第越野車絞盤的結構設計報告摘要由于改革開放以來，國家采用市場對外開放的政策，使得國內經濟迅速增長，現今中國成為世界的第二大經濟大國，隨著中國進入快速發展時代，經濟實力突破性的發展，人民的收入也隨之提高，極大地改善和改變了人們的日常生活，受新時代文化的影響旅游日益成為普通人們的一種生活方式。其中，由于小汽車從原來的完全依靠進口到如今走進尋常百姓家庭，自駕旅游成為了當代年輕人的出行旅游的新時尚。越野車日益成為當今人們自駕旅游青睞的工具之一，主要還是歸屬越野車的擁有非常不錯的性能，比如：更強的動力（四驅驅動）、底盤高、車輪的抓地性能更好和就是有更加結實的保險杠等等。但是，自駕游多會是遇到一些不太好的路況，如泥濘的山路、陸地上的沼澤、沿海海灘和沙漠戈壁地形復雜地方，汽車的輪胎就很容易陷進去，汽車就困在了泥潭里面，這對自駕游造成了十分麻煩的問題，然而，絞盤的出現就很好的解決了上面的問題，越野車絞盤機具有著卷揚機一樣的卷筒結構，在動力驅動下，它的卷筒的繩索能夠進行轉繞的一種裝置，有時候，它的轉動軸線與甲板的夾角為90度，越野車絞盤作為汽車的一種自我保護和牽引裝置，能夠在一些復雜和條件惡劣的環境中進行自救和施救工作，比如：泥濘的山路、陸地上的沼澤、沿海海灘和沙漠戈壁等地方。本次畢業設計就是對越野車絞盤的結構進行一次設計，針對的應用對象是中型的越野車，由于越野車絞盤有多種類型、使用功能也不盡相同，所以采用是一種電動絞盤，即主要就對電動絞盤進行整體結構進行設計，其中就包括了絞盤的動力源設計選擇、傳動裝置的設計、工作裝置的結構設計、及絞盤的潤滑系統進行介紹。所以此次研究的主要目的就是對絞盤的結構進行設計計算，進而使得電動絞盤更加操作簡單、更具有針對性、更能適應野外的復雜多樣的環境。關鍵詞：越野車；電動絞盤；結構設計；目錄1緒論 11.1研究背景和意義 11.2國內外研究現狀 21.3主要研究內容 32越野車絞盤的結構、主要用途、工作原理及其特性介紹 32.1越野車絞盤結構介紹 32.2越野車絞盤的主要用途 42.3越野車絞盤的工作原理及其特性 43越野車絞盤結構設計 43.1越野車絞盤設計參數及要求 43.2越野車絞盤輸入動力選擇 53.3動力裝置的設計計算 53.3.1電機的工作環境 53.3.2電機的類型及優點 53.3.3電機的選用和校核 63.4.1減速機的選用 63.4.2總傳動比計算 73.4.3分配傳動比及齒數選擇 73.4.4齒輪的設計計算 93.4.5輸出行星H2的校核 133.5工作機裝置的設計計算 143.5.1絞盤繩索的選用 143.5.2卷筒結構的設計計算 163.6潤滑系統 173.6.1潤滑油的選用 174結論與展望 184.1結論 184.2研究展望 18參考文獻 20附錄 211緒論1.1研究背景和意義由于改革開放以來，國家采用市場對外開放的政策，使得國內經濟迅速增長，現今中國成為世界的第二大經濟大國，近些年來國家經濟硬實力的穩步爭強，人民的收入也隨之提高，極大地改善和改變了人們的日常生活，讓普通人開車出去旅游和享受每一個地方的風土人文習俗成為了一種新的時代風氣。其中，由于小汽車從原來的完全依靠進口到如今走進尋常百姓家庭，自駕旅游成為了當代年輕人的出行旅游的新時尚。越野車的驅動力是屬于四輪動力驅動，有著較高的底盤、還有著較好抓地性的輪屬胎、它的排氣管在設計的時候也采用了較高的高度、越野型的汽車的馬力相對一般家用轎車要比較大和粗大結實的保險杠使得越野車性能有了很大幅度的提升，同時也使得越野車成為了自駕旅游十分青睞和越野愛好者必選工具。但是，自駕游多會是遇到一些不太好的路況，如泥濘的山路、沼澤、海灘和沙漠的地方，汽車的輪胎就很容易陷進去，汽車就困在了泥潭里面，這對自駕游造成了十分麻煩的問題，然而，絞盤的出現就很好的解決了上面的問題，越野車絞盤機具有著卷揚機一樣的卷筒結構，在動力驅動下，它的卷筒的繩索能夠進行轉繞的一種裝置，有時候，它的轉動軸線與甲板的夾角為90度，當汽車發生了淪陷泥土或車輪沒有抓地力的時候，絞盤毫無疑問的為了汽車的一種自我保護裝置和牽引裝，這充分的體現了絞盤的自救和施救功能，對于下雨天濕滑的路面、柔軟沙子的海灘和沙漠的戈壁都是它的應用場合。