《越野车绞盘的结构设计报告》15000字

第越野车绞盘的结构设计报告摘要由于改革开放以来，国家采用市场对外开放的政策，使得国内经济迅速增长，现今中国成为世界的第二大经济大国，随着中国进入快速发展时代，经济实力突破性的发展，人民的收入也随之提高，极大地改善和改变了人们的日常生活，受新时代文化的影响旅游日益成为普通人们的一种生活方式。其中，由于小汽车从原来的完全依靠进口到如今走进寻常百姓家庭，自驾旅游成为了当代年轻人的出行旅游的新时尚。越野车日益成为当今人们自驾旅游青睐的工具之一，主要还是归属越野车的拥有非常不错的性能，比如：更强的动力（四驱驱动）、底盘高、车轮的抓地性能更好和就是有更加结实的保险杠等等。但是，自驾游多会是遇到一些不太好的路况，如泥泞的山路、陆地上的沼泽、沿海海滩和沙漠戈壁地形复杂地方，汽车的轮胎就很容易陷进去，汽车就困在了泥潭里面，这对自驾游造成了十分麻烦的问题，然而，绞盘的出现就很好的解决了上面的问题，越野车绞盘机具有着卷扬机一样的卷筒结构，在动力驱动下，它的卷筒的绳索能够进行转绕的一种装置，有时候，它的转动轴线与甲板的夹角为90度，越野车绞盘作为汽车的一种自我保护和牵引装置，能够在一些复杂和条件恶劣的环境中进行自救和施救工作，比如：泥泞的山路、陆地上的沼泽、沿海海滩和沙漠戈壁等地方。本次毕业设计就是对越野车绞盘的结构进行一次设计，针对的应用对象是中型的越野车，由于越野车绞盘有多种类型、使用功能也不尽相同，所以采用是一种电动绞盘，即主要就对电动绞盘进行整体结构进行设计，其中就包括了绞盘的动力源设计选择、传动装置的设计、工作装置的结构设计、及绞盘的润滑系统进行介绍。所以此次研究的主要目的就是对绞盘的结构进行设计计算，进而使得电动绞盘更加操作简单、更具有针对性、更能适应野外的复杂多样的环境。关键词：越野车；电动绞盘；结构设计；目录1绪论 11.1研究背景和意义 11.2国内外研究现状 21.3主要研究内容 32越野车绞盘的结构、主要用途、工作原理及其特性介绍 32.1越野车绞盘结构介绍 32.2越野车绞盘的主要用途 42.3越野车绞盘的工作原理及其特性 43越野车绞盘结构设计 43.1越野车绞盘设计参数及要求 43.2越野车绞盘输入动力选择 53.3动力装置的设计计算 53.3.1电机的工作环境 53.3.2电机的类型及优点 53.3.3电机的选用和校核 63.4.1减速机的选用 63.4.2总传动比计算 73.4.3分配传动比及齿数选择 73.4.4齿轮的设计计算 93.4.5输出行星H2的校核 133.5工作机装置的设计计算 143.5.1绞盘绳索的选用 143.5.2卷筒结构的设计计算 163.6润滑系统 173.6.1润滑油的选用 174结论与展望 184.1结论 184.2研究展望 18参考文献 20附录 211绪论1.1研究背景和意义由于改革开放以来，国家采用市场对外开放的政策，使得国内经济迅速增长，现今中国成为世界的第二大经济大国，近些年来国家经济硬实力的稳步争强，人民的收入也随之提高，极大地改善和改变了人们的日常生活，让普通人开车出去旅游和享受每一个地方的风土人文习俗成为了一种新的时代风气。其中，由于小汽车从原来的完全依靠进口到如今走进寻常百姓家庭，自驾旅游成为了当代年轻人的出行旅游的新时尚。越野车的驱动力是属于四轮动力驱动，有着较高的底盘、还有着较好抓地性的轮属胎、它的排气管在设计的时候也采用了较高的高度、越野型的汽车的马力相对一般家用轿车要比较大和粗大结实的保险杠使得越野车性能有了很大幅度的提升，同时也使得越野车成为了自驾旅游十分青睐和越野爱好者必选工具。但是，自驾游多会是遇到一些不太好的路况，如泥泞的山路、沼泽、海滩和沙漠的地方，汽车的轮胎就很容易陷进去，汽车就困在了泥潭里面，这对自驾游造成了十分麻烦的问题，然而，绞盘的出现就很好的解决了上面的问题，越野车绞盘机具有着卷扬机一样的卷筒结构，在动力驱动下，它的卷筒的绳索能够进行转绕的一种装置，有时候，它的转动轴线与甲板的夹角为90度，当汽车发生了沦陷泥土或车轮没有抓地力的时候，绞盘毫无疑问的为了汽车的一种自我保护装置和牵引装，这充分的体现了绞盘的自救和施救功能，对于下雨天湿滑的路面、柔软沙子的海滩和沙漠的戈壁都是它的应用场合。