专利名称：一种高速车轴齿轮箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动走行传动系统装置，尤其是有关铁路大型养路机械的车轴齿轮箱。
背景技术：
车轴齿轮箱是车辆走行传动系统中的重要部件，是用来传递动力，改变外部输入的转矩和转速，以适应车辆不同工况条件下运行要求的变速机构。随着我国铁路事业的快速发展，铁路大型养路机械车辆的车轴齿轮箱，除了本身能够满足低速作业运行和高速自行(最高自行速度100km/h)的要求外，同时还要满足联挂运行(最高联挂速度120km/h)这一特殊需要。而目前无论是引进的还是国内生产的铁路大型养路机械车辆的车轴齿轮箱，由于以下原因，不能满足上述要求。例如引进奥地利Plasser&Theurer公司的08-32型捣固车辅助驱动车轴齿轮箱，仅为一级齿轮减速传动，速比较小，传递功率小，故不能满足高速走行与联挂运行要求；又如引进美国Jackson公司PGM-48型钢轨打磨车的车轴齿轮箱虽然为二级齿轮减速传动，传动速比范围较大，传递功率有所提高，但是由于采用带有内、外花键的薄壁啮合套与带外花键的齿轮轴及带内花键的齿轮进行挂档或脱挡，薄壁啮合套还带有倒锥齿，因此薄壁啮合套制造难度大，而齿轮轴上配合部位多，要求高，受力复杂，加工难度大，结构不合理，难以满足高速走行和联挂的运行要求；再如国产SPZ-200型配碴整形车的车轴齿轮箱，采用二级齿轮减速传动，传动速比范围较大，但传递功率较小，结构较为复杂。因为它采用的齿轮多，设计的传动链甚为复杂，所以体积庞大，且在高速轴与中间轴上各设有一套用油缸提供动力的换挡机构，既采用高速轴的齿轮换挡，又采用中间轴的带内、外花键的啮合套换挡，进一步使结构复杂化，不易制造、使用和维修。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单合理，易于制造，且可以满足高速走行和联挂运行要求的高速车轴齿轮箱。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是一种高速车轴齿轮箱，包括箱体、换挡拨动机构、花键轴、主动齿轮、中间齿轮、中间轴、中间轴主动齿轮、从动齿轮、轴承、润滑系统和车轴，主动齿轮通过内花键与花键轴啮合，主动齿轮可与中间齿轮啮合或脱离，中间轴主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮固定在车轴上，主动齿轮是双联齿轮，包括第一齿轮与第二齿轮，中间齿轮包括高速齿轮和低速齿轮，换挡拨动机构中的拨叉传动连接主动齿轮，当拨叉带动主动齿轮在花键轴上轴向移动时，可使主动齿轮的第一齿轮与中间齿轮的低速齿轮啮合或脱离，或使主动齿轮的第二齿轮与中间齿轮的高速齿轮啮合或脱离。
为了提高了主动齿轮的精度，使齿轮啮合传递性能更加良好，提高齿轮的抗弯曲强度与抗冲击能力，从而提高齿轮的可靠性及使用寿命，主动齿轮由第一齿轮与第二齿轮装配而成。
换挡拨动机构包括拨动缸、接近开关、连接指示件、导向杆、拨叉杆和拨叉，连接指示件与拨动缸的活塞杆及拨叉杆一端固定连接，且与导向杆滑动配合，拨叉固定在拨叉杆的另一端。
为了给拨叉的移动进行很好的导向，箱体上还固定有导杆，拨叉滑套在导杆上，拨叉与导杆之间设有锁定结构。
锁定结构包括导杆上设有的高速挂档凹槽、低速挂档凹槽和空档凹槽，及拨叉的盲孔内设有的弹簧和钢球，钢球可分别与导杆上的高速挂档凹槽、低速挂档凹槽或空档凹槽相配合。
