CN212183298U - 一种车辆、牵引电机和多重过盈的牵引电机转轴内锥结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆、牵引电机和多重过盈的牵引电机转轴内锥结构，在多重过盈的牵引电机转轴内锥结构中，小齿轮外锥轴具有与牵引电机转轴的内锥孔过盈配合的第一锥度，并在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，该导锥所对应的第二锥度大于第一锥度。通过在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，可以有效减少小齿轮外锥轴的末端因过盈配合导致的应力集中，从而防止小齿轮外锥轴因局部应力集中导致的小齿轮外锥轴疲劳失效。

Description

一种车辆、牵引电机和多重过盈的牵引电机转轴内锥结构

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体为一种车辆、牵引电机和多重过盈的牵引电机转轴内锥结构。

背景技术

现阶段牵引电机转轴内锥结构经常应用在牵引电机的传动系统上，常规内锥结构的外锥轴或内锥孔的锥度比例固定，由小齿轮外锥轴与电机转轴内锥孔通过过盈配合的形式来传递扭矩，过盈量必须要能够保证小齿轮外锥轴与电机转轴内锥孔之间不发生相对滑动或转动。

但是，当内锥孔转轴还需要与其他零组件以过盈配合的形式装配时，外锥轴与含内锥孔转轴均处于多重过盈的状态，导致局部实际过盈量过大，局部装配应力随之增大，特别是多重过盈的边缘位置存在应力集中，容易造成疲劳失效甚至引发转轴断裂等重大机械故障。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种牵引电机、车辆和多重过盈的牵引电机转轴内锥结构，以解决现有技术中小齿轮外锥轴与牵引电机内锥在多重过盈配合状态，因小齿轮外锥轴局部应力集中导致小齿轮外锥轴疲劳失效问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

本实用新型第一方面公开了一种多重过盈的牵引电机转轴内锥结构，包括：小齿轮；

所述小齿轮包括：小齿轮外锥轴和小齿轮轮齿；

所述小齿轮外锥轴具有用于同牵引电机转轴的内锥孔过盈配合的第一锥度；

所述小齿轮外锥轴的根端固定连接于所述小齿轮轮齿，所述小齿轮外锥轴的末端具有导锥，所述导锥具有第二锥度，所述第二锥度大于所述第一锥度。

优选的，还包括：牵引电机转轴、转子冲片和转子压圈；

所述转子冲片、所述转子压圈与所述牵引电机转轴通过过盈配合形式装配。

优选的，所述导锥的长度L为所述转子冲片和所述转子压圈的两段总长与所述小齿轮外锥轴在轴向方向上重叠的长度。

优选的，所述转子冲片与所述小齿轮外锥轴在轴向方向上重叠的长度为0，所述导锥的长度L为所述转子压圈与所述小齿轮外锥轴在轴向方向上重叠的长度。

优选的，所述导锥的轴向长度L小于所述小齿轮外锥轴对应所述第一锥度部分的轴向长度。

优选的，还包括：牵引电机转轴、转子冲片、轴承挡圈、轴承和转子压圈；

所述转子冲片、所述转子压圈与所述牵引电机转轴通过过盈配合形式装配；

所述轴承挡圈、所述轴承和所述牵引电机转轴通过过盈配合形式装配。

优选的，所述第一锥度与所述第二锥度形成的夹角为角度Φ，且：

其中，i为在没有装配所述小齿轮的情况下，所述牵引电机转轴的内锥孔与所述导锥起点处相对应位置的仿真变形量；j为在没有装配所述小齿轮的情况下，所述牵引电机转轴的内锥孔与所述导锥最末端相对应位置的仿真变形量；L为所述导锥的轴向长度。

