱、兩個機 車轉向架及同步齒輪箱的傳動方式，將同步齒輪箱與變速齒輪箱設置成一體，大大簡化了 系統結構，減少了不必要的中間環節，提高了系統的整體運行效率和可靠性，降低系統安裝 調試的難度、製造成本和安裝、維護成本。

圖1為本實用新型現有技術一的結構示意圖。圖2為本實用新型現有技術二的結構示意圖。圖3為圖2的俯視結構示意圖。圖4為本實用新型多軸聯動齒輪箱實施例一的結構示意圖。圖5為本實用新型多軸聯動齒輪箱實施例二的結構示意圖。圖6為本實用新型多軸聯動齒輪箱實施例三的結構示意圖。圖7為本實用新型多軸聯動齒輪箱實施例四的結構示意圖。附圖標記第一減速齒輪箱11 ；第二減速齒輪箱21 ；第一配重塊14 ；第三減速齒輪箱31 ；第四減速齒輪箱41 ；第二配重塊M ；第一同步齒輪箱12 ；第二同步齒輪箱22 ；第一滾輪對15 ；第三同步齒輪箱32 ；第四同步齒輪箱42 ；第二滾輪對25 ；第一變速齒輪箱16 ；第二變速齒輪箱沈；第三滾輪對35 ；第三變速齒輪箱36 ；第四變速齒輪箱46 ；第四滾輪對45 ；第一同步齒輪箱17 ；第二同步齒輪箱27 ；箱體1 ；傳動端01 ；傳動端02 ；傳動端03 ；傳動端04 ；傳動端001 ；傳動端002 ；第一傳動軸10 ； 第二傳動軸20 ； 第三傳動軸30 ；第四傳動軸40; 第五傳動軸50; 齒輪05;第一過橋齒輪61;第二過橋齒輪62;第三過橋齒輪63;齒輪07;第一檔位齒輪Zl;第二檔位齒輪Z2;第三檔位齒輪；第一檔位71 ；第二檔位72 ；第三檔位73;極限檔位70。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施 例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於 本實用新型保護的範圍。作為本實用新型的多軸聯動齒輪箱的第一具體實施例，如圖4所示，包括箱體1， 所述箱體1內平行設置有三根傳動軸，分別為第一傳動軸10、第二傳動軸20和第三傳動軸 30，第一傳動軸10上設齒輪05，第二傳動軸20和第三傳動軸30上分別設置有齒輪07，兩 齒輪07均與齒輪05嚙合行程兩對齒輪傳動副。其中第一傳動軸10、第二傳動軸20及第三 傳動軸30兩端分別伸出箱體外部，形成傳動端001、傳動端002、傳動端01、傳動端02、傳動 端03、傳動端04。作為第二具體實施例，如圖5所示，第一傳動軸10上設兩齒輪05，第二傳動軸20、 第三傳動軸30上均設齒輪07，兩齒輪07對應與兩齒輪05嚙合行程兩對齒輪傳動副。在上述第一具體實施例和第二具體實施例中，傳動端001為第一輸出端001、傳動 端002為第二輸出端002分別連接負載發電機G1、負載發電機G2，傳動端01為第一輸入端 01、傳動端02為第二輸入端02、傳動端03為第三輸入端03、傳動端04為第四輸入端04對 應連接牽引電動機Ml、牽引電動機M2、牽引電動機M3、牽引電動機M4 ；其中，由於第一傳動 軸通過齒輪05與齒輪07的分別嚙合作為第二傳動軸和第三傳動軸共同的輸出軸，實現了 同步轉動；第一傳動軸與第二傳動軸之間的傳動比與第一傳動軸與第三傳動軸之間的傳動 比相等，均為齒輪05與從動齒輪07的齒數比，實現了同步轉動情況下的變速；由於第一傳 動端01、第二傳動端02與第二傳動軸20 —體設置，第三傳動端03、第四傳動端04與第三 傳動軸30 —體設置，進而實現第一傳動端01、第二傳動端02、第三傳動端03和第四傳動端 04同步轉動即四臺牽引電動機的同步轉動，與同步齒輪箱效果相同；齒輪07的齒數相對齒 輪05較少，能夠實現減速，與減速齒輪箱效果等同；另外可根據測試的牽引電動機的轉速 設置合適的傳動比以適應不同速度下的試驗，同現有的技術方案相比，將同步齒輪箱與變 速齒輪箱設置為一體結構，實現四軸聯動，減少了同齒輪箱和變速齒輪箱的數量，簡化了安 裝調試流程。