根据相关数据显示，自从2000年以来我国的汽车市场的产销量连年持续高速上升增长，于是中国的汽车销售也成为了发展最为迅速的国家之一。2000年占世界份额的3.5%，2008年中国汽车销售总量就能够占据了全世界份额的1/7,进而能够得出中国拥有者膨大的汽车销售市场，相对也美国来说地位也是仅次于第二。又由于金融危机的爆发，美国的汽车市场因此受到重创，在2009年的时候，那一年中国汽车年销量超过了位于榜首的美国，成就了一个最大的基于全球化的中国汽车销售市场。由于汽车的销售量的增长，间接的也催生了更多的绞盘机的需求量。可见绞盘机拥有者一个集聚发展的市场潜力，可我国国内的绞盘机的种类少、制造厂商少、市场上流行的绞盘机质量参差不急。通过本次毕业设计的锻炼，能够很好的培养自己科研基本功，这次毕业设计无论是在对我自己的独立分析问题的能力，还是对我研究时解决实际问题的技能都是有了一个本质上的进步和发展。本次毕业设计将用自己所学习的知识，对越野车绞盘装置进行结构设计、优化和创新，它具有良好的研究前景，对于增加产品的多样性、提高国内绞盘机的整体质量和水平、提高同行业绞盘机对外的竞争力和降低越野车绞盘制造成本有着十分深远了意义。1.2国内外研究现状绞盘最早运用于汽车还是在二战时候的威利斯MB，最初的绞盘机还是用一根钢丝绳绑在车身上，然后用马达拖拉沦陷的汽车，最初也只是运用于军事方面，随着军事的民用化，于是绞盘机也发展出了六大大类，有依靠车辆自身的电力驱动的电动绞盘，其中，液压绞盘就比较特别，它的动力源有两方面供给:其一就是汽车自身的动力，其二就是助力转向系统动力；PTO绞盘则是依赖于分动箱的输出动力来工作，有汽车的车轮提供绞盘动力的车轮绞盘，也有比较传统和原始方式的手动绞盘，手动绞盘要靠人的手臂旋转运动给绞盘提供动力，不过也有一种绞盘，它的工作原理基本也液压绞盘的工作原理大相径庭的气动绞盘。这些绞盘中各有优缺点、没有好坏之分，市面上流行的绞盘为了产生强大的扭力并且做到体积小的需要，大多数绞盘都是使用行星齿轮减速器。按绞盘动力源分类，绞盘有以下几类：（1）机械绞盘：在机械绞盘中，分动箱是具有极其重要的地位，它承载着为绞盘提供动能的作用。优点：机械绞盘的工作连续性好,提供的拉力是能够持续不间断，单次的有效工作时间长（不存在明显的发热现象），拉力的方向也相对灵活，可以多方位(比如前、后、也可以左右)，所以机械绞盘在军用领域中的军用车辆中应用十分广泛，还有对越野有着极其高的性能追求的爱好者来说，机械绞盘同样来说在选用绞盘的时候也能够给他们提供多一种的选择机会；缺点：机械绞盘的致命缺点就是必须依赖于发动机动力它才能够进行工作，如果发动机出现有进水的现象之后，机械绞盘就没有能力继续工作，同时也不能无法使用，因此，这就导致了机械绞盘的维修成本变高了，一般的机械绞盘应用相对较少，另外也有一种情况也可以造成机械绞盘无法进行使用，分动器失去动力进而造成了绞盘也失去动力的时候，这是机械绞盘的一个十分影响使用的缺陷弊端。（2）电动绞盘：电动绞盘的动力源的来源也是十分的简单，依靠于存在车辆自身携带的电瓶，或者说是汽车的电力驱动系统。优点：由于电动绞盘的动力是汽车的电瓶箱，所以就算在汽车熄火的情况先，电动绞盘也能够进行有效的工作，汽车的电瓶提供直流电，使得电动绞盘的工作机能够运行和完成基本正常使用（这就是电动绞盘无可比拟的核心竞争优势），一般的电动绞盘都具有一定的防水性能，在一些水多的地区也能够工作，安装方法也十分的简单及对于普通人来说容易上手，电动绞盘的安装位置也十分之灵活，可以放在汽车前面或者是后面，同时电动绞盘也是人们选用绞盘的一种十分青睐的一款；缺点：由于电源的局限性，一般的越野车绞盘是不能在野外使用工作太长时间，因为汽车的电瓶系统是不能超载负荷工作太长时间的，长时间的超负荷工作对于汽车的电力系统会造成不可逆转的损害，越野车电动绞盘是不能运用于一些非常重载的场合的，由于越野车电动绞盘能够产生的拉力还是不太大的，只能运用汽车这种中载荷环境，而且绞盘也只能往一个方向提供拉力和方向的偏移量还不能过大，现存有两种比较普遍的安装方法（一种就绞盘是安装于汽车的前面绞盘向前拉动，另一张绞盘就是安装于汽车后部绞盘向后拉动），但就是鉴于电动绞盘能够在车辆熄火的情况还能使用，这个能力对绞盘的使用解决了许多的问题，进而使得电动绞盘成为了目前市面上和绞盘购买者最为青睐的一种越野车绞盘。