高速列車傳動齒輪箱是高速列車的關鍵部件，齒輪箱的可靠性將直接影響到列車的運行安全性。由于高速列車的輕量化要求，高速列車傳動齒輪箱均采用輕合金材料。高速列車的傳動齒輪箱均為承載式結構，箱體要承受較大載荷，必須對箱體的結構及進行強度分析。270km高速列車采用了高強度鑄造鋁合金材料，為了驗證箱體的結構及強度，需要對該箱體進行有限元分析和應力試驗。
      齒輪箱是驅動制動單元的組成部分，驅動制動單元由牽引電機、傳動齒輪箱、內外空心軸、托架箱等組成。其中：驅動路線為牽引電機-傳動齒輪箱-外空心軸-內空心軸-輪對，傳動齒輪箱一端通過牽引電機上的390外法蘭邊和箱體通過4個M20的螺栓相連，制動橫梁一端用螺栓和鍵與齒輪箱的另一端相連，另一端與托架箱相連。牽引電機、傳動齒輪箱、制動橫梁和托架箱連為一體形成驅動制動單元。
      傳動齒輪箱采用帶有中間介輪的一級減速傳動方式，小齒輪安裝在電機的輸出軸上，中間介輪由介輪心軸通過兩個NLJ型圓柱滾子軸承支承在箱體上。大齒輪由螺栓與外空心軸連為一體。齒輪箱箱體由上、中、下箱體組成，為了便于安裝和檢修，箱體設有兩個分箱面，一個通過輪對中心與水平，另一分箱面通過主動齒輪中心并垂直于箱體上3孔連線。齒輪箱采用高強度鋁合金鑄成，有效地減輕了齒輪箱的重量，下箱體底部采用圓弧厚壁結構，提高了抗擊來至軌道飛濺物沖擊的能力。箱體與制動橫梁聯結采用3鍵定位，對連接螺栓起到了卸荷作用。
      建立箱體的有限元分析模型時，首先采用Pro/Engineer軟件進行箱體的三維造型，生成按IGES標準的接口文件，將IGES接口文件調入有限元分析軟件ANSYS，修改調整后，采用SOLID45單元劃分網格。分析時，按小變形線彈性靜力問題處理。箱體的邊界條件定義見表，施加約束時，以限制面位移的方式進行。齒輪箱箱體三維有限元模型分下箱體、中箱體和上箱體3部分，并根據實際的約束情況建立了介輪軸承座，主動輪端蓋的三維模型。
      箱體的模型根據計算需要進行了簡化，取消了所有的螺紋孔及連接螺栓的通孔，并把一些局部細節的倒圓去掉，零件連接處為緊配合或剛性連接時，在建模時視為一體，如上箱體與下箱體、中間齒輪的軸承蓋等處的連接等。為了使計算更接近實際，箱體的應力加入了軸承座一起分析。計算結果表明：在電機軸正轉時，齒輪箱箱體中產生的最大當量應力約為86MPa，出現在和電機連接的連接螺栓端面，遠小于材料的屈服極限。同時可從等應力曲線圖看出，除去該點應力水平較高，整個箱體的其它部位應力水平都較低。

                                                                                 專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案

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