根據相關數據顯示，自從2000年以來我國的汽車市場的產銷量連年持續高速上升增長，于是中國的汽車銷售也成為了發展最為迅速的國家之一。2000年占世界份額的3.5%，2008年中國汽車銷售總量就能夠占據了全世界份額的1/7,進而能夠得出中國擁有者膨大的汽車銷售市場，相對也美國來說地位也是僅次于第二。又由于金融危機的爆發，美國的汽車市場因此受到重創，在2009年的時候，那一年中國汽車年銷量超過了位于榜首的美國，成就了一個最大的基于全球化的中國汽車銷售市場。由于汽車的銷售量的增長，間接的也催生了更多的絞盤機的需求量?？梢娊g盤機擁有者一個集聚發展的市場潛力，可我國國內的絞盤機的種類少、制造廠商少、市場上流行的絞盤機質量參差不急。通過本次畢業設計的鍛煉，能夠很好的培養自己科研基本功，這次畢業設計無論是在對我自己的獨立分析問題的能力，還是對我研究時解決實際問題的技能都是有了一個本質上的進步和發展。本次畢業設計將用自己所學習的知識，對越野車絞盤裝置進行結構設計、優化和創新，它具有良好的研究前景，對于增加產品的多樣性、提高國內絞盤機的整體質量和水平、提高同行業絞盤機對外的競爭力和降低越野車絞盤制造成本有著十分深遠了意義。1.2國內外研究現狀絞盤最早運用于汽車還是在二戰時候的威利斯MB，最初的絞盤機還是用一根鋼絲繩綁在車身上，然后用馬達拖拉淪陷的汽車，最初也只是運用于軍事方面，隨著軍事的民用化，于是絞盤機也發展出了六大大類，有依靠車輛自身的電力驅動的電動絞盤，其中，液壓絞盤就比較特別，它的動力源有兩方面供給:其一就是汽車自身的動力，其二就是助力轉向系統動力；PTO絞盤則是依賴于分動箱的輸出動力來工作，有汽車的車輪提供絞盤動力的車輪絞盤，也有比較傳統和原始方式的手動絞盤，手動絞盤要靠人的手臂旋轉運動給絞盤提供動力，不過也有一種絞盤，它的工作原理基本也液壓絞盤的工作原理大相徑庭的氣動絞盤。這些絞盤中各有優缺點、沒有好壞之分，市面上流行的絞盤為了產生強大的扭力并且做到體積小的需要，大多數絞盤都是使用行星齒輪減速器。按絞盤動力源分類，絞盤有以下幾類：（1）機械絞盤：在機械絞盤中，分動箱是具有極其重要的地位，它承載著為絞盤提供動能的作用。優點：機械絞盤的工作連續性好,提供的拉力是能夠持續不間斷，單次的有效工作時間長（不存在明顯的發熱現象），拉力的方向也相對靈活，可以多方位(比如前、后、也可以左右)，所以機械絞盤在軍用領域中的軍用車輛中應用十分廣泛，還有對越野有著極其高的性能追求的愛好者來說，機械絞盤同樣來說在選用絞盤的時候也能夠給他們提供多一種的選擇機會；缺點：機械絞盤的致命缺點就是必須依賴于發動機動力它才能夠進行工作，如果發動機出現有進水的現象之后，機械絞盤就沒有能力繼續工作，同時也不能無法使用，因此，這就導致了機械絞盤的維修成本變高了，一般的機械絞盤應用相對較少，另外也有一種情況也可以造成機械絞盤無法進行使用，分動器失去動力進而造成了絞盤也失去動力的時候，這是機械絞盤的一個十分影響使用的缺陷弊端。（2）電動絞盤：電動絞盤的動力源的來源也是十分的簡單，依靠于存在車輛自身攜帶的電瓶，或者說是汽車的電力驅動系統。優點：由于電動絞盤的動力是汽車的電瓶箱，所以就算在汽車熄火的情況先，電動絞盤也能夠進行有效的工作，汽車的電瓶提供直流電，使得電動絞盤的工作機能夠運行和完成基本正常使用（這就是電動絞盤無可比擬的核心競爭優勢），一般的電動絞盤都具有一定的防水性能，在一些水多的地區也能夠工作，安裝方法也十分的簡單及對于普通人來說容易上手，電動絞盤的安裝位置也十分之靈活，可以放在汽車前面或者是后面，同時電動絞盤也是人們選用絞盤的一種十分青睞的一款；缺點：由于電源的局限性，一般的越野車絞盤是不能在野外使用工作太長時間，因為汽車的電瓶系統是不能超載負荷工作太長時間的，長時間的超負荷工作對于汽車的電力系統會造成不可逆轉的損害，越野車電動絞盤是不能運用于一些非常重載的場合的，由于越野車電動絞盤能夠產生的拉力還是不太大的，只能運用汽車這種中載荷環境，而且絞盤也只能往一個方向提供拉力和方向的偏移量還不能過大，現存有兩種比較普遍的安裝方法（一種就絞盤是安裝于汽車的前面絞盤向前拉動，另一張絞盤就是安裝于汽車后部絞盤向后拉動），但就是鑒于電動絞盤能夠在車輛熄火的情況還能使用，這個能力對絞盤的使用解決了許多的問題，進而使得電動絞盤成為了目前市面上和絞盤購買者最為青睞的一種越野車絞盤。