（3）液压绞盘：液压绞盘助力转向泵的动力源有两个方面，其中一种就是来自使用车辆自身，另一种则就是来自车辆助力转向系统，这两种动力都能够实现液压绞盘的工作运转。优点：液压绞盘是一种非常便于安装的绞盘，液压绞盘有很强的互换性，因为它零件通用化程度高，维修成本和困难性也相对较小，液压绞盘的拉力在电动绞盘和机械绞盘之间；缺点：就是液压绞盘和机械绞盘一样，都是配合必须搭配发动机一起进行工作的，即就是要必须保证发动机的工作有效性，如果液压绞盘的动力转向系统出了问题，一般的液压绞盘就不能进行工作了，机器进入的瘫痪状态，这就是液压绞盘的致命缺陷。（4）车轮绞盘：车轮绞盘的工作驱动是通过汽车的车轮带动的，车轮绞盘安装在汽车的车轮上，汽车车轮的滚动带动绞盘的转动，相对来说汽车的车轮和车轮绞盘算是一体的，现有绝大多数的车轮绞盘是这一个样子。优点：车轮绞盘是一种近代的工业化和需求化才被创造出来的，车轮绞盘的安装和拆卸时十分简而易学的，和汽车更换轮胎的方法一样，车轮绞盘是可以在不用的时候拆卸下来的，它对汽车自身的平衡性没有影响，制造工艺简单，销售价格也比较便宜，它能够在汽车两边提供拉力，增加的稳定性，往前拉动和往后拉动都能办到；缺点：车轮绞盘的者力点是中心的轮轴，如果轮轴的位置太低被障碍物阻挡就不能够使用了，所以在一些坑洼地方下无法使用，便利性也有所减少，而且动力的灵活性也相对较差，仅仅只能依赖于发动机，也让车轮绞盘带来很大的局限性。除了以上介绍的几种类型以为，还有手动绞盘和气动绞盘，这两种在越野车中应用比较少见。1.3主要研究内容本次研究就是针对于绞盘结构的设计，它的侧重方向是应用于越野车领域。本次研究就是设计一个卷扬机为基础的电动绞盘机器设备，然后根据所受的拉力选用合适的电机作为动力源，为机构足够的动力让机器稳定安全的运行，进而电机传输的转矩到行星减速器上，行星减速器输出更大的扭矩推动卷扬机转动，从而实现机器是工作。其次就是设计一套传动机构，让电机原本较小的扭矩经过减速结构的转化成绞盘机所需的强大扭矩。2越野车绞盘的结构、主要用途、工作原理及其特性介绍在近些年来，随着我国的整体实力和人民收入的提高，越野车的需求量也在不断的增长，越野车销量增长也将会刺激到越野车绞盘的增长。在以前普通民众对绞盘的认识还是比较缺乏的，但是，随着极限运动的发展，越野车越野也加入了其中，其次就是旅游业的发展也滋生了自驾游的出现及其发展，使得绞盘成为一种野外必备的自救设备，进而让对也越野绞盘的研究具有了良好的市场背景和积极的现实意义。2.1越野车绞盘结构介绍绞盘简单的来说就是一种通过人力或者是通过机械实现转动的卷筒，卷筒机构的转动能够带动绳索进行圆周运动，绳索的绕转能够拉动所需要牵引的物体，达到工作目的，绞盘机是属于起重机的一类。绞盘的结构和工作原理和卷样机是十分雷同的，最先运用于船舶行业，后来逐渐发展到汽车领域中，绞盘也是属于绞车的一种发展和变形，但其驱动本质来说是没有改变的。一般的绞盘装置是有这几部分构成：马达、绞索鼓轮（卷扬机）、绞索引导器、绞索、遥控器、减速器等等马达：是一个直流电马达，为绞盘提供动力，现行市面上有12V或者24V两种类型的马达；绞索鼓轮（卷扬机）：绞索鼓轮和绞索缠绕在一起，绞索鼓轮和卷扬机的原理一样；绞索引导器：绞索引导器是让绳索按照一定角度工作，在野外地形复杂多样，绞索引导器能让绳索的受力稳定、不会发生位置的偏移，更好的让越野车得到自救；绳索：绳索和绞索鼓轮缠绕在一起，绳索的耐磨性、拉伸强度对绞盘综合性能具有非常重要的影响，绞盘绳索有尼龙绳和钢丝绳，另外也有一种碳纤维材质的绞盘绳索，它有着十分好的拉伸强度、质量极轻相对也尼龙绳和钢丝绳来说；遥控器：遥控器和马达相连，控制绞盘的启动与停止，市场上有有限和无线两种类型；行星齿轮减速器：行星齿轮有着体积小，它能过产生相对较大减速比，而且行星齿轮的接触点多，导致它的使用寿命较长。