为了进一步保证空挡位置的锁定可靠性，保证联挂运行的安全，箱体上滑动装配有定位销轴，定位销轴移动时能与连接指示件上的定位孔插合。
为了保证拨挡准确到位，接近开关有三个，接近开关装在拨动缸的活塞杆侧面，当主动齿轮处于高速挂档、低速挂档或空档位置时，连接指示件可分别与上述三个接近开关单独靠近。
花键轴和中间轴的两端均支撑在箱体上的轴承中，车轴的中段有两处支撑在箱体上的轴承中。
采用上述结构后，由于主动齿轮是双联齿轮，当拨叉带动主动齿轮在花键轴上轴向移动时，可使主动齿轮的第一齿轮与中间齿轮的低速齿轮啮合或脱离，或使主动齿轮的第二齿轮与中间齿轮的高速齿轮啮合或脱离。这不但满足了大速比设计要求，而且减少了花键轴和中间轴上的齿轮数量，使传动链简化，结构简单，增大了传递功率；还由于取消了中间轴上的换挡机构和带内、外花键的啮合套，这就使结构更加简单合理，空间布置紧凑，易于制造、使用和维修。本发明换挡操作灵活、可靠，完全满足车辆低速作业运行、最高自行速度为100km/的高速自行、以及最高联挂速度为120km/h的联挂运行的要求。
图1是本发明的高速车轴齿轮箱的结构示意图；图2是本发明处于空挡位置时的状态图；
图3是本发明处于低速挂挡位置时的状态图；图4是本发明处于高速挂挡位置时的状态图；图5是本发明中的主动齿轮的结构示意图；图6是图1中B部放大视图；图7是图1的A向视图；图8是图7中C部放大视图。
具体实施例方式
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细地说明。
如图1、2、3、4、5、7所示，本发明的高速车轴齿轮箱，包括箱体12、换挡拨动机构、花键轴13、主动齿轮11、中间齿轮15、中间轴19、中间轴主动齿轮20、从动齿轮16、轴承18、润滑系统21和车轴17，主动齿轮11通过内花键与花键轴13啮合，主动齿轮11可与中间齿轮15啮合或脱离，中间轴主动齿轮20与从动齿轮16啮合，从动齿轮16固定在车轴17上，主动齿轮11是双联齿轮，包括第一齿轮11-1与第二齿轮11-2，中间齿轮15包括高速齿轮15-1和低速齿轮15-2，换挡拨动机构中的拨叉6传动连接主动齿轮11，当拨叉6带动主动齿轮11在花键轴13上轴向移动时，可使主动齿轮11的第一齿轮11-1与中间齿轮15的低速齿轮15-2啮合或脱离，或使主动齿轮11的第二齿轮11-2与中间齿轮15的高速齿轮15-1啮合或脱离。
如图1、5所示，主动齿轮11由第一齿轮11-1与第二齿轮11-2装配而成。由于主动齿轮采用分体磨齿加工、过盈配合装配而成，提高了主动齿轮的精度，使齿轮啮合传递性能更加良好，提高了齿轮的抗弯曲强度与抗冲击能力，从而提高了齿轮的可靠性及使用寿命，同时也降低了啮合传动的噪声。当然，主动齿轮11也可以为一整体结构。
如图1、2、3、4、6所示，换挡拨动机构包括拨动缸9、接近开关3、连接指示件2、导向杆4、拨叉杆5和拨叉6，连接指示件2与拨动缸9的活塞杆9-1及拨叉杆5一端固定连接，且与导向杆4滑动配合，拨叉6固定在拨叉杆5的另一端。当然，换挡拨动机构也可采用Plasser&Theurer公司的08-32型捣固车辅助驱动车轴齿轮箱中的换挡拨动机构；或美国Jackson公司PGM-48型钢轨打磨车的车轴齿轮箱中的换挡拨动机构。