本实用新型第二方面公开了一种牵引电机，包括：本实用新型第一方面公开的任一项所述的牵引电机转轴内锥结构。

本实用新型第三方面公开了一种车辆，包括：本实用新型第二方面公开的牵引电机。

综上所述，本实用新型提供的多重过盈的牵引电机转轴内锥结构中，小齿轮外锥轴具有与牵引电机转轴的内锥孔过盈配合的第一锥度，并在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，该导锥所对应的第二锥度大于第一锥度。通过在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，可以有效减少小齿轮外锥轴的末端因过盈配合导致的应力集中，从而防止小齿轮外锥轴因局部应力集中导致的小齿轮外锥轴疲劳失效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种多重过盈的牵引电机转轴内锥结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的小齿轮结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的小齿轮为锥轴末段导锥结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的牵引电机转轴内锥孔结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的转子压圈结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的多重过盈状态下小齿轮导锥位置结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的无小齿轮情况下牵引电机内锥结构装配图。

其中，牵引电机转轴1、转子冲片2、端盖3、小齿轮4、小齿轮外锥轴41、导锥411、小齿轮轮齿42、轴承挡圈5、轴承6、内油封7、端环8和转子压圈9。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种多重过盈的牵引电机转轴内锥结构，参见图1、图2、图3和图4，为多重过盈的牵引电机转轴内锥结构示意图，所述多重过盈的牵引电机转轴内锥结构包括：小齿轮4；

所述小齿轮4包括：小齿轮外锥轴41和小齿轮轮齿42；

所述小齿轮外锥轴41具有用于同牵引电机转轴1的内锥孔过盈配合的第一锥度；

所述小齿轮外锥轴41的根端(图2左端)固定连接于所述小齿轮轮齿42，所述小齿轮外锥轴41的末端(图2右端)具有导锥411，所述导锥411具有第二锥度，所述第二锥度大于所述第一锥度。

需要说明的是，小齿轮是本领域对于与牵引电机转轴过盈配合、转速相对较高半径较小的传动齿轮的惯用叫法，与其相配合的是机车齿轮箱的转速相对较低半径较大的大齿轮。

所述锥度是指圆锥的底面直径与椎体高度之比，在所述小齿轮外锥轴41上设置第一锥度，主要是为了与牵引电机转轴1的内锥孔进行过盈配合，通过过盈配合，小齿轮外锥轴41能够与牵引电机转轴1进行紧密配合，可以有效防止连接脱落，并能有效传递扭矩，然而小齿轮外锥轴41末端可能会因为与牵引电机转轴1的内锥孔的过盈配合产生应力集中，而通过在小齿轮外锥轴41的末端设置导锥411，该导锥411并具有第二锥度，并使所述第二锥度大于所述第一锥度，通过设置的导锥，使得小齿轮外锥轴41的末端直径变小，有效减少了小齿轮外锥轴41的末端的应力集中，从而有效防止牵引电机在运行过程会因中转轴内锥结构应力过大导致失效。

还需要说明的是，小齿轮外锥轴41与牵引电机转轴1的内锥孔的过盈量是根据扭矩大小来确定的，过盈量的大小则是通过小齿轮的轴向推入距离控制，在本实用新型中，过盈量需根据实际情况而定。

优选的，在小齿轮外锥轴41和牵引电机转轴1处于多重过盈配合状态，牵引电机转轴1的内锥孔在径向上会产生变形量a，通过计算安全、可靠的传递扭矩所需要的过盈量为b，此时小齿轮外锥轴41和牵引电机转轴1内锥孔的过盈量为b-a时，就能满足设计要求，并且能够减少过盈装配的应力。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的多重过盈的牵引电机转轴内锥结构中，小齿轮外锥轴具有与牵引电机转轴的内锥孔过盈配合的第一锥度，并在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，该导锥所对应的第二锥度大于第一锥度。通过在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，可以有效减少小齿轮外锥轴的末端因过盈配合导致小齿轮外锥轴的局部应力集中，从而防止小齿轮外锥轴因局部应力集中导致的小齿轮外锥轴疲劳失效。

进一步，所述多重过盈的牵引电机转轴内锥结构，还包括：牵引电机转轴1、转子冲片2和转子压圈9；

所述转子冲片2、所述转子压圈9与所述牵引电机转轴1通过过盈配合形式装配。

需要说明的是，所述转子冲片2和所述转子压圈9与所述牵引电机转轴1内锥孔的边缘位置进行过盈配合，通过过盈配合，可以有效的将转子冲片2和所述转子压圈9进行固定，防止转子冲片2和所述转子压圈9在工作过程中从所述牵引电机转轴1脱落。