（3）液壓絞盤：液壓絞盤助力轉向泵的動力源有兩個方面，其中一種就是來自使用車輛自身，另一種則就是來自車輛助力轉向系統，這兩種動力都能夠實現液壓絞盤的工作運轉。優點：液壓絞盤是一種非常便于安裝的絞盤，液壓絞盤有很強的互換性，因為它零件通用化程度高，維修成本和困難性也相對較小，液壓絞盤的拉力在電動絞盤和機械絞盤之間；缺點：就是液壓絞盤和機械絞盤一樣，都是配合必須搭配發動機一起進行工作的，即就是要必須保證發動機的工作有效性，如果液壓絞盤的動力轉向系統出了問題，一般的液壓絞盤就不能進行工作了，機器進入的癱瘓狀態，這就是液壓絞盤的致命缺陷。（4）車輪絞盤：車輪絞盤的工作驅動是通過汽車的車輪帶動的，車輪絞盤安裝在汽車的車輪上，汽車車輪的滾動帶動絞盤的轉動，相對來說汽車的車輪和車輪絞盤算是一體的，現有絕大多數的車輪絞盤是這一個樣子。優點：車輪絞盤是一種近代的工業化和需求化才被創造出來的，車輪絞盤的安裝和拆卸時十分簡而易學的，和汽車更換輪胎的方法一樣，車輪絞盤是可以在不用的時候拆卸下來的，它對汽車自身的平衡性沒有影響，制造工藝簡單，銷售價格也比較便宜，它能夠在汽車兩邊提供拉力，增加的穩定性，往前拉動和往后拉動都能辦到；缺點：車輪絞盤的者力點是中心的輪軸，如果輪軸的位置太低被障礙物阻擋就不能夠使用了，所以在一些坑洼地方下無法使用，便利性也有所減少，而且動力的靈活性也相對較差，僅僅只能依賴于發動機，也讓車輪絞盤帶來很大的局限性。除了以上介紹的幾種類型以為，還有手動絞盤和氣動絞盤，這兩種在越野車中應用比較少見。1.3主要研究內容本次研究就是針對于絞盤結構的設計，它的側重方向是應用于越野車領域。本次研究就是設計一個卷揚機為基礎的電動絞盤機器設備，然后根據所受的拉力選用合適的電機作為動力源，為機構足夠的動力讓機器穩定安全的運行，進而電機傳輸的轉矩到行星減速器上，行星減速器輸出更大的扭矩推動卷揚機轉動，從而實現機器是工作。其次就是設計一套傳動機構，讓電機原本較小的扭矩經過減速結構的轉化成絞盤機所需的強大扭矩。2越野車絞盤的結構、主要用途、工作原理及其特性介紹在近些年來，隨著我國的整體實力和人民收入的提高，越野車的需求量也在不斷的增長，越野車銷量增長也將會刺激到越野車絞盤的增長。在以前普通民眾對絞盤的認識還是比較缺乏的，但是，隨著極限運動的發展，越野車越野也加入了其中，其次就是旅游業的發展也滋生了自駕游的出現及其發展，使得絞盤成為一種野外必備的自救設備，進而讓對也越野絞盤的研究具有了良好的市場背景和積極的現實意義。2.1越野車絞盤結構介紹絞盤簡單的來說就是一種通過人力或者是通過機械實現轉動的卷筒，卷筒機構的轉動能夠帶動繩索進行圓周運動，繩索的繞轉能夠拉動所需要牽引的物體，達到工作目的，絞盤機是屬于起重機的一類。絞盤的結構和工作原理和卷樣機是十分雷同的，最先運用于船舶行業，后來逐漸發展到汽車領域中，絞盤也是屬于絞車的一種發展和變形，但其驅動本質來說是沒有改變的。一般的絞盤裝置是有這幾部分構成：馬達、絞索鼓輪（卷揚機）、絞索引導器、絞索、遙控器、減速器等等馬達：是一個直流電馬達，為絞盤提供動力，現行市面上有12V或者24V兩種類型的馬達；絞索鼓輪（卷揚機）：絞索鼓輪和絞索纏繞在一起，絞索鼓輪和卷揚機的原理一樣；絞索引導器：絞索引導器是讓繩索按照一定角度工作，在野外地形復雜多樣，絞索引導器能讓繩索的受力穩定、不會發生位置的偏移，更好的讓越野車得到自救；繩索：繩索和絞索鼓輪纏繞在一起，繩索的耐磨性、拉伸強度對絞盤綜合性能具有非常重要的影響，絞盤繩索有尼龍繩和鋼絲繩，另外也有一種碳纖維材質的絞盤繩索，它有著十分好的拉伸強度、質量極輕相對也尼龍繩和鋼絲繩來說；遙控器：遙控器和馬達相連，控制絞盤的啟動與停止，市場上有有限和無線兩種類型；行星齒輪減速器：行星齒輪有著體積小，它能過產生相對較大減速比，而且行星齒輪的接觸點多，導致它的使用壽命較長。