作為本實用新型的第三具體實施例，如圖6所示，所述兩齒輪07為滑移齒輪，兩滑 移齒輪與第二傳動軸和第三傳動軸之間均為花鍵連接，所述滑移齒輪包括兩個齒數彼此不 同的檔位齒輪，分別為第一檔位齒輪Zl和第二檔位齒輪Z2 ；所述第二傳動軸20和第三傳 動軸30上分別設有極限檔位70、第一檔位71和第二檔位72，第一傳動軸10和第二傳動軸 20設第四傳動軸40，第一傳動軸10與第三傳動軸30之間設第五傳動軸50，所述第四傳動 軸40和第五傳動軸50上對應第一檔位71位置設置有第一過橋齒輪61，對應第二檔位72 位置設第二過橋齒輪62，滑移齒輪位於第一檔位71，位於第一檔位71的所述第一過橋齒輪 61同時與設在第一傳動軸上的齒輪05和第一檔位齒輪Zl嚙合構成第一組傳動比；滑移齒 輪位於第二檔位72，第一過橋齒輪61與設在第一傳動軸上的齒輪05嚙合，第二過橋齒輪 62與第二檔位齒輪Z2嚙合構成第二組傳動比；滑移齒輪位於極限檔位70，第一檔位齒輪 Zl及第二檔位齒輪Z2分別與第一過橋齒輪61和第二過橋齒輪62脫離嚙合。上述的結構，由於滑移齒輪的轉速與待測牽引電動機的轉速一致，通常在7000r/ min以上或更高，過橋齒輪的設置避免了檔位齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪的直接嚙合，降低了加工精度安裝要求，同時，過橋齒輪的設置使得滑移齒輪在第一檔位與第二之間的 調節變得更為準確方便。將其中第二傳動軸20上的滑移齒輪撥至極限位置70，使構成該滑移齒輪的各檔 位齒輪均與各過橋齒輪脫離嚙合，這樣，將兩臺牽引電動機分別與第三傳動軸30兩端的傳 動端對應連接，第一傳動軸10兩端的傳動端連接負載發電機，還能用於兩臺牽引電動機的 測試，適用於單套牽引變流器與兩臺牽引電動機的電源端連接的試驗系統；另外，若測試的 牽引電動機的轉速相對負載發電機的轉速較低，可將牽引電動機對應連接在第一傳動軸10 兩端的傳動端，將負載發電機連接在第三傳動軸30兩端的傳動端；將第三傳動軸30上的滑 移齒輪也撥至極限位置70，這樣，兩滑移齒輪均與過橋齒輪脫離嚙合；牽引電動機連接第 一傳動軸10其中一端的傳動端，負載發電機連接第一傳動軸10另一端的傳動端。採用多 齒輪傳動組件，以滿足不同動車組的牽引傳動方式，增強試驗系統的實用性。作為本實用新型的第四具體實施例，如圖7所示，滑移齒輪包括同軸設置且齒數 彼此不同的第一檔位齒輪Z1、第二檔位齒輪Z2、第三檔位齒輪Z 3，第二傳動軸20及第三 傳動軸30上分別設置極限檔位70、第一檔位71、第二檔位72、第三檔位73 ；第四傳動軸40 及第五傳動軸50上對應第一檔位71、第二檔位72、第三檔位73依次設第一過橋齒輪61、第 二橋齒輪62、第三過63 ；其中，所述滑移齒輪位於第一檔位71，第一過橋齒輪61與設在第 一傳動軸上的齒輪05和第一檔位齒輪Zl嚙合構成第一組傳動比；滑移齒輪位於第二檔位 72，第一過橋齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪05嚙合，第二過橋齒輪62與第二檔位齒輪Z2 嚙合構成第二組傳動比；滑移齒輪位於第三檔位73，第一過橋齒輪61與設在第一傳動軸上 的齒輪05嚙合，第三過橋齒輪63與嚙合構成第三組傳動比。所述滑移齒輪位於極限檔位 70，第一檔位齒輪Z1、第二檔位齒輪Z2及第三檔位齒輪 分別與第一過橋齒輪61、第二過 橋齒輪62和第三過橋齒輪63脫離嚙合。上述的結構，四臺牽引電機安裝在傳動端01、傳動端02、傳動端03和傳動端04，兩 臺負載發電機安裝在傳動端001和傳動端002，齒輪箱的傳遞功率為4MW，能滿足單臺功率 在IMW及以下、轉速在7000rpm以下的牽引電機的試驗需求。考慮到不同的牽引電機存在 較大的轉速差別，在設計齒輪箱時選擇多檔位匹配的傳動比(還可設置為四檔對應四組傳 動比或五檔位對應五組傳動比，在此不限)，通過滑移齒輪在第一檔位、第二檔位和第三檔 位之間滑動能方便地改變齒輪箱的傳動比，以適應不同轉速的牽引電動機運行。通過對以 往各種試驗臺系統方案比較，本實用新型實施例免去了以往繁瑣的中間環節，大大減少了 機械設備安裝過多造成的系統可靠性差的因素，降低了系統安裝調試的難度，利用精簡的 機械設備完成試驗目的。採用本技術方案，能實現四臺牽引電機的同步高速試驗，很大程度 上提高試驗臺系統的可靠性，降低試驗臺成本。採用該實用新型的結構能實現齒輪箱高速端的四軸同步運行，達到四軸聯動的 目的。採用本技術方案的齒輪箱結構能實現系統的高速運轉、多檔位傳動比選擇，滿足 7000rpm及以下轉速、4MW以下功率的試驗需要。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制； 儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等 同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求1.