高速列车传动齿轮箱是高速列车的关键部件，齿轮箱的可靠性将直接影响到列车的运行安全性。由于高速列车的轻量化要求，高速列车传动齿轮箱均采用轻合金材料。高速列车的传动齿轮箱均为承载式结构，箱体要承受较大载荷，必须对箱体的结构及进行强度分析。270km高速列车采用了高强度铸造铝合金材料，为了验证箱体的结构及强度，需要对该箱体进行有限元分析和应力试验。
      齿轮箱是驱动制动单元的组成部分，驱动制动单元由牵引电机、传动齿轮箱、内外空心轴、托架箱等组成。其中：驱动路线为牵引电机-传动齿轮箱-外空心轴-内空心轴-轮对，传动齿轮箱一端通过牵引电机上的390外法兰边和箱体通过4个M20的螺栓相连，制动横梁一端用螺栓和键与齿轮箱的另一端相连，另一端与托架箱相连。牵引电机、传动齿轮箱、制动横梁和托架箱连为一体形成驱动制动单元。
      传动齿轮箱采用带有中间介轮的一级减速传动方式，小齿轮安装在电机的输出轴上，中间介轮由介轮心轴通过两个NLJ型圆柱滚子轴承支承在箱体上。大齿轮由螺栓与外空心轴连为一体。齿轮箱箱体由上、中、下箱体组成，为了便于安装和检修，箱体设有两个分箱面，一个通过轮对中心与水平，另一分箱面通过主动齿轮中心并垂直于箱体上3孔连线。齿轮箱采用高强度铝合金铸成，有效地减轻了齿轮箱的重量，下箱体底部采用圆弧厚壁结构，提高了抗击来至轨道飞溅物冲击的能力。箱体与制动横梁联结采用3键定位，对连接螺栓起到了卸荷作用。
      建立箱体的有限元分析模型时，首先采用Pro/Engineer软件进行箱体的三维造型，生成按IGES标准的接口文件，将IGES接口文件调入有限元分析软件ANSYS，修改调整后，采用SOLID45单元划分网格。分析时，按小变形线弹性静力问题处理。箱体的边界条件定义见表，施加约束时，以限制面位移的方式进行。齿轮箱箱体三维有限元模型分下箱体、中箱体和上箱体3部分，并根据实际的约束情况建立了介轮轴承座，主动轮端盖的三维模型。
      箱体的模型根据计算需要进行了简化，取消了所有的螺纹孔及连接螺栓的通孔，并把一些局部细节的倒圆去掉，零件连接处为紧配合或刚性连接时，在建模时视为一体，如上箱体与下箱体、中间齿轮的轴承盖等处的连接等。为了使计算更接近实际，箱体的应力加入了轴承座一起分析。计算结果表明：在电机轴正转时，齿轮箱箱体中产生的最大当量应力约为86MPa，出现在和电机连接的连接螺栓端面，远小于材料的屈服极限。同时可从等应力曲线图看出，除去该点应力水平较高，整个箱体的其它部位应力水平都较低。

                                                                                 专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案

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