由于絞盤機要求體積小，安裝越野車頭上，所以市面上通用的絞盤機，都是采用行星減速機作為中間的傳動裝置；2.2越野車絞盤的主要用途絞盤簡單的來說就是一種通過人力或者是通過機械實現轉動的卷筒，一部分的工作性能就相當于卷揚機，繩索的繞轉能夠拉動所需要牽引的物體，達到工作目的，絞盤機是屬于起重機的一類。當絞盤作為起重設備時，被廣泛的運用于工業領域，一般貨物的起升和調用。當絞盤作為一種汽車的自我保護和牽引設備時，而應用于汽車領域的絞盤，則是作為的絞盤的自救設備，使用最為平凡的越野車，當越野車陷入泥濘的泥路、在海灘淪陷和戈壁沙漠的地方，汽車的車輪工作失效時候，絞盤能夠拉動汽車脫險，所以一件車輛戶外行駛不可缺少的安全設備。近些年來，隨著絞盤的開發和發展使得絞盤的應用范圍進一步擴大，比如：越野汽車、消防汽車、農用汽車等等，它遍及了農業、工業和軍工等三大領域。2.3越野車絞盤的工作原理及其特性一般來說，絞盤的工作原理是這樣的，汽車電瓶的電力轉到絞盤的馬達上，馬達的轉動帶動中間的傳動裝置，中間的傳動裝置一般為減速機，經過減速機的減速和增扭作用，減速機的輸出軸把動力輸送給卷筒（鼓輪），卷筒（鼓輪）的轉動拉動繩索，絞盤的強大動力來源于減速機。絞盤有以下兩種特性：（1）絞盤的一般是用多少磅來命名的，因為絞盤的繩索的拉力是磅作為單位的，在選用的時候，可以通過一般的單位換算成公斤來選用。在選用絞盤的時候，在考慮了汽車受險情時的不確定因素，所以選用絞盤的磅數一般偏大一些。如果選用一些磅數較低的絞盤會使的汽車中遇險的自救與施救造成十分嚴重的后果。而且在使用的時候禁止用絞盤拉動一些超過它額定磅的物體，這不僅對絞盤是一種嚴重的損害，而且對人安全還存在巨大的威脅。（2）在絞盤上的拉力有一種逐漸減少的特性，絞盤上外圈的拉力要比內與內圈的拉力小，所以絞盤繩索轉繞的圈數不易過多。然而如果改變卷軸的長度就會發生，隨著卷軸的長度的增加鋼纜繩的圈數也隨之減少，隨著圈數的減少，絞盤的拉力也在增加，所以為了節約成本又能達到目的，這種方式能夠在一定的程度上增加絞盤最外層繞線的拉力，所以在同一種絞盤中，絞盤的繩索線長越短反而拉力越大，越能產生強大的拉力。3越野車絞盤結構設計為了方便本次研究，在眾多的越野車中選用了日本進口的鈴木吉姆尼，它的型號為2015款1.3MTJLX，之所以選用它作為參考研究對象，是因為它越野方面的性能表現不錯，它的價格在15-20萬左右，很符合在一般的普通家庭的購買力范圍之內，則它更具有代表性。3.1越野車絞盤設計參數及要求（1）設計參數如下：車型：鈴木吉姆尼2015款1.3MTJLX整備質量（kg）:1060滿載質量（kg）：1500左右電機類型：24v直流馬達（2）設計要求：在絞盤的結構設計中，絞盤的零部件要具有一定的強度和硬度，對于一些重要的零件要進行強度校核。各個零件所采用的材料既要滿足所需的物理性能，同時也要兼顧工程經濟性，節約絞盤的制造成本。3.2越野車絞盤輸入動力選擇由于絞盤有許多的類型，每一種的類型的動力選用竟不相同，比如：液壓絞盤依靠于液壓油壓榨而產生的壓力、車輪絞盤則是采用了汽車本身作為動力，用車輪帶動絞盤轉動；而在本次的研究中，設計的越野車絞盤是安裝在汽車的前輪的前面或者后輪的后面，這樣如果絞盤的體積太大或者是質量太重，對汽車本身的平衡性造成很大的影響，又么是車輛前面過重又么就是車輛后面過重，所在綜合考量之后，本次研究的越野車絞盤類型選用了電動絞盤，電動絞盤有著體積小和質量小的兩個優點，非常符合研究所需的要求，而且電動絞盤在汽車熄火的情況下也能使用的優點，對于野外遇險時是一個十分有優勢的優點，然而為了保證電動絞盤的體積不要過大和不要給汽車本身造成太大的不良影響，所以電動絞盤的動力一般是由電機提供的，一般電機的體積也十分之小同時提供的動力也能達到要求。本次畢業設計研究絞盤，它的電機選用為直流型的電機，直流電機的有點是非常之多的，比如：直流電機的調速性能良好，相對于交流電機來說啟動是十分容易的，直流電機還能夠載重啟動的優點；這就導致了直流電機絞盤之中，而且在電動絞盤中十分受用，尤其在可控直流電源出現以后。