摘要 联轴节干涉校核的目的是为了计算联轴节最大变位，联轴节不与电机、齿轮箱等其它零部件干涉，满足转向架的运用要求。
关键词 转向架；联轴节；变位；干涉
Abstract The purpose of the interference check of the coupling is to calculate the maximum displacement of the coupling,does not interfere with other parts such as motor and gear box,meet the application requirements of bogie.
Key words bogie frame；coupling；deflection；intervene
1概述
1.1目的
联轴节干涉校核的目的是为了计算联轴节最大变位，联轴节不与电机、齿轮箱等其它零部件干涉，满足转向架的运用要求。
1.2适用范围
适用于牵引电机架悬的干线铁路客车、动车组、地铁车转向架的挠性联轴节。
1.3术语定义
垂向：垂直于轨面向下方向
纵向：沿车辆行驶方向
横向：垂直于垂向、纵向的方向
1.4产品分类[1]
联轴节通常分为两个半联轴节，一半连接在电机输出轴上，另一半连接在齿轮箱输出轴上，用来传递电机和齿轮箱之间的旋转力矩，联轴节具备一定的变位能力从而实现电机和齿轮箱柔性连接。联轴节是传动系统的重要组成部件。
按照结构不同，可分为齿式联轴节、挠性板式联轴节、低地板膜片式和橡胶盘联轴器；
按照润滑方式的不同，可分为油润滑和脂润滑。
2 联轴节变位计算输入
1）确定齿轮箱悬挂的相关尺寸
分析齿轮箱的悬挂方式，确定大小齿轮中心距以及悬挂点与大齿轮和小齿轮的位置尺寸。
2）确定电机的悬挂方式
电机采用架悬结构，例如电机和构架之间没有相对位移的刚性连接。
3）确定计算基准状态
一般以空车载荷，静止状态下，电机轴和齿轮箱小齿轮轴的位置状态作为计算的基准状态。
4）确定安装公差
确定电机和齿轮箱的安装公差。
5）确定一系弹簧的最大变位
确定转向架在运营过程中（包括故障工况下），一系弹簧在X轴、Y轴和Z轴三个方向的最大变位。
6）确定不同的计算工况
计算工况包括单个转向架工况、一系最大变位工况等。通过对不同工况下联轴节的变位进行计算，最终确定联轴节最大变位。
3 联轴节变位计算输出
联轴节计算变位输出主要包括：
?联轴节最大轴向变位
?联轴节最大径向变位
?联轴节最大偏转角度
4 联轴节变位计算方法
联轴节变位计算本质是计算电机输出轴和小齿轮轴之间的相对位置尺寸。
?联轴节最大轴向变位
联轴节最大轴向变位等于一系最大横向变位。
?联轴节最大纵向变位
联轴节最大纵向变位等于一系最大纵向变位。
?联轴节最大径向变位
联轴节最大径向变位是联轴节最大垂向变位和联轴节最大纵向变位的三角函数。
?联轴节最大偏转角度
联轴节最大偏转角度= arc tan联轴节最大径向变位/（联轴节基准长度-联轴节最大轴向变位）
从此可见，联轴节变位计算的主要工作是计算联轴节最大垂向变位，主要计算两个工况：一系向下最大变位和一系向上最大变位。
计算方法有两种：一种计算方法是几何绘图法，即通过描绘相关尺寸链，绘制变位后电机轴和小齿轮轴的位置尺寸，从而测绘出联轴节的最大垂向变位尺寸。
另一种计算方法是简化计算求解法，即把齿轮箱小齿轮轴的变位近似简化为与构架变位相关的函数。具体计算过程见5.1章节。
5 典型联轴节变位计算
5.1 齿轮箱垂直吊杆悬挂的联轴节变位计算
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图5.1 垂直吊杆齿轮箱结构图
5.1.1 计算输入数据
大小齿轮中心距 (mm)A1=362
吊杆距车轴中心距 (mm)A2=560
空车状态下电机轴与齿轮轴高度差B1=电机轴高3mm
一系最大横向位移 (mm)C1=10
一系最大纵向位移 (mm)C2=8
一系最大垂向向下压死挠度值(mm)C3=20
一系最大垂向向上挠度值(mm)C4=10
单个转向架一系最大垂向向上挠度值(mm)C5=25
5.1.2 计算过程