进一步，所述导锥411的长度L为所述转子冲片2和所述转子压圈9的两段总长与所述小齿轮外锥轴41在轴向方向上重叠的长度。

需要说明的是，参考图3和图6，所述转子冲片2和所述转子压圈9两段总长与小齿轮外锥轴41在轴向方向重叠区域属于多重过盈配合的应力集中区域，因此，导锥411的长度L应该为所述转子冲片2和所述转子压圈9的两段总长与所述小齿轮外锥轴41在轴向方向上重叠的长度，只有通过设置导锥411的长度为L，才能有效的减少由多重过盈配合给牵引电机转轴1带来的应力集中问题。

进一步，所述转子冲片2与所述小齿轮外锥轴41在轴向方向上重叠的长度为0，所述导锥411的长度L为所述转子压圈9与所述小齿轮外锥轴41在轴向方向上重叠的长度。

需要说明的是，当所述转子冲片2与所述小齿轮外锥轴41在轴向方向上重叠的长度为0，则说明转子冲片2与牵引电机转轴的过盈配合所产生的应力未影响到小齿轮外锥轴41，因此，只需要计算出转子压圈9与小齿轮外锥轴41在轴向方向上的重叠长度，该重叠长度就是导锥411的长度L。

进一步，所述导锥411的轴向长度L小于所述小齿轮外锥轴41对应所述第一锥度部分的轴向长度。

需要说明的是，所述导锥411是在小齿轮外锥轴41上设置，因此导锥411的长度L应小于所述第一锥度部分的轴向长度。

进一步，参考图1和图5，所述多重过盈的牵引电机转轴内锥结构，还包括：牵引电机转轴1、转子冲片2、轴承挡圈5、轴承6和转子压圈9；

所述转子冲片2、所述转子压圈9与所述牵引电机转轴1通过过盈配合形式装配；

所述轴承挡圈5、所述轴承6和所述牵引电机转轴1通过过盈配合形式装配。

需要说明的是，所述转子冲片2、所述转子压圈9与所述牵引电机转轴1通过过盈配合形式装配，以及所述轴承挡圈5、所述轴承6和所述牵引电机转轴1通过过盈配合形式装配，可以防止转子冲片2、所述转子压圈9、轴承挡圈5和所述轴承6在工作过程中，从牵引电机转轴1脱出。

进一步，参考图3，所述第一锥度与所述第二锥度形成的夹角为角度Φ，且：

其中，i为在没有装配所述小齿轮4的情况下，所述牵引电机转轴1的内锥孔与所述导锥411起点处相对应位置(图2左端)的仿真变形量；j为在没有装配所述小齿轮4的情况下，所述牵引电机转轴1的内锥孔与所述导锥411最末端相对应位置(图2右端)的仿真变形量；L为所述导锥411的轴向长度。

需要说明的是，如图6和图7所示，由于所述转子冲片2、所述转子压圈9与所述牵引电机转轴1通过过盈配合形式装配，因此，在牵引电机转轴1的内锥孔边缘位置应力出现了集中，此处的变形量较大，在没有装配小齿轮4的情况下，通过仿真，将获得的i和j代入公式1中进行计算，可以得出第一锥度与第二锥度所形成的夹角角度Φ，即图3中示出的导锥角度Φ。

公式1：

还需要说明的是，当第一锥度与第二锥度所形成的夹角为Φ时，能够减少局部的装配应力，从而达到降低应力集中的目的，同时还能不影响小齿轮4与牵引电机转轴1的扭矩传动。

本实用新型还公开了一种牵引电机，包括：多重过盈的牵引电机转轴内锥结构；

多重过盈的牵引电机转轴内锥结构包括：小齿轮4；

所述小齿轮4包括：小齿轮外锥轴41和小齿轮轮齿42；

所述小齿轮外锥轴41具有用于同牵引电机转轴1的内锥孔过盈配合的第一锥度；

所述小齿轮外锥轴41的根端固定连接于所述小齿轮轮齿42，所述小齿轮外锥轴41的末端具有导锥411，所述导锥411具有第二锥度，所述第二锥度大于所述第一锥度。

通过上述方案可知，本实用新型实施例提供的牵引电机中，采用多重过盈的牵引电机转轴内锥结构中，小齿轮外锥轴具有与牵引电机转轴的内锥孔过盈配合的第一锥度，并在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，该导锥所对应的第二锥度大于第一锥度。通过在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，可以有效减少小齿轮外锥轴的末端因过盈配合导致的应力集中，从而防止小齿轮外锥轴因局部应力集中导致的小齿轮外锥轴疲劳失效，并有效提高牵引电机的寿命。