3.3動力裝置的設計計算3.3.1電機的工作環境由于本次設計采用的電動絞盤，電動絞盤電機的直接動力來源則是汽車自身電源系統，每一輛汽車都會自帶有個電瓶，這些電瓶為汽車上的一些設備提供電源，保障這些設備的正常工作，而汽車自帶的是兩個12V的電瓶，現行市面上電動絞盤的電機選用有兩種類型，分別是12V和24V額定電流的電機，為了能夠電動絞盤有更強大的動力，本次研究設計采用的電機為24V額定電流的電機為電動絞盤提供動力，這24V的電壓來源主要是通過把汽車自身的兩個電瓶串聯在一起，但是24V的額定電壓還是會小于理論值的，其中就是因為汽車本身也有一些設備需要用到電的電器設備。3.3.2電機的類型及優點如果電子的輸入電源進行有效分類的話，電機就可以區分為直流輸入型電機和交流輸入型電機，本次研究電機所采用的電源為直流電，但是直流電機也有有刷和無刷的區別，而為了方便維修和設計采用的是有刷直流電機，然而有刷直流電機還分為永磁和電磁的區別，在轉子的電刷結構設計上，也有著永磁和電磁之分，為了工作機的穩定運行采用永磁電機。一般通用的有刷電機，它是由三個部分組成的，它們分別是定子、轉子和電刷，它的的工作原理一般可以視為，電機中的轉子通過切割了定子所產生的一個固定磁場而產生轉動，轉子轉動的時候就產生了扭矩輸出動力，轉子旋轉都一定程度就要借助電刷才能進行運轉，所電刷在整個電機的工作中起著換相的重要作用。其中有刷直流電機有一下優點：有刷電機內部結構一目了然和相對來說不復雜、開發時間久、技術成熟，生產加工容易，維修方便，容易控制。直流有刷電機啟動響應速度快，起動扭矩大，變速平穩，速度從零到最大幾乎感覺不到振動，起動時可帶動更大的負荷。有刷直流電機運行平穩，起、制動效果好，因為有刷直流電機是通過調壓調速。有刷直流電機控制精度高，由于有刷直流電機通常是和減速器一起使用的，所以控制精度要比無刷直流電機高。鑒于有刷直流電機有著這么多方面的優越性能，所以本次畢業設計研究采用有刷直流電，作為絞盤的馬達的電源，它的價格也相對便宜，可降低制作成本。3.3.3電機的選用和校核根據《現代機械手冊》中表25-1-15恒定負載的計算公式，并且絞盤的負載為重力負載所以電機的額定功率為：(1)工作機的功率ρwρ式中V牽引速度（m/s）F絞盤拉力（N）牽引速度：V=0.1m/s帶入計算：F=15000

P電動機所需功率：P查手冊得:η帶入計算得:P根據計算所得電機所需功率，于是選用了上市面上的一款微型永磁電動機，絞盤和船通用的直流馬達型號為ZD2420LB，功率為2KW，轉速為2000r/min。3.4傳動裝置的設計計算3.4.1減速機的選用減速機作為原動機與工作機或執行器的中間橋梁作用，它能夠對速度和扭矩進行匹配的作用，同時減速機也是一種精密的機械，它的重要作用是降低轉速和提高扭矩的作用。減速機有許多種類，如果按照減速機的傳動類型來劃分的話，有齒輪減速機、蝸桿減速機和行星減速機；其中減速機還有單級和多級之分，然而不同類型的減速機有著各自的優點：（1）蝸輪蝸桿減速機：蝸輪蝸桿結構具有反向自鎖的功能，而且減速比是相等的大，輸入和輸出軸可以空間交接傳動，可是蝸輪蝸桿減速機體積大，傳動效率相對其它減速機來說較低；（2）行星減速機：行星減速機的齒輪配合是十分緊湊的，所以行星減速機的傳動也是十分的平穩的，體積也可以做得非常的小，它的使用壽命也是相當的長，還有它的回程間隙??；（3）齒輪減速機：具有體積小、傳動扭矩大、傳動效率高，而且應用十分廣泛；（4）擺線針輪減速機：它是一種用擺線針齒嚙合的工作原理的減速機，可以正反轉動，雖然具有許多優點，但是沒有廣泛運用；鑒于各類減速機的優缺點后，本次研究采用行星減速機作為中間轉動機構，主要是因為行星減速機體積小的情況下，還能輸出很大的額定扭矩，而且市面上一般越野車絞盤采用的減速機也是行星減速機。3.4.2總傳動比計算卷筒的轉速:n卷筒的直徑:D=65mm牽引速度：V=0.1m/s代入計算得：n電機轉速：n總傳動比：i3.4.3分配傳動比及齒數選擇由于通過減速機的減速比，進而得到絞盤滿足要求的總傳動比為i總圖3.4.3傳動結構圖其中a1、a2為太陽輪，b1、b2為行星輪，c1、c2為齒圈，然而行星減速器傳動的時候，固定齒圈從而實現減速機傳動。設a1、b1、c1齒數設分別為13、37、89，a2、b2、c2齒數設為17、67、151.1.