电车用驱动齿轮装置制造方法及图纸

对于由支承重荷形成的车轴１９弯曲，致使大齿轮２４的齿向倾斜采取了解决方法，在第一发明专利技术里，为符合大齿轮２４的齿向倾斜，扭歪小齿轮２３的齿向，使两个齿轮的齿向平行地啮合。在第二发明专利技术里，为修正大齿轮２４的齿向倾斜，扭歪大齿轮２４的齿向，使之和小齿轮２３的齿向平行地啮合。在第三发明专利技术里，为符合大齿轮２４的齿向倾斜，和小齿轮２３的齿向平行的啮合，将主电动机２１整体倾斜地装在车轴１９和辘车架１８上。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术有关电车用的驱动齿轮装置，该装置由固定在车轴上的大齿轮和固定在主电动机转轴上的小齿轮构成，小齿轮与大齿轮啮合，传递旋转力。先有的具备动力的铁道电车是由电力机车、电车、柴油发电机和电动机组成的柴油车等构成。这里说明用于电力机车的驱动齿轮装置。图6表示电力机车的概况，10是电力机车，车体11载于辘车12上，辘车12有车轮13，15是导电弓，16是轨道，17是架设电线。图7是图6所示辘车12的平面图，18是辘车架，19是车轴，车轴上固定着一对车轮13，由一对轴承20支承辘车架18，21是驱动源-主电动机，小齿轮23固定于转轴22的轴端，24是大齿轮，固定于车轴19上，和小齿轮23啮合，减低转速，传递至车轴19。主电动机21的一边由轴承25悬挂在车轴19上，另一边由安装台26弹性地支承在辘车架18上。为在电力机车10上装置高输出的主电动机21，如图7所示，必须将其限止在一对车轮13之间的空间里，因此，驱动齿轮装置必须结构简单并且尽量小。因主电动机21直接悬挂在车轴19上，小齿轮23和大齿轮24啮合，所以称此驱动形式为悬挂式。这里说明作为本专利技术研究对象的齿轮装置。如图7所示，电力机车10的重量，作用于固定在车轴19上的车轮13上和辘车架18的轴承20上，车轴19因而产生的弯曲如图8所示。在辘车架轴承20的力作用点20a上，有车体11和车架18的重量构成的重荷W作用，车轮13的力作用点13a上产生反作用力，结果车轴19就从无重荷状态下的直线19a弯成曲-->线19b，固定于车轴19b上的大齿轮24也随车轴19的弯曲线19b而倾斜，轴的中心线24a和辘车架18两边的轴承20之间的直线19a形成倾斜角α。下面再看固定于主电动机21的转轴22上的小齿轮23。图9（A）表示图7的主电动机21的纵断面图。27是定子，28是固定于转轴22上的转子，29是将转轴22支承于定子27的轴承。图7中主电动机21的旋转力由小齿轮23传递至大齿轮24上，由于主电动机21转向的关系，小齿轮23从大齿轮24所接受的反作用力方向不同。从负荷侧（小齿轮23这一边）看图9（A）的主电动机21，作顺时针旋转时，转轴22的弯曲方向示于图9（B）。小齿轮23从大齿轮24上接受向下的反作用力P，转轴22从承受作用力之前的直线22a，弯曲成凸形的22b。结果小齿轮23随转轴22的弯曲线22b倾斜，其延长线23a和主电动机21两端的一对轴承29之间的直线22a形成倾斜角β1。再从负荷侧看图9（A）的主电动机21作逆时针旋转时，转轴22的弯曲方向示于图9（C）。小齿轮23的作用与反作用力的方向和图9（B）所示的相反，小齿轮23产生倾斜角β2。图10（A）表示图8的大齿轮24的齿向和图9（B）的小齿轮23的齿向之间相对的倾斜（从负荷侧看主电动机21是顺时针旋转时）。23b表示小齿轮23的啮合齿在节圆上的断面。24b表示大齿轮24的啮合齿在节圆上的断面。α是图8的大齿轮24的倾斜角，β1是图9（B）的小齿轮23的倾斜角，θ1是大齿轮24的齿24b和小齿轮23的齿23b在啮合状态下的相对倾斜角。图10（B）表示图8的大齿轮24的齿向和图9（C）的小齿轮23的齿向之间，相对的倾斜（从负荷侧看主电动机21是反时针旋转时）。23b、24b、α和图10（A）一样，β2是图9（C）的小齿轮倾斜角，θ2是大齿轮24的齿24b和小齿轮23的齿23b在啮合状态下的相对倾斜角。-->由图10（A）、（B）可知，在传递旋转力的同时，相啮合的一对齿轮-小齿轮23和大齿轮24，由于安装它们的轴的刚性，分别产生不同的弯曲角，一般的正齿轮，在齿宽的端点（图10A和A点，图10B的B点）上碰角。这很有损于齿的强度。对此，一向采用图11所示的方法来解决，即一对小齿轮和大齿轮中，沿着其中一个（一般是小齿轮23）齿轮的齿节圆剖切的断面，做成园弧Rc11（称为鼓形齿），使其啮合点从端点往内侧移去（图中的C点），防止碰角。23C表示小齿轮23的鼓形齿。