图1  抱轴式悬挂装置的结构

抱轴式悬挂装置是轨道轴驱动中简单而耐用的方案，而驱动装置的设计和计算采用的是KISSsys软件。

轨道驱动一方面对安全有着极高的要求，另一方面，在转向架极为有限的安装空间内，力的密度也非常大。

传统的抱轴式悬挂装置，也称抱轴式行驶电动机或抱轴式悬挂牵引电动机，是铁路动车或机车的单轴驱动装置。“抱轴式悬挂装置”的名称来自于轮对轴上牵引电动机的凸轮式支撑（图1）。牵引电动机使用抱轴轴承的这种支撑，通常是利用定位于抱轴轴承里的圆锥滚柱轴承或圆柱滚柱轴承实现的。轴承与牵引电动机用螺钉固定在一起，牵引电动机的轴大多是变频器控制的异步电动机，并与轮对轴平行安装。

抱轴式悬挂装置具有明显的优点

驱动装置经电动机外壳和转向架外框之间的外加悬挂点得到支撑。该悬挂点一方面传导惯力，另一方面又可用于扭矩的支撑。单级的牵引驱动器没有自己的轴也能工作，即利用电动机轴和轮对轴作为主动轴。小齿轮（轮毂小齿轮或交换小齿轮）和大齿轮通常经过横向或纵向挤压配合与轴相连接。由于其结构简单，抱轴式悬挂装置占空间极小，且与其他结构形式（全部或部分弹簧减震装置）相比，它具有明显的成本优势。但是，轨道运行中的主要缺点是未做弹簧减震的装置质量太大，由此造成线路上部分部件的高负荷。因此，抱轴式悬挂装置通常仅适用于最高运行速度在140km/h以下。

此外还可采用全弹簧减震或部分弹簧减震的驱动装置，它们具有的未弹簧减震的质量明显较小。所以，抱轴式悬挂装置常常用在货运列车的机车上，用在运行于欧亚地区的区间列车上。

设计传统抱轴式悬挂装置的啮合齿轮和轴承时的问题在于，轮对轴和电动机轴在内力和外力的作用下明显弯曲，这对啮合齿轮以及滚柱轴承上的接触情况会产生不利影响。

图2  KISSsys中可以看到轴的剖面图

轴的变形取决于车辆的负荷状况，取决于运行中的车轮对受到的冲击和各种力量，取决于驱动力矩以及由此而产生的内部和外部的扭矩反应。

利用KISSsys软件进行计算

利用KISSsys和KISSsoft计算软件，可以对轴和轴承的变形与刚性进行整体性观察，这样可以对圆柱正齿轮的齿轮接触情况做出符合实际的分析。KISSsys软件在计算抱轴式悬挂装置时所提供的优点是，希望的输入/输出参数可以直接在KISSsys软件里进行定义。KISSsys软件里包含的编程语言可以对用户界面按照相应的需要进行符合要求的设计（图2）。

对参数直接定义

KISSsys软件在计算抱轴式悬挂装置时提供的另一个优点是，希望的输入/输出参数可以直接在KISSsys里进行定义。KISSsys里包含的编程语言可以对用户界面按照相应的需要进行符合要求的设计。这样，比如在抱轴式悬挂装置情况下，可以输入对计算具有决定作用的参数，如轮子直径和轮子力，作用于电动机主轴上的电动机扭矩和电机转数等。这样，KISSsys模式的用户即可得到舒适的操作，而且可以不用再对输入数据单另做手工制备。

齿轮接触情况分析

利用KISSsys可以对简单设计的用户界面进行任意复杂的计算和检验，对齿轮接触情况的分析，可以对各个啮合位置上的齿轮啮合情况进行观察，可以对相应的挤压和应对力进行计算。在KISSsoft中，对接触情况分析的计算过程可以和数字的FEM或BEM法媲美，但可以利用分析算法进行解题，这样计算起来可以快得多。和FE计算的基本比较表明，它们具有非常良好的一致性。

展望与总结

抱轴式悬挂装置是轨道轴传动中的一种简单且结实耐用的方案。但这种装置对齿轮也提出了很高的要求，因为由于可能的高变形，在棱角端可能出现峰值负荷。因此必须采取适当的校正来加以克服。该装置的设计与计算可以采用KISSsys软件，而且KISSsys软件包含了对该装置的全面计算，在考虑到轴的弯曲和轴承刚性的同时，还可以对齿轮的接触情况进行分析，尔后还可以对最佳的齿轮校正做出定义。尽管提出的任务非常复杂，但KISSsys软件的操作模式却十分简单而可靠。