本实用新型还公开了一种车辆，包括：牵引电机；

所述牵引电机包括：多重过盈的牵引电机转轴内锥结构；

多重过盈的牵引电机转轴内锥结构包括：小齿轮4；

所述小齿轮4包括：小齿轮外锥轴41和小齿轮轮齿42；

所述小齿轮外锥轴41具有用于同牵引电机转轴1的内锥孔过盈配合的第一锥度；

所述小齿轮外锥轴41的根端固定连接于所述小齿轮轮齿42，所述小齿轮外锥轴41的末端具有导锥411，所述导锥411具有第二锥度，所述第二锥度大于所述第一锥度。

通过上述方案可知，本实用新型实施例提供的车辆采用的牵引电机中，采用多重过盈的牵引电机转轴内锥结构中，小齿轮外锥轴具有与牵引电机转轴的内锥孔过盈配合的第一锥度，并在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，该导锥所对应的第二锥度大于第一锥度。通过在小齿轮外锥轴的末端设置导锥，可以有效减少小齿轮外锥轴的末端因过盈配合导致的应力集中，从而提高牵引电机的寿命，以及提高了车辆的使用寿命。

为了便于理解上述方案，下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

1、牵引电机转轴1与带外锥轴的小齿轮4通过过盈配合传递扭矩，具体的过盈量根据扭矩大小来确定，过盈量的大小通过小齿轮4的轴向推入距离控制。

2、轴承挡圈5、轴承6和牵引电机转轴1通过过盈配合形式装配，以固定轴承6。

3、转子冲片2、转子压圈9与牵引电机转轴1通过过盈配合形式装配。

4、小齿轮外锥轴41和牵引电机转轴1处于多重过盈状态，轴承挡圈5、轴承6的轴承内圈与牵引电机转轴1过盈装配后，牵引电机转轴1发内锥孔在径向上会产生变形量a，计算安全、可靠地传递扭矩所需的过盈量为b，此时小齿轮外锥轴41和牵引电机转轴1的内锥孔的过盈量为c＝b-a时，能够满足设计要求，且能够减少装配应力。

5、小齿轮外锥轴41和牵引电机转轴1处于多重过盈状态，特别是转子压圈9和转子冲片2与牵引电机转轴1的过盈配合过盈，处于牵引电机转轴1的内锥孔的边缘位置，转子压圈9和转子冲片2对内锥孔的收缩作用使内锥尾部实际过盈量过大，局部装配应力随之增大，存在应力集中，如图3所示，在小齿轮外锥轴41末端设置一定长度和一定角度的导锥后能够减小局部装配应力，降低应力集中，同时不影响扭矩的可靠、安全传递。

6、小齿轮外锥轴41的导锥的长度L根据多重过盈状态下小齿轮外锥轴41与转子压圈9、转子冲片2的位置来决定，导锥的长度L为小齿轮外锥轴41与转子压圈9、转子冲片2在轴向方向上重叠的长度。

7、导锥的角度Φ根据多重过盈状态下牵引电机转轴内锥孔的变形来决定，如图3所示，在没有小齿轮情况下，仿真计算得到牵引电机转轴内锥孔的变形量，由于应力集中，内锥孔边缘位置处变形较大，假设计算得到导锥起点处变形量为i，最末端的变形量为j，导锥的角度