由于绞盘机要求体积小，安装越野车头上，所以市面上通用的绞盘机，都是采用行星减速机作为中间的传动装置；2.2越野车绞盘的主要用途绞盘简单的来说就是一种通过人力或者是通过机械实现转动的卷筒，一部分的工作性能就相当于卷扬机，绳索的绕转能够拉动所需要牵引的物体，达到工作目的，绞盘机是属于起重机的一类。当绞盘作为起重设备时，被广泛的运用于工业领域，一般货物的起升和调用。当绞盘作为一种汽车的自我保护和牵引设备时，而应用于汽车领域的绞盘，则是作为的绞盘的自救设备，使用最为平凡的越野车，当越野车陷入泥泞的泥路、在海滩沦陷和戈壁沙漠的地方，汽车的车轮工作失效时候，绞盘能够拉动汽车脱险，所以一件车辆户外行驶不可缺少的安全设备。近些年来，随着绞盘的开发和发展使得绞盘的应用范围进一步扩大，比如：越野汽车、消防汽车、农用汽车等等，它遍及了农业、工业和军工等三大领域。2.3越野车绞盘的工作原理及其特性一般来说，绞盘的工作原理是这样的，汽车电瓶的电力转到绞盘的马达上，马达的转动带动中间的传动装置，中间的传动装置一般为减速机，经过减速机的减速和增扭作用，减速机的输出轴把动力输送给卷筒（鼓轮），卷筒（鼓轮）的转动拉动绳索，绞盘的强大动力来源于减速机。绞盘有以下两种特性：（1）绞盘的一般是用多少磅来命名的，因为绞盘的绳索的拉力是磅作为单位的，在选用的时候，可以通过一般的单位换算成公斤来选用。在选用绞盘的时候，在考虑了汽车受险情时的不确定因素，所以选用绞盘的磅数一般偏大一些。如果选用一些磅数较低的绞盘会使的汽车中遇险的自救与施救造成十分严重的后果。而且在使用的时候禁止用绞盘拉动一些超过它额定磅的物体，这不仅对绞盘是一种严重的损害，而且对人安全还存在巨大的威胁。（2）在绞盘上的拉力有一种逐渐减少的特性，绞盘上外圈的拉力要比内与内圈的拉力小，所以绞盘绳索转绕的圈数不易过多。然而如果改变卷轴的长度就会发生，随着卷轴的长度的增加钢缆绳的圈数也随之减少，随着圈数的减少，绞盘的拉力也在增加，所以为了节约成本又能达到目的，这种方式能够在一定的程度上增加绞盘最外层绕线的拉力，所以在同一种绞盘中，绞盘的绳索线长越短反而拉力越大，越能产生强大的拉力。3越野车绞盘结构设计为了方便本次研究，在众多的越野车中选用了日本进口的铃木吉姆尼，它的型号为2015款1.3MTJLX，之所以选用它作为参考研究对象，是因为它越野方面的性能表现不错，它的价格在15-20万左右，很符合在一般的普通家庭的购买力范围之内，则它更具有代表性。3.1越野车绞盘设计参数及要求（1）设计参数如下：车型：铃木吉姆尼2015款1.3MTJLX整备质量（kg）:1060满载质量（kg）：1500左右电机类型：24v直流马达（2）设计要求：在绞盘的结构设计中，绞盘的零部件要具有一定的强度和硬度，对于一些重要的零件要进行强度校核。各个零件所采用的材料既要满足所需的物理性能，同时也要兼顾工程经济性，节约绞盘的制造成本。3.2越野车绞盘输入动力选择由于绞盘有许多的类型，每一种的类型的动力选用竟不相同，比如：液压绞盘依靠于液压油压榨而产生的压力、车轮绞盘则是采用了汽车本身作为动力，用车轮带动绞盘转动；而在本次的研究中，设计的越野车绞盘是安装在汽车的前轮的前面或者后轮的后面，这样如果绞盘的体积太大或者是质量太重，对汽车本身的平衡性造成很大的影响，又么是车辆前面过重又么就是车辆后面过重，所在综合考量之后，本次研究的越野车绞盘类型选用了电动绞盘，电动绞盘有着体积小和质量小的两个优点，非常符合研究所需的要求，而且电动绞盘在汽车熄火的情况下也能使用的优点，对于野外遇险时是一个十分有优势的优点，然而为了保证电动绞盘的体积不要过大和不要给汽车本身造成太大的不良影响，所以电动绞盘的动力一般是由电机提供的，一般电机的体积也十分之小同时提供的动力也能达到要求。本次毕业设计研究绞盘，它的电机选用为直流型的电机，直流电机的有点是非常之多的，比如：直流电机的调速性能良好，相对于交流电机来说启动是十分容易的，直流电机还能够载重启动的优点；这就导致了直流电机绞盘之中，而且在电动绞盘中十分受用，尤其在可控直流电源出现以后。