1）最大径向位移：
?单个转向架工况下，联轴节最大径向位移为11.8mm。
电机轴上升的高度=C5 =25mm
小齿轮轴上升的高度=C5*A1/A2=25*362/560=16.2mm
电机轴和小齿轮轴的高度差为25-16.2+3=11.8mm
?一系垂向压死和一系最大纵向位移组合工况下，联轴节最大径向位移为9mm。
电机轴下降的高度=C3 =20mm
小齿轮轴下降的高度=C3*A1/A2=20*362/560=12.9mm
电机轴和小齿轮轴的高度差为20-12.9-3=4.1mm
一系最大纵向位移为8mm
则联轴节最大径向位移=(82+4.12)0.5= 9 mm
2）最大轴向位移：
最大轴向位移等于一系最大横向位移10mm
3）最大偏转角度：
空车静载条件下，联轴节两齿轮中心距为190mm
联轴节两齿轮中心距最小为190-10=180mm
?最大径向位移9mm时，偏转角度为arctan(9/180)=2.5度
?单个转向架工况下，偏转角度为arctan(11.8/190)=3.6度
5.1.3 几何绘图法
采用几何绘图法，同样可以得到相似的结果。
5.2齿轮箱斜吊杆悬挂的联轴节变位计算
5.2.1 计算输入数据
大小齿轮中心距 (mm)A1=352
空车状态下电机轴与齿轮轴高度差B1=5
一系最大横向位移 (mm)C1=10
一系最大纵向位移 (mm)C2=8
一系最大垂向向下压死挠度值(mm)C3=45
单个转向架一系最大垂向向上挠度值(mm)C4=30
5.2.2 几何绘图
对于斜吊杆齿轮箱建议采用几何绘图法计算联轴节最大垂向变位。如下图。
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图5.2.2 斜吊杆齿轮箱变位几何绘图
根据图5.2.2可知，在一系向上最大变位30时，联轴节最大垂向变位为14.17mm；在一系最大向下变位45mm时，联轴节最大垂向变位为8.33mm。
联轴节最大径向变位16.27。
联轴节变位具体计算参考5.1章节执行。
6 联轴节与齿轮箱和电机干涉校核[2]
通过上述变位计算得到联轴节最大轴向和径向变位数值，联轴节根据上述数值进行变位计算，并考虑联轴节本身变位情况，便可得到联轴节所需空间。
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图6 联轴节变位空间
除电机、齿轮箱以外的设备空间也需考虑：例如三型车高度阀调整杆、B型车管路等。
滑移衬套的装配空间、注油（脂）孔位置、螺栓安装拆卸空间。
7 注意事项
章节5中的计算过程，假定了以下计算条件：
假定齿轮箱悬挂装置装置弹性定位节点的橡胶蠕变和动态挠度为零。
假定电机与构架刚性连接。
假定齿轮箱和牵引电机安装公差为零。
因此在实际计算过程中，要考虑以上假定条件。
8 参考文献
[1] 严隽耄.车辆工程[M].2版.北京：中国铁道出版社，1999.
[2] 许镇宇，邱宜怀.机械零件[M].北京：高等教育出版社，1989.
作者联系方式：联系电话：13943082651，0431-87901465，邮箱：liuhaitao@cccar.com.cn，邮编：130062，地址：吉林省长春市青荫路435号中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心转向架研发部，
作者简介：刘海涛（1984.06），男，汉族，吉林省长春市人，2012年7月毕业于大连交通大学，车辆工程专业，研究生，工程师，就职于中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心转向架研发部，主要从事A型地铁车辆转向架设计工作。
论文作者:刘海涛 冯迎春 李涛 王凯风 王云鹏 阴晓铭
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：齿轮箱论文; 转向架论文; 电机论文; 位移论文; 工况论文; 纵向论文; 挠度论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;