如图1、2、3、4、6所示，为了给拨叉6的移动进行很好的导向，箱体12上还固定有导杆10，拨叉6滑套在导杆10上，拨叉6与导杆10之间设有锁定结构7。这样，不但增加了拨叉的移动平稳性，同时提高了拨叉杆5和拨叉的刚性，避免挂挡和脱挡时的冲击所引起的损坏，且保证了挡位锁定的可靠性。
如图6所示，锁定结构7包括导杆10上设有的高速挂档凹槽10-1、低速挂档凹槽10-3和空档凹槽10-2，及拨叉6的盲孔6-1内设有的弹簧7-2和钢球7-1，钢球7-1可分别与导杆10上的高速挂档凹槽10-1、低速挂档凹槽10-3或空档凹槽10-2相配合。
如图1、7、8所示，为了进一步保证空挡位置的锁定可靠性，保证联挂运行的安全。箱体12上滑动装配有定位销轴1，定位销轴1移动时能与连接指示件2上的定位孔2-1插合。
如图1、2、3、4所示，接近开关3有三个，接近开关3装在拨动缸9的活塞杆9-1侧面，当主动齿轮11处于高速挂档、低速挂档或空档位置时，连接指示件2可分别与上述三个接近开关3单独靠近。这样，通过三个位置的开关动作，使拨动缸9精确动作，保证拨挡准确到位。
如图1所示，花键轴13和中间轴19的两端均支撑在箱体12上的轴承18中，车轴17的中段有两处支撑在箱体12上的轴承18中。
如图1、2、3、4所示，本发明使用时，先在花键轴13上连接驱动装置14如液压马达，车轴17上装上车轮22。低速作业运行时，首先拉出定位销轴1，给拨动缸9电信号，拨动缸9得到电信号后向左移动，连接指示件2由中间位置移动到低速位置，通过带动拨叉6使主动齿轮11也向左移动，使主动齿轮11的第一齿轮11-1与中间齿轮15的低速齿轮15-2啮合，此时拨叉6被锁定结构7中的弹簧7-2、钢球7-1锁住，车轴齿轮箱通过齿轮11-1和齿轮15-2的啮合、齿轮20和齿轮16的啮合，将来自驱动装置14输出的转矩和转速按一定的速比传递给车轴17和车轮22，实现整车的作业走行。
高速自行时，首先拉出定位销轴1，给拨动缸9电信号，拨动缸9得到电信号后向右移动，连接指示件2移动到高速位置，通过带动拨叉6使主动齿轮11也向右移动，使主动齿轮11的第二齿轮11-2与中间齿轮15的高速齿轮15-1啮合，此时拨叉6被锁定结构7中的弹簧7-2、钢球7-1锁住，车轴齿轮箱通过齿轮11-2和齿轮15-1的啮合、齿轮20和齿轮16的啮合，将来自驱动装置14输出的转矩和转速按一定的速比传递给车轴17和车轮22，实现整车的高速自行。
联挂运行时，车轴齿轮箱应处于空挡位置，驱动装置14不工作，也不允许被反向带动。首先给拨动缸9电信号，拨动缸9得到电信号后向左或向右移动，连接指示件2移动到中间位置，通过移动拨叉6使主动齿轮11也向左或向右移动，使主动齿轮11与齿轮15-1或齿轮15-2脱离，此时拨叉6被锁定结构7中的弹簧7-2、钢球7-1锁住。联挂运行时，齿轮16反向带动中间轴19旋转，而主动齿轮11、花键轴13和驱动装置14均不旋转，此时处于空挡位置。
权利要求
1.一种高速车轴齿轮箱，包括箱体(12)、换挡拨动机构、花键轴(13)、主动齿轮(11)、中间齿轮(15)、中间轴(19)、中间轴主动齿轮(20)、从动齿轮(16)、轴承(18)、润滑系统(21)和车轴(17)，主动齿轮(11)通过内花键与花键轴(13)啮合，主动齿轮(11)可与中间齿轮(15)啮合或脱离，中间轴主动齿轮(20)与从动齿轮(16)啮合，从动齿轮(16)固定在车轴(17)上，其特征在于a、主动齿轮(11)是双联齿轮，包括第一齿轮(11-1)与第二齿轮(11-2)，b、中间齿轮(15)包括高速齿轮(15-1)和低速齿轮(15-2)，c、换挡拨动机构中的拨叉(6)传动连接主动齿轮(11)，当拨叉(6)带动主动齿轮(11)在花键轴(13)上轴向移动时，可使主动齿轮(11)的第一齿轮(11-1)与中间齿轮(15)的低速齿轮(15-2)啮合或脱离，或使主动齿轮(11)的第二齿轮(11-2)与中间齿轮(15)的高速齿轮(15-1)啮合或脱离。