3.3动力装置的设计计算3.3.1电机的工作环境由于本次设计采用的电动绞盘，电动绞盘电机的直接动力来源则是汽车自身电源系统，每一辆汽车都会自带有个电瓶，这些电瓶为汽车上的一些设备提供电源，保障这些设备的正常工作，而汽车自带的是两个12V的电瓶，现行市面上电动绞盘的电机选用有两种类型，分别是12V和24V额定电流的电机，为了能够电动绞盘有更强大的动力，本次研究设计采用的电机为24V额定电流的电机为电动绞盘提供动力，这24V的电压来源主要是通过把汽车自身的两个电瓶串联在一起，但是24V的额定电压还是会小于理论值的，其中就是因为汽车本身也有一些设备需要用到电的电器设备。3.3.2电机的类型及优点如果电子的输入电源进行有效分类的话，电机就可以区分为直流输入型电机和交流输入型电机，本次研究电机所采用的电源为直流电，但是直流电机也有有刷和无刷的区别，而为了方便维修和设计采用的是有刷直流电机，然而有刷直流电机还分为永磁和电磁的区别，在转子的电刷结构设计上，也有着永磁和电磁之分，为了工作机的稳定运行采用永磁电机。一般通用的有刷电机，它是由三个部分组成的，它们分别是定子、转子和电刷，它的的工作原理一般可以视为，电机中的转子通过切割了定子所产生的一个固定磁场而产生转动，转子转动的时候就产生了扭矩输出动力，转子旋转都一定程度就要借助电刷才能进行运转，所电刷在整个电机的工作中起着换相的重要作用。其中有刷直流电机有一下优点：有刷电机内部结构一目了然和相对来说不复杂、开发时间久、技术成熟，生产加工容易，维修方便，容易控制。直流有刷电机启动响应速度快，起动扭矩大，变速平稳，速度从零到最大几乎感觉不到振动，起动时可带动更大的负荷。有刷直流电机运行平稳，起、制动效果好，因为有刷直流电机是通过调压调速。有刷直流电机控制精度高，由于有刷直流电机通常是和减速器一起使用的，所以控制精度要比无刷直流电机高。鉴于有刷直流电机有着这么多方面的优越性能，所以本次毕业设计研究采用有刷直流电，作为绞盘的马达的电源，它的价格也相对便宜，可降低制作成本。3.3.3电机的选用和校核根据《现代机械手册》中表25-1-15恒定负载的计算公式，并且绞盘的负载为重力负载所以电机的额定功率为：(1)工作机的功率ρwρ式中V牵引速度（m/s）F绞盘拉力（N）牵引速度：V=0.1m/s带入计算：F=15000

P电动机所需功率：P查手册得:η带入计算得:P根据计算所得电机所需功率，于是选用了上市面上的一款微型永磁电动机，绞盘和船通用的直流马达型号为ZD2420LB，功率为2KW，转速为2000r/min。3.4传动装置的设计计算3.4.1减速机的选用减速机作为原动机与工作机或执行器的中间桥梁作用，它能够对速度和扭矩进行匹配的作用，同时减速机也是一种精密的机械，它的重要作用是降低转速和提高扭矩的作用。减速机有许多种类，如果按照减速机的传动类型来划分的话，有齿轮减速机、蜗杆减速机和行星减速机；其中减速机还有单级和多级之分，然而不同类型的减速机有着各自的优点：（1）蜗轮蜗杆减速机：蜗轮蜗杆结构具有反向自锁的功能，而且减速比是相等的大，输入和输出轴可以空间交接传动，可是蜗轮蜗杆减速机体积大，传动效率相对其它减速机来说较低；（2）行星减速机：行星减速机的齿轮配合是十分紧凑的，所以行星减速机的传动也是十分的平稳的，体积也可以做得非常的小，它的使用寿命也是相当的长，还有它的回程间隙小；（3）齿轮减速机：具有体积小、传动扭矩大、传动效率高，而且应用十分广泛；（4）摆线针轮减速机：它是一种用摆线针齿啮合的工作原理的减速机，可以正反转动，虽然具有许多优点，但是没有广泛运用；鉴于各类减速机的优缺点后，本次研究采用行星减速机作为中间转动机构，主要是因为行星减速机体积小的情况下，还能输出很大的额定扭矩，而且市面上一般越野车绞盘采用的减速机也是行星减速机。3.4.2总传动比计算卷筒的转速:n卷筒的直径:D=65mm牵引速度：V=0.1m/s代入计算得：n电机转速：n总传动比：i3.4.3分配传动比及齿数选择由于通过减速机的减速比，进而得到绞盘满足要求的总传动比为i总图3.4.3传动结构图其中a1、a2为太阳轮，b1、b2为行星轮，c1、c2为齿圈，然而行星减速器传动的时候，固定齿圈从而实现减速机传动。设a1、b1、c1齿数设分别为13、37、89，a2、b2、c2齿数设为17、67、151.1.分配名义传动比i其中分配名义传动比:i则:ip22.