分配名義傳動比i其中分配名義傳動比:i則:ip22.計算驗算實際傳動比第一級實際傳動比：i式中：na1齒輪a1的轉速，單位為rnc1齒圈c1的轉速，單位為rnH1行星架H1的轉速,單位為r代入計算：i則：n有：i傳動誤差i?i第二級實際傳動比：i式中：na2齒輪a2的轉速，單位為rnc2齒圈c2的轉速，單位為rnH2行星架H2的轉速,單位為r代入計算：i則：n有：i傳動誤差i?i3.行星齒輪同軸度為了保證太陽輪和齒圈的中心軸線，要在同一條直線上，這樣才能保證行星齒輪間各齒輪的正確配合即：第一級ZZZ第二級ZZZ所以各個齒輪的齒數選擇合理，符合行星齒輪傳動的同軸度要求3.4.4齒輪的設計計算1.齒輪a1、b1、c1的設計(1)初步計算齒輪的主要參數齒輪的材料和熱處理選擇：由于中心輪a1和行星輪b1是高轉速，所以均采用20CrMnTi,這種材料比較適合應用于高轉速、中載的場合，并且能夠承受沖擊和耐磨損和齒寬較寬的齒輪，這種材料能夠滿足要求。齒面硬度在58-62HRC，根據機械手冊查得它的齒面接觸疲勞極限σHlima1=1400N/mm2，齒根彎曲疲勞強度為σFlima1=340N/mm2,中心輪a1和行星輪b1齒輪都為六級加工精度，齒圈c1采用4（2）計算齒輪a1、b1、c1的模數按照池面彎曲疲勞強度計算齒輪的模數mm=其中Tnp=3T①查機械設計手冊，算式系數取K②查機械設計手冊，使用系數K③查機械設計手冊，綜合系數K④查機械設計手冊，K取接觸強度計算的行星齒輪間載荷分布不均勻系數KhPK⑤查機械設計手冊,齒形系數Y⑥查機械設計手冊，齒寬系數φ⑦齒數Z⑧齒輪彎曲疲勞極限σm=12.1取齒輪模數為m=1mm(3)嚙合參數計算兩個嚙合副的中心距a1-b1,c1-b1aa齒輪間的中心距相等，因此該齒輪滿足非變為齒輪傳動的同心條件，但是為了減少減速機的幾何尺寸和減速機自身重量，大部分的行星減速機齒輪都采用了高度變位齒輪，高度變為齒輪能在齒數較少的情況下避免根切，從而提供了齒輪的載荷能力和耐磨性進而提高齒輪的綜合使用性能，還能夠使行星減速機結構更為緊湊和傳動更加平穩。由于中心輪齒數較少采用正變為，可以使中心輪a1避免根切和提高載荷能力，大齒輪采用負變為能夠緊湊中心距，嚙合角減少，可以齒輪嚙合的重合度，當齒輪的傳動比i>4時，其有一個重要原則就是內嚙合的變為系數和外嚙合的變為系數要相等。由于高度變位前后的中心距不變嚙合角α'=25°,中心距xa1=0.495,xb1(4)驗算變位系數①中心輪的驗算中心輪用齒條刀具加工x其中x所以中心輪的變為系數符合設計要求，加工時不會發生根切現象。②齒圈用齒數為Z=18和模數為m=1的插齒刀加工x式中插齒刀齒數：Z插齒刀的齒高系數：?壓力角：α=帶入計算

x其中x所以齒圈的變位要求符合設計要求，在插齒加工的時候不會發生根切現象。(5)計算齒輪幾何尺寸①分度圓ddd②齒頂圓直徑ddd③齒根圓直徑ddd表1齒輪參數名稱代號齒輪a1齒輪b1齒輪c1齒數Z133277模數m111壓力角α252525分度圓直徑d133277齒頂高系數h111頂隙系數c0.250.250.25齒頂高直徑d15.9933.0.175.99齒根圓直徑d11.4928.5180.49中心距a22.52.齒輪a2、b2、c2的設計(1)初步計算齒輪的主要參數齒輪的材料和熱處理選擇：由于中心輪a2和行星輪b2是高轉速，所以均采用20CrMnTi,這種材料比較適合應用于高轉速、中載的場合，并且能夠承受沖擊和耐磨損和齒寬較寬的齒輪，這種材料能夠滿足要求。齒面硬度在58-62HRC，根據機械手冊查得它的齒面接觸疲勞極限σHlima2=1500N/mm2，齒根彎曲疲勞強度為σFlima2=450N/mm2,中心輪a1和行星輪b1齒輪都為六級加工精度，齒圈c2采用4（2）計算齒輪a2、b2、c2的模數按照池面彎曲疲勞強度計算齒輪的模數mm=其中Tnp=3T①查機械設計手冊，算式系數取K②查機械設計手冊，使用系數K③查機械設計手冊，綜合系數K④查機械設計手冊，K取接觸強度計算的行星齒輪間載荷分布不均勻系數KhPK⑤查機械設計手冊,齒形系數Y⑥查機械設計手冊，齒寬系數φ⑦齒數Z⑧齒輪彎曲疲勞極限σm=12.1取齒輪模數為m=1.5mm(3)嚙合參數計算兩個嚙合副的中心距a2-b2,c2-b2aa齒輪間的中心距相等，因此該齒輪滿足非變為齒輪傳動的同心條件，但是為了減少減速機的幾何尺寸和減速機自身重量，大部分的行星減速機齒輪都采用了高度變位齒輪，高度變為齒輪能在齒數較少的情況下避免根切，從而提供了齒輪的載荷能力和耐磨性進而提高齒輪的綜合使用性能，還能夠使行星減速機結構更為緊湊和傳動更加平穩。