一種多軸聯動齒輪箱，包括內部設置有齒輪傳動組件的箱體，其特徵在於，所述齒輪 傳動組件包括至少三根平行設置的傳動軸，分別為第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸； 所述第一傳動軸與第二傳動軸、所述第一傳動軸與第三傳動軸之間分別設置齒輪傳動副； 所述第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸兩端均伸出所述箱體外部形成六個傳動端。
2.根據權利要求1所述的多軸聯動齒輪箱，其特徵在於，所述第一傳動軸、第二傳動軸 和第三傳動軸上均設置有一個齒輪；設置在所述第二傳動軸和第三傳動軸上的齒輪均為滑 移齒輪，所述滑移齒輪包括至少兩個同軸設置且齒數不同的檔位齒輪；所述第一傳動軸與 第二傳動軸之間設第四傳動軸，所述第一傳動軸與第三傳動軸設第五傳動軸；所述第四傳 動軸和第五傳動軸上分別設置至少兩個過橋齒輪對應與所述檔位齒輪嚙合，其中有一個所 述過橋齒輪始終和設在第一傳動軸上的齒輪嚙合。
3.根據權利要求2所述的多軸聯動齒輪箱，其特徵在於，所述檔位齒輪的齒數少於所 述過橋齒輪的齒數。
4.根據權利要求3所述的多軸聯動齒輪箱，其特徵在於，所述檔位齒輪和過橋齒輪均 為兩個，所述檔位齒輪分別為第一檔位齒輪、第二檔位齒輪，所述過橋齒輪分別為第一過橋 齒輪、第二過橋齒輪；其中，所述滑移齒輪對應位於設在第二傳動軸和設在第三傳動軸上的 第一檔位，第一過橋齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪和第一檔位齒輪均嚙合；所述滑移齒 輪對應位於設在第二傳動軸和設在第三傳動軸上的第二檔位，第一過橋齒輪與設在第一傳 動軸上的齒輪嚙合，第二過橋齒輪與第二檔位齒輪嚙合。
5.根據權利要求3所述的多軸聯動齒輪箱，其特徵在於，所述檔位齒輪和過橋齒輪均 為三個；所述檔位齒輪分別為第一檔位齒輪、第二檔位齒輪、第三檔位齒輪，所述過橋齒輪 分別為第一過橋齒輪、第二過橋齒輪、第三過橋齒輪；其中，所述滑移齒輪對應位於設在第 二傳動軸和設在第三傳動軸上的第一檔位，第一過橋齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪和第 一檔位齒輪均嚙合；所述滑移齒輪對應位於設在第二傳動軸和設在第三傳動軸上的第二檔 位，第一過橋齒輪與設在第一傳動軸上的齒輪均嚙合，第二過橋齒輪與第二檔位齒輪嚙合； 所述滑移齒輪對應位於設在第二傳動軸和設在第三傳動軸上的第三檔位，第一過橋齒輪與 設在第一傳動軸上的齒輪嚙合，第三過橋齒輪與第三檔位齒輪嚙合。
6.根據權利要求2-5任一所述的多軸聯動齒輪箱，其特徵在於，所述第三傳動軸和第 四傳動軸中至少有一根上設置有極限檔位，所述滑移齒輪位於極限檔位，構成所述滑移齒 輪的檔位齒輪均與所有過橋齒輪脫離嚙合。
7.根據權利要求6所述的多軸聯動齒輪箱，其特徵在於，所述第三傳動軸和第四傳動 軸與設置在其上的滑移齒輪之間均為花鍵連接。
專利摘要本實用新型公開了一種涉及牽引系統綜合試驗技術領域的多軸聯動齒輪箱，為解決現有技術中牽引系統綜合試驗系統複雜、可靠性低等問題而發明。本實用新型包括內部設有齒輪傳動組件的箱體，齒輪傳動組件包括至少三根平行設置的傳動軸，分別為第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸；第一傳動軸與第二傳動軸、第一傳動軸和第三傳動軸之間分別設置齒輪傳動副；所述第一傳動軸、第二傳動軸和第三傳動軸兩端均伸出所述箱體外部形成六個傳動端。上述的結構，用於一臺、兩臺或四臺動力設備同步傳動，尤其適用於牽引系統綜合試驗系統，避免了現有技術中複雜的多套齒輪箱系統組合結構，適用範圍廣泛，結構簡單易造、成本較低。
文檔編號F16H3/093GK201884573SQ201020680639
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者崔江林, 景強, 李彩霞, 賈雲崗 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司