计算验算实际传动比第一级实际传动比：i式中：na1齿轮a1的转速，单位为rnc1齿圈c1的转速，单位为rnH1行星架H1的转速,单位为r代入计算：i则：n有：i传动误差i∆i第二级实际传动比：i式中：na2齿轮a2的转速，单位为rnc2齿圈c2的转速，单位为rnH2行星架H2的转速,单位为r代入计算：i则：n有：i传动误差i∆i3.行星齿轮同轴度为了保证太阳轮和齿圈的中心轴线，要在同一条直线上，这样才能保证行星齿轮间各齿轮的正确配合即：第一级ZZZ第二级ZZZ所以各个齿轮的齿数选择合理，符合行星齿轮传动的同轴度要求3.4.4齿轮的设计计算1.齿轮a1、b1、c1的设计(1)初步计算齿轮的主要参数齿轮的材料和热处理选择：由于中心轮a1和行星轮b1是高转速，所以均采用20CrMnTi,这种材料比较适合应用于高转速、中载的场合，并且能够承受冲击和耐磨损和齿宽较宽的齿轮，这种材料能够满足要求。齿面硬度在58-62HRC，根据机械手册查得它的齿面接触疲劳极限σHlima1=1400N/mm2，齿根弯曲疲劳强度为σFlima1=340N/mm2,中心轮a1和行星轮b1齿轮都为六级加工精度，齿圈c1采用4（2）计算齿轮a1、b1、c1的模数按照池面弯曲疲劳强度计算齿轮的模数mm=其中Tnp=3T①查机械设计手册，算式系数取K②查机械设计手册，使用系数K③查机械设计手册，综合系数K④查机械设计手册，K取接触强度计算的行星齿轮间载荷分布不均匀系数KhPK⑤查机械设计手册,齿形系数Y⑥查机械设计手册，齿宽系数φ⑦齿数Z⑧齿轮弯曲疲劳极限σm=12.1取齿轮模数为m=1mm(3)啮合参数计算两个啮合副的中心距a1-b1,c1-b1aa齿轮间的中心距相等，因此该齿轮满足非变为齿轮传动的同心条件，但是为了减少减速机的几何尺寸和减速机自身重量，大部分的行星减速机齿轮都采用了高度变位齿轮，高度变为齿轮能在齿数较少的情况下避免根切，从而提供了齿轮的载荷能力和耐磨性进而提高齿轮的综合使用性能，还能够使行星减速机结构更为紧凑和传动更加平稳。由于中心轮齿数较少采用正变为，可以使中心轮a1避免根切和提高载荷能力，大齿轮采用负变为能够紧凑中心距，啮合角减少，可以齿轮啮合的重合度，当齿轮的传动比i>4时，其有一个重要原则就是内啮合的变为系数和外啮合的变为系数要相等。由于高度变位前后的中心距不变啮合角α'=25∘,中心距xa1=0.495,xb1(4)验算变位系数①中心轮的验算中心轮用齿条刀具加工x其中x所以中心轮的变为系数符合设计要求，加工时不会发生根切现象。②齿圈用齿数为Z=18和模数为m=1的插齿刀加工x式中插齿刀齿数：Z插齿刀的齿高系数：ℎ压力角：α=带入计算

x其中x所以齿圈的变位要求符合设计要求，在插齿加工的时候不会发生根切现象。(5)计算齿轮几何尺寸①分度圆ddd②齿顶圆直径ddd③齿根圆直径ddd表1齿轮参数名称代号齿轮a1齿轮b1齿轮c1齿数Z133277模数m111压力角α252525分度圆直径d133277齿顶高系数h111顶隙系数c0.250.250.25齿顶高直径d15.9933.0.175.99齿根圆直径d11.4928.5180.49中心距a22.52.齿轮a2、b2、c2的设计(1)初步计算齿轮的主要参数齿轮的材料和热处理选择：由于中心轮a2和行星轮b2是高转速，所以均采用20CrMnTi,这种材料比较适合应用于高转速、中载的场合，并且能够承受冲击和耐磨损和齿宽较宽的齿轮，这种材料能够满足要求。齿面硬度在58-62HRC，根据机械手册查得它的齿面接触疲劳极限σHlima2=1500N/mm2，齿根弯曲疲劳强度为σFlima2=450N/mm2,中心轮a1和行星轮b1齿轮都为六级加工精度，齿圈c2采用4（2）计算齿轮a2、b2、c2的模数按照池面弯曲疲劳强度计算齿轮的模数mm=其中Tnp=3T①查机械设计手册，算式系数取K②查机械设计手册，使用系数K③查机械设计手册，综合系数K④查机械设计手册，K取接触强度计算的行星齿轮间载荷分布不均匀系数KhPK⑤查机械设计手册,齿形系数Y⑥查机械设计手册，齿宽系数φ⑦齿数Z⑧齿轮弯曲疲劳极限σm=12.1取齿轮模数为m=1.5mm(3)啮合参数计算两个啮合副的中心距a2-b2,c2-b2aa齿轮间的中心距相等，因此该齿轮满足非变为齿轮传动的同心条件，但是为了减少减速机的几何尺寸和减速机自身重量，大部分的行星减速机齿轮都采用了高度变位齿轮，高度变为齿轮能在齿数较少的情况下避免根切，从而提供了齿轮的载荷能力和耐磨性进而提高齿轮的综合使用性能，还能够使行星减速机结构更为紧凑和传动更加平稳。