时能够减小局部装配应力，降低应力集中，同时不影响扭矩的可靠、安全传递。

本实用新型关键点和保护点：

1、本实用新型中由于小齿轮外锥轴和牵引电机转轴处于多重过盈配合状态，特殊是转子压圈和转子冲片与牵引电机转轴的过盈配合位置处于牵引电机转轴内锥孔的边缘位置，转子压圈和转子冲片对牵引电机转轴的内锥孔的收缩作用使内锥局部实际过盈量过大，导致局部装配应力随之增大，存在应力集中。通过在小齿轮外锥轴末端设置一定长度和一定角度的导锥后，在保证不影响扭矩的可靠和安全传递情况下，能够减小局部装配应力，从而解决应力集中问题。

2、小齿轮外锥轴的导锥长度L根据多重过盈状态下小齿轮外锥轴与转子压圈、转子冲片的位置来决定，导锥的长度L为小齿轮外锥轴与转子压圈、转子冲片在轴向方向上重叠的长度。

3、小齿轮外锥轴的导锥的角度Φ根据多重过盈状态下牵引电机转轴内锥孔的变形来决定，在没有小齿轮装配的情况下，仿真计算得到牵引电机转轴内锥孔的变形量，由于应力集中，内锥孔边缘位置处变形较大，假设计算得到导锥起点处变形量为i，最末端的变形量为j，导锥的角度

时能够减小局部装配应力，降低应力集中，同时不影响扭矩的可靠、安全传递。

本实用新型优点：

本实用新型通过在外锥轴末段设置一定长度和一定角度导锥来优化牵引电机转轴内锥结构，减小局部装配应力，降低应力集中，同时还不影响扭矩可靠、安全传递。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种多重过盈的牵引电机转轴内锥结构，其特征在于，包括：小齿轮(4)；

所述小齿轮(4)包括：小齿轮外锥轴(41)和小齿轮轮齿(42)；

所述小齿轮外锥轴(41)具有用于同牵引电机转轴(1)的内锥孔过盈配合的第一锥度；

所述小齿轮外锥轴(41)的根端固定连接于所述小齿轮轮齿(42)，所述小齿轮外锥轴(41)的末端具有导锥(411)，所述导锥(411)具有第二锥度，所述第二锥度大于所述第一锥度。

2.根据权利要求1所述的牵引电机转轴内锥结构，其特征在于，还包括：牵引电机转轴(1)、转子冲片(2)和转子压圈(9)；

所述转子冲片(2)、所述转子压圈(9)与所述牵引电机转轴(1)通过过盈配合形式装配。

3.根据权利要求2所述的牵引电机转轴内锥结构，其特征在于，所述导锥(411)的长度L为所述转子冲片(2)和所述转子压圈(9)的两段总长与所述小齿轮外锥轴(41)在轴向方向上重叠的长度。

4.根据权利要求3所述的牵引电机转轴内锥结构，其特征在于，所述转子冲片(2)与所述小齿轮外锥轴(41)在轴向方向上重叠的长度为0，所述导锥(411)的长度L为所述转子压圈(9)与所述小齿轮外锥轴(41)在轴向方向上重叠的长度。

5.根据权利要求1所述的牵引电机转轴内锥结构，其特征在于，所述导锥(411)的轴向长度L小于所述小齿轮外锥轴(41)对应所述第一锥度部分的轴向长度。

6.根据权利要求1所述的牵引电机转轴内锥结构，其特征在于，还包括：牵引电机转轴(1)、转子冲片(2)、轴承挡圈(5)、轴承(6)和转子压圈(9)；

所述转子冲片(2)、所述转子压圈(9)与所述牵引电机转轴(1)通过过盈配合形式装配；

所述轴承挡圈(5)、所述轴承(6)和所述牵引电机转轴(1)通过过盈配合形式装配。

7.根据权利要求6所述的牵引电机转轴内锥结构，其特征在于，所述第一锥度与所述第二锥度形成的夹角为角度Φ，且：

其中，i为在没有装配所述小齿轮(4)的情况下，所述牵引电机转轴(1)的内锥孔与所述导锥(411)起点处相对应位置的仿真变形量；j为在没有装配所述小齿轮(4)的情况下，所述牵引电机转轴(1)的内锥孔与所述导锥(411)最末端相对应位置的仿真变形量；L为所述导锥(411)的轴向长度。

8.一种牵引电机，其特征在于，包括：如权利要求1-7中任一项所述的牵引电机转轴内锥结构。

9.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求8所述的牵引电机。

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