先有的齿轮装置，是以一对齿轮的轴在无重荷，无负荷时呈平行状态为前提，如图12所示，小齿轮的齿23C的内面做成鼓形。因此，为满足图10（B）所示的齿轮相对倾斜角较大的θ2（比图10（A）的θ1大），就必须做成鼓形齿，即必须和小倾斜角具有一致的鼓形齿半径Rc11。一般如图13所示，鼓形齿曲面在接触时，接触点的应力以近似的[数1]的（1）式表示。[数1]式中σ：图13中C点的接触应力P：图13中压鼓形体23d和24d的压力K：包含图13中鼓形体23d、24d的材料杨氏模数和泊松比的常数R1：图13中接触点C的鼓形体23d的园筒半径R2：图13中接触点C的鼓形体24d的园筒形半径Rc1：图13中接触点C的鼓形体23d的鼓形半径-->Rc2：图13中接触点C的鼓形体24d的鼓形半径设图13和（1）式中的R1为小齿轮23的渐开线齿形的曲率半径，R2为大齿轮24的渐开线齿形的曲率半径，Rc1为小齿轮23的齿面鼓形半径（Rc11），Rc2为大齿轮24的齿面鼓形半径（实际上因不做成鼓形而无限大），P为齿轮的啮合力，σ就是齿轮齿面的接触应力，由（1）式可知，R1、R2、Rc1、Rc2越大，接触应力σ就可减小。先有齿轮装置的问题是，如图11、图12所示，为满足较大的相对倾斜角θ2，必须决定鼓形半径Rc11，所以鼓形半径Rc11减小，结果接触应力就增大。本专利技术的目的为解决此问题，提供减小两个齿轮啮合接触面上产生的应力，提高传递旋转力的电车用驱动齿轮装置。本专利技术的齿轮装置，对于由支承重荷致使车轴弯曲而产生的大齿轮倾斜，所采取的解决方法，在第一专利技术里，是把小齿轮的齿向扭歪，和大齿轮的齿向平行地啮合，在两个齿轮中增大任一个齿轮的齿向鼓形半径。在第二专利技术里，为修正大齿轮的倾斜，预先扭歪大齿轮的齿向，使之与小齿轮的齿向平行地啮合，在两个齿轮中，增大任一个齿轮齿向的鼓形半径。在第三专利技术里，把整个主电动机倾斜，倾斜的角度为大齿轮的倾斜角，再装在车轴和辘车架上，使小齿轮的齿向和大齿轮的齿向平行地啮合，在两个齿轮中，增大任一个齿轮的齿向鼓形半径。本专利技术中，第一专利技术是扭歪小齿轮齿向以符合大齿轮的倾斜角，第二专利技术是扭歪大齿轮齿向，以符合大齿轮的倾斜角而进行修正。第一、第二专利技术都是增大小齿轮和大齿轮中任一个齿轮齿向的鼓形半径，使两个齿轮啮合接触面积增大，接触应力减小。在第三专利技术里，固定于主电动机转轴上的小齿轮倾斜，其倾斜角和大齿轮倾斜角相同，与大齿轮啮-->合;增大小齿轮和大齿轮中的任一个齿轮齿向的鼓形半径，使两个齿轮的啮合接触面积增大，接触应力减小。图1  是本专利技术驱动齿轮装置的一实例之主要部分正面图。图2  是说明图1中和大齿轮齿向啮合的小齿轮的鼓形齿齿向。图3  以座标表示应用于图2中小齿轮齿向的鼓形齿曲线。图4  是比较本专利技术一实例的齿轮装置和先有齿轮装置，其齿轮齿面接触应力的模似结果的曲线图。图5  是比较本专利技术一实例的齿轮装置和先有齿轮装置，其齿轮齿面摩擦温度的模拟结果的曲线图。图6  是使用本专利技术的一实例和先有装置的电力机车侧面略图。图7  是图6的平面略图。图8  是表示由图7的车体和辘车架的重量致使车轴弯曲的说明图。图9（A）是图8的主电动机纵断面图，（B）是图（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电车用驱动齿轮装置，它由大齿轮和小齿轮构成，大齿轮固定于支承辘车架的车轴上，小齿轮固定于装在上述辘车架和车轴上的主电动机转轴上，和大齿轮啮合，传递旋转力，其特征在于：为符合因支承重荷使车轴弯曲，并造成的大齿轮齿向倾斜，扭歪小齿轮的齿向，使两个齿轮的齿向平行地啮合，在小齿轮和大齿轮中，将任一个齿轮的齿向做成鼓形齿。

【技术特征摘要】
JP 1991-3-29 93016/911、一种电车用驱动齿轮装置，它由大齿轮和小齿轮构成，大齿轮固定于支承辘车架的车轴上，小齿轮固定于装在上述辘车架和车轴上的主电动机转轴上，和大齿轮啮合，传递旋转力，其特征在于：为符合因支承重荷使车轴弯曲，并造成的大齿轮齿向倾斜，扭歪小齿轮的齿向，使两个齿轮的齿向平行地啮合，在小齿轮和大齿轮中，将任一个齿轮的齿向做成鼓形齿。2、一种电车用驱动齿轮装置，它由大齿轮和小齿轮构成，大齿轮固定于支承辘车架的车轴上，小齿轮固定于装在上述辘车架和车轴上的主电动机转轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：重浦淳一，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]