由于中心轮齿数较少采用正变为，可以使中心轮a2避免根切和提高载荷能力，大齿轮采用负变为能够紧凑中心距，啮合角减少，可以齿轮啮合的重合度，当齿轮的传动比i>4时，其有一个重要原则就是内啮合的变为系数和外啮合的变为系数要相等。由于高度变位前后的中心距不变,啮合角α'=25∘,中心距xa2=0.650,xb2(4)验算变位系数①中心轮的验算中心轮用齿条刀具加工x其中x所以中心轮的变为系数符合设计要求，加工时不会发生根切现象。②齿圈用齿数为Z=18和模数为m=1的插齿刀加工x式中插齿刀齿数：Z插齿刀的齿高系数：ℎ压力角：α=带入计算

x其中x所以齿圈的变位要求符合设计要求，在插齿加工的时候不会发生根切现象。(5)计算齿轮几何尺寸①分度圆ddd②齿顶圆直径ddd③齿根圆直径ddd表2齿轮参数名称代号齿轮a2齿轮b2齿轮c2齿数Z1767151模数m1.51.51.5压力角α252525分度圆直径d25.5100226.5齿顶高系数h111顶隙系数c0.250.250.25齿顶高直径d30.45101.05225.45齿根圆直径d20.7094.30232.20中心距a633.4.5输出行星H2的校核在本次的设计中，行星架H2与卷筒通过花键进行连接配合传动，花键的对心性好，花键对轴的削弱性非常的小，能支持传递更大的扭矩，此次，越野车绞盘的设计中采用的是矩形花键，为了保证绞盘传动过程的安全性，要对矩形花键进行强度校核。行星架的矩形花键如图3.4.5：图3.4.5行星架花键σ式子中T=9550×ψ=0.7各齿间载荷不均匀系数Z=8花键齿数ℎ=3键齿工作高度l=20键齿有效工作长度dmσpp=100~140花键连接许用强度，Mσ有：σ所以本次设计的矩形花键符合，传动所需的强度要求。3.5工作机装置的设计计算3.5.1绞盘绳索的选用绞盘的工作机制是通过钢丝绳索来牵引拉动沦陷和遇到险情的车辆，而且绞盘在工作的时候，由于所受限的车辆的复杂性和地理自然因素的干扰，绞盘上所承受的牵引力情况是十分复杂的，所以要求钢丝绳能够承受足够的拉力，才能够提高绞盘工作时，人身和车辆的安全性，如果绞盘的绳索一旦发生断裂的情况，后果是十分严重，因此，要合理选用绞盘绳索的类型。目前市面上的绞盘的绳索中，按照材料来分大致分为两种，一种为钢丝绳索，而另一种则为尼龙绳，二者各优缺点。1.钢丝绳（1）钢丝绳索的种类在现有的国家标准下，能够选用的钢丝绳就是有十分繁多和多款式，这也导致了不同种类的钢丝绳索所能应用的工作环境也进步相同，所能展现的工作性能也千差万别，按照钢丝绳结构、材料、捻向、表面、用途及其强度等等来划分类型如下：（2）按照材料分类①碳素钢钢丝绳：这种钢丝绳的钢丝主要是用优质碳素结构钢材料惗制的；②不锈钢钢丝绳：这种钢丝绳的材料成分主要是不锈钢，不锈钢有一定的耐高温性能，而且还有抗疲劳的特性，所以不锈钢钢丝绳的使用寿命也相对较长，但最重要的还是不锈钢有着非常良好的抗腐蚀能力，适合在有腐蚀污染的环境之中，可它的价格昂贵；（3）按照表面结构分类①磷化涂层钢丝绳：钢丝绳共锰系或锌锰系磷化对钢丝进行处理，它的磷化膜能够有效的提高钢丝绳的耐磨损和抗腐蚀能力，它也是光面钢丝绳的升级产品，不过它的使用寿命是接近光面钢丝绳的2倍左右；②光面钢丝绳：光面钢丝绳的表面是没有做任何的防护处理工艺的，传统的工艺只是对它进行了一下简单的热处理工艺，所以无论是耐磨性，还是钢丝绳的使用寿命都是表现相当差的；③镀锌钢丝绳：镀锌钢丝绳还有热镀锌和电镀锌两种类型，镀锌钢丝绳有着比较不错的耐腐蚀能力，但是对于它的非常容易磨损，所以一般用在潮湿的环境；④涂塑钢丝绳：涂塑钢丝绳是在光面钢丝绳和镀锌钢丝绳的基础上进行包裹一层聚乙烯、聚丙烯或者是尼龙等，因此，具有一定能力的耐腐蚀性能，可它与同类型的钢丝