2.根据权利要求1所述的高速车轴齿轮箱，其特征在于主动齿轮(11)由第一齿轮(11-1)与第二齿轮(11-2)装配而成。
3.根据权利要求1或2所述的高速车轴齿轮箱，其特征在于换挡拨动机构包括拨动缸(9)、接近开关(3)、连接指示件(2)、导向杆(4)、拨叉杆(5)和拨叉(6)，连接指示件(2)与拨动缸(9)的活塞杆(9-1)及拨叉杆(5)一端固定连接，且与导向杆(4)滑动配合，拨叉(6)固定在拨叉杆(5)的另一端。
4.根据权利要求3所述的高速车轴齿轮箱，其特征在于箱体(12)上还固定有导杆(10)，拨叉(6)滑套在导杆(10)上，拨叉(6)与导杆(10)之间设有锁定结构(7)。
5.根据权利要求4所述的高速车轴齿轮箱，其特征在于锁定结构(7)包括导杆(10)上设有的高速挂档凹槽(10-1)、低速挂档凹槽(10-3)和空档凹槽(10-2)，及拨叉(6)的盲孔(6-1)内设有的弹簧(7-2)和钢球(7-1)，钢球(7-1)可分别与导杆(10)上的高速挂档凹槽(10-1)、低速挂档凹槽(10-3)或空档凹槽(10-2)相配合。
6.根据权利要求3所述的高速车轴齿轮箱，其特征在于箱体(12)上滑动装配有定位销轴(1)，定位销轴(1)移动时能与连接指示件(2)上的定位孔(2-1)插合。
7.根据权利要求3所述的高速车轴齿轮箱，其特征在于接近开关(3)有三个，接近开关(3)装在拨动缸(9)的活塞杆(9-1)侧面，当主动齿轮(11)处于高速挂档、低速挂档或空档位置时，连接指示件(2)可分别与上述三个接近开关(3)单独靠近。
8.根据权利要求1所述的高速车轴齿轮箱，其特征在于花键轴(13)和中间轴(19)的两端均支撑在箱体(12)上的轴承(18)中，车轴(17)的中段有两处支撑在箱体(12)上的轴承(18)中。
全文摘要
本发明涉及一种铁路大型养路机械的高速车轴齿轮箱，包括箱体、换挡拨动机构、花键轴、主动齿轮、中间齿轮、中间轴、中间轴主动齿轮、从动齿轮、轴承、润滑系统和车轴，主动齿轮通过内花键与花键轴啮合，主动齿轮可与中间齿轮啮合或脱离，中间轴主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮固定在车轴上，主动齿轮是双联齿轮，包括第一齿轮与第二齿轮，中间齿轮包括高速齿轮和低速齿轮，换挡拨动机构中的拨叉传动连接主动齿轮，当拨叉带动主动齿轮在花键轴上轴向移动时，可使主动齿轮的第一齿轮与中间齿轮的低速齿轮啮合或脱离，或使主动齿轮的第二齿轮与中间齿轮的高速齿轮啮合或脱离。本发明结构简单合理，易于制造，且可以满足高速走行与联挂运行要求。
文档编号F16H3/22GK101074719SQ20071002253
公开日2007年11月21日 申请日期2007年5月9日 优先权日2007年5月9日
发明者常安全, 沈源建 申请人:中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所