由于中心輪齒數較少采用正變為，可以使中心輪a2避免根切和提高載荷能力，大齒輪采用負變為能夠緊湊中心距，嚙合角減少，可以齒輪嚙合的重合度，當齒輪的傳動比i>4時，其有一個重要原則就是內嚙合的變為系數和外嚙合的變為系數要相等。由于高度變位前后的中心距不變,嚙合角α'=25°,中心距xa2=0.650,xb2(4)驗算變位系數①中心輪的驗算中心輪用齒條刀具加工x其中x所以中心輪的變為系數符合設計要求，加工時不會發生根切現象。②齒圈用齒數為Z=18和模數為m=1的插齒刀加工x式中插齒刀齒數：Z插齒刀的齒高系數：?壓力角：α=帶入計算

x其中x所以齒圈的變位要求符合設計要求，在插齒加工的時候不會發生根切現象。(5)計算齒輪幾何尺寸①分度圓ddd②齒頂圓直徑ddd③齒根圓直徑ddd表2齒輪參數名稱代號齒輪a2齒輪b2齒輪c2齒數Z1767151模數m1.51.51.5壓力角α252525分度圓直徑d25.5100226.5齒頂高系數h111頂隙系數c0.250.250.25齒頂高直徑d30.45101.05225.45齒根圓直徑d20.7094.30232.20中心距a633.4.5輸出行星H2的校核在本次的設計中，行星架H2與卷筒通過花鍵進行連接配合傳動，花鍵的對心性好，花鍵對軸的削弱性非常的小，能支持傳遞更大的扭矩，此次，越野車絞盤的設計中采用的是矩形花鍵，為了保證絞盤傳動過程的安全性，要對矩形花鍵進行強度校核。行星架的矩形花鍵如圖3.4.5：圖3.4.5行星架花鍵σ式子中T=9550×ψ=0.7各齒間載荷不均勻系數Z=8花鍵齒數?=3鍵齒工作高度l=20鍵齒有效工作長度dmσpp=100~140花鍵連接許用強度，Mσ有：σ所以本次設計的矩形花鍵符合，傳動所需的強度要求。3.5工作機裝置的設計計算3.5.1絞盤繩索的選用絞盤的工作機制是通過鋼絲繩索來牽引拉動淪陷和遇到險情的車輛，而且絞盤在工作的時候，由于所受限的車輛的復雜性和地理自然因素的干擾，絞盤上所承受的牽引力情況是十分復雜的，所以要求鋼絲繩能夠承受足夠的拉力，才能夠提高絞盤工作時，人身和車輛的安全性，如果絞盤的繩索一旦發生斷裂的情況，后果是十分嚴重，因此，要合理選用絞盤繩索的類型。目前市面上的絞盤的繩索中，按照材料來分大致分為兩種，一種為鋼絲繩索，而另一種則為尼龍繩，二者各優缺點。1.鋼絲繩（1）鋼絲繩索的種類在現有的國家標準下，能夠選用的鋼絲繩就是有十分繁多和多款式，這也導致了不同種類的鋼絲繩索所能應用的工作環境也進步相同，所能展現的工作性能也千差萬別，按照鋼絲繩結構、材料、捻向、表面、用途及其強度等等來劃分類型如下：（2）按照材料分類①碳素鋼鋼絲繩：這種鋼絲繩的鋼絲主要是用優質碳素結構鋼材料惗制的；②不銹鋼鋼絲繩：這種鋼絲繩的材料成分主要是不銹鋼，不銹鋼有一定的耐高溫性能，而且還有抗疲勞的特性，所以不銹鋼鋼絲繩的使用壽命也相對較長，但最重要的還是不銹鋼有著非常良好的抗腐蝕能力，適合在有腐蝕污染的環境之中，可它的價格昂貴；（3）按照表面結構分類①磷化涂層鋼絲繩：鋼絲繩共錳系或鋅錳系磷化對鋼絲進行處理，它的磷化膜能夠有效的提高鋼絲繩的耐磨損和抗腐蝕能力，它也是光面鋼絲繩的升級產品，不過它的使用壽命是接近光面鋼絲繩的2倍左右；②光面鋼絲繩：光面鋼絲繩的表面是沒有做任何的防護處理工藝的，傳統的工藝只是對它進行了一下簡單的熱處理工藝，所以無論是耐磨性，還是鋼絲繩的使用壽命都是表現相當差的；③鍍鋅鋼絲繩：鍍鋅鋼絲繩還有熱鍍鋅和電鍍鋅兩種類型，鍍鋅鋼絲繩有著比較不錯的耐腐蝕能力，但是對于它的非常容易磨損，所以一般用在潮濕的環境；④涂塑鋼絲繩：涂塑鋼絲繩是在光面鋼絲繩和鍍鋅鋼絲繩的