绳相比，所能承受的拉力相对比较低；（4）按照钢丝惗制分类钢丝绳有单股绳、双捻绳、三捻绳（5）按照钢丝接触情况分类①点接触钢丝绳：点接触钢丝绳中的每一股钢丝，钢丝的直径是相同的，相邻的钢丝是呈点接触的状态，点接触钢丝绳比较柔软、表面粗糙，还有使用生命相对来说比较短，但是点接触钢丝绳的制造工艺简单，所以它的成本就相对线接触钢丝绳来说是属于比价低的，还有点接触钢丝绳耐劳性能也比较差，由于钢丝是点接触的，在钢丝绳受弯时，钢丝绳会有应力集中的情况，又由于每一层的钢丝会产生的相互挤压，进而导致钢丝绳发生第二次弯曲应力的集中，这对于钢丝绳的传动性能成为了巨大的缺陷和不足；②线接触钢丝绳：线接触钢丝绳中的每一股钢丝，钢丝的直径是不相同的，相邻的钢丝呈线接触的状态，线接触钢丝绳它能够避免点接触钢丝绳中的不足情况，线接触钢丝绳没有应力集中的情况，而且也不会发生第二次弯应力集中，综合性能比线接触钢丝绳要好，所以线接触钢丝绳应用广泛，比如绞车绞盘、船舶装卸和日常的生活中电梯等等；（6）钢丝绳索的构成钢丝绳的有三个组成部分，分别为钢丝、绳芯、润滑脂：①钢丝：钢丝是位于钢丝绳最外面的一层，钢丝起到着包裹着绳芯和保护绳芯的作用，钢丝的力学性能对钢丝绳的整体综合性能起着决定性的作用，钢丝的材料一般有碳素钢和合金钢两类；②绳芯：绳芯是钢丝绳最里面的一部分，外面是被钢丝包裹住，所以绳芯的材质一般都由一些纤维组成，这些纤维有天然的也有人工合成的，但是天然纤维要比人工合成的纤维的工作性能好，比如：天然纤维的储存性能比人工合成的要好，它能够存储更多的润滑油，进而润滑性能更好，钢丝绳的使用寿命变得更长；③润滑脂：主要功能就是对钢丝绳起到润滑的作用，能够有效减少钢丝绳表面所受到的摩擦力，进而提高钢丝绳的使用寿命，另外润滑脂能够使钢丝绳的外表与空气隔离开来，能够很好的减少了钢丝绳的氧化，起到了一定抗生锈能力；2.尼龙绳（1）按照合成纤维材料的不同尼龙绳分为锦纶绳、涤纶绳、丙纶绳、维尼龙绳等①锦纶绳：锦纶绳强度属于目前最大一中化纤维绳索，还有很强的耐磨性，它还一定的抵抗能力（比如酸碱性物质），有较大的弹性，所以它的伸长率也很大，在一些极端气候下，性能下降等；②涤纶绳：涤纶绳的强度属于第二，仅次于锦纶绳的强度，抗酸碱能力也十分出色，但是制造成本最高的，吸水性能较差等；④丙纶绳：丙纶绳一个最为突出的特点就是，它的密度比水的小，所以它能够浮于水面，但是，在寒冷的工作环境中又表现出极强的强度；⑤维尼龙绳：维尼龙绳的强度是最小的，它弹性极差，可它在吸水吸能方面又表现良好，同时它的制造成本是最低的；⑥超高分子量聚乙烯绳（UHMWPE）：它是几年发展起来的一种新型化纤维材料，它具有同类材料的优点，比如：强度高、耐磨性好等；同时也克服其它材料不足之处，有很好的耐酸碱性能，耐气候性强等，但是，它的价格是非常贵的；在综合性能考虑下，本次研究设计选用的绳索为钢丝绳，钢丝绳的力学性能表现良好相对尼龙绳来说，钢丝绳的制造工艺成熟和相应的工艺标准体系完备3.钢丝绳直径的选择由于绞盘的工作机是卷筒，所以选用线接触钢丝绳索，又由于越野绞盘的工作环境，所钢丝绳要具有一定的抗腐蚀能力，所以钢丝绳的表面要进行镀锌化，进而选择表面结构有镀锌的镀锌钢丝绳，绞盘是变向于起重机一类，所以结构选用3×19a的钢丝绳,绳股是（9+9+1（1）按选择系数C确定钢丝绳直径dd=c式中c选择系数，单位（mmNs钢丝绳最大工作静拉力，单位（N）根据卷筒的总工作寿命和绞盘的工作载荷情况来确定c系数的选择，绞盘属于中等频繁使用为T5,绞盘工作机的载荷情况为有时会承受最大载荷，一般情况会承受较大载荷，所绞盘的载荷状态为L3,所以绞盘机的工作级别为M6。其中c的取值与机构工作级别有关，绞盘的工作级别是M6,安全系数n=6，c的选用如图3.5.1：图3.5.1选择系数C在越野车陷入泥泞路的时候，越野车的车轮在淤泥里，车子本身的滚动摩擦力失效了，车子只能打滑，只有不断的增加车轮的摩擦力，才能把车子拉出来，所以钢丝绳的承受最大的静拉力则为越野车所受到的最大静摩擦力。s=μF摩擦力系数：μ=0.15法向拉力:F=15000s=μF=0.15×15000=2250N带入计算：d=c取用标准值