内燃机车齿轮箱是传动系统中将动力传递到走行轮对上的一个部件，将传动轴或液压马达传来的动力降低转速、增大扭矩后，驱使轮对转动。在各种大型养路机械上，车轴齿轮箱的构造、传速比等并不尽相同，小火车轮对齿轮箱供应商，目前国内使用的WD-320稳定车的传动系统基本与DC-32捣固车相同，所以二者的车轴齿轮箱基本相同。在本文结构简介部分只以捣固车的车轴齿轮箱为例进行分析。
内燃机车齿轮箱主离合器的摩擦副在机车起动过程中相对滑转。产生磨耗和发热。变速箱在换档同步的接合过程中，换档齿轮难免发生撞击，换档离合器会滑转磨耗。机械传动装置在换档时又有牵引力中断的缺点。所以机械传动装置尽管于其他种类的传动装置，仍只用在小功率的机车上，用于柴油机车的机械传动装置却不超过400千瓦。燃气轮机车的机械传动装置用两级变速，但未取得成功。这一方面是因为机车功率大、离合器不适用，工程内燃机车轮对齿轮箱工厂，一方面是由于机车车轮发生空转时使燃气轮机的叶轮旋转会带来危害。
内燃机车齿轮箱牵引力与速度成反比，在起动(速度等于零)时具有大值。机车前进和后退这两个方向的牵引性能要基本相同。但是机车柴油机的扭矩-转速特性和机车牵引力-速度特性完全不同。柴油机不能在负载下启动；在转速等于零时没有任何扭矩；在高转速下才能达到大功率值；转速愈低，功率也愈低；低于一定转速时即不能稳定工作，甚至熄火停车。此外，轮对齿轮箱，机车柴油机不能逆转。因此，蒸汽机车轮对齿轮箱工厂，柴油机曲轴不能和机车车轮直接连接，两者之间必须有一传动装置作为媒介满足机车牵引要求。燃气轮机也不能逆转，低速时功率较小，为了提高机车的起动牵引和加速的能力，也要有传动装置。
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