基礎上進行包裹一層聚乙烯、聚丙烯或者是尼龍等，因此，具有一定能力的耐腐蝕性能，可它與同類型的鋼絲繩相比，所能承受的拉力相對比較低；（4）按照鋼絲惗制分類鋼絲繩有單股繩、雙捻繩、三捻繩（5）按照鋼絲接觸情況分類①點接觸鋼絲繩：點接觸鋼絲繩中的每一股鋼絲，鋼絲的直徑是相同的，相鄰的鋼絲是呈點接觸的狀態，點接觸鋼絲繩比較柔軟、表面粗糙，還有使用生命相對來說比較短，但是點接觸鋼絲繩的制造工藝簡單，所以它的成本就相對線接觸鋼絲繩來說是屬于比價低的，還有點接觸鋼絲繩耐勞性能也比較差，由于鋼絲是點接觸的，在鋼絲繩受彎時，鋼絲繩會有應力集中的情況，又由于每一層的鋼絲會產生的相互擠壓，進而導致鋼絲繩發生第二次彎曲應力的集中，這對于鋼絲繩的傳動性能成為了巨大的缺陷和不足；②線接觸鋼絲繩：線接觸鋼絲繩中的每一股鋼絲，鋼絲的直徑是不相同的，相鄰的鋼絲呈線接觸的狀態，線接觸鋼絲繩它能夠避免點接觸鋼絲繩中的不足情況，線接觸鋼絲繩沒有應力集中的情況，而且也不會發生第二次彎應力集中，綜合性能比線接觸鋼絲繩要好，所以線接觸鋼絲繩應用廣泛，比如絞車絞盤、船舶裝卸和日常的生活中電梯等等；（6）鋼絲繩索的構成鋼絲繩的有三個組成部分，分別為鋼絲、繩芯、潤滑脂：①鋼絲：鋼絲是位于鋼絲繩最外面的一層，鋼絲起到著包裹著繩芯和保護繩芯的作用，鋼絲的力學性能對鋼絲繩的整體綜合性能起著決定性的作用，鋼絲的材料一般有碳素鋼和合金鋼兩類；②繩芯：繩芯是鋼絲繩最里面的一部分，外面是被鋼絲包裹住，所以繩芯的材質一般都由一些纖維組成，這些纖維有天然的也有人工合成的，但是天然纖維要比人工合成的纖維的工作性能好，比如：天然纖維的儲存性能比人工合成的要好，它能夠存儲更多的潤滑油，進而潤滑性能更好，鋼絲繩的使用壽命變得更長；③潤滑脂：主要功能就是對鋼絲繩起到潤滑的作用，能夠有效減少鋼絲繩表面所受到的摩擦力，進而提高鋼絲繩的使用壽命，另外潤滑脂能夠使鋼絲繩的外表與空氣隔離開來，能夠很好的減少了鋼絲繩的氧化，起到了一定抗生銹能力；2.尼龍繩（1）按照合成纖維材料的不同尼龍繩分為錦綸繩、滌綸繩、丙綸繩、維尼龍繩等①錦綸繩：錦綸繩強度屬于目前最大一中化纖維繩索，還有很強的耐磨性，它還一定的抵抗能力（比如酸堿性物質），有較大的彈性，所以它的伸長率也很大，在一些極端氣候下，性能下降等；②滌綸繩：滌綸繩的強度屬于第二，僅次于錦綸繩的強度，抗酸堿能力也十分出色，但是制造成本最高的，吸水性能較差等；④丙綸繩：丙綸繩一個最為突出的特點就是，它的密度比水的小，所以它能夠浮于水面，但是，在寒冷的工作環境中又表現出極強的強度；⑤維尼龍繩：維尼龍繩的強度是最小的，它彈性極差，可它在吸水吸能方面又表現良好，同時它的制造成本是最低的；⑥超高分子量聚乙烯繩（UHMWPE）：它是幾年發展起來的一種新型化纖維材料，它具有同類材料的優點，比如：強度高、耐磨性好等；同時也克服其它材料不足之處，有很好的耐酸堿性能，耐氣候性強等，但是，它的價格是非常貴的；在綜合性能考慮下，本次研究設計選用的繩索為鋼絲繩，鋼絲繩的力學性能表現良好相對尼龍繩來說，鋼絲繩的制造工藝成熟和相應的工藝標準體系完備3.鋼絲繩直徑的選擇由于絞盤的工作機是卷筒，所以選用線接觸鋼絲繩索，又由于越野絞盤的工作環境，所鋼絲繩要具有一定的抗腐蝕能力，所以鋼絲繩的表面要進行鍍鋅化，進而選擇表面結構有鍍鋅的鍍鋅鋼絲繩，絞盤是變向于起重機一類，所以結構選用3×19a的鋼絲繩,繩股是（9+9+1（1）按選擇系數C確定鋼絲繩直徑dd=c式中c選擇系數，單位（mmNs鋼絲繩最大工作靜拉力，單位（N）根據卷筒的總工作壽命和絞盤的工作載荷情況來確定c系數的選擇，絞盤屬于中等頻繁使用為T5,絞盤工作機的載荷情況為有時會承受最大載荷，一般情況會承受較大載荷，所絞盤的載荷狀態為L3,所以絞盤機的工作級別為M6。其中c的取值與機構工作級別有關，絞盤的工作級別是M6,安全系數n=6，c的選用如圖3.5.1：圖3.5.1選擇系數C在越野車陷入泥濘路的時候，越野車的車輪在淤泥里，車子本身的滾動摩擦力失效了，車子只能打滑，只有不斷的增加車輪的摩擦力，才能把車子拉出來，所以鋼絲繩的承受最大的靜拉力則為越野車所受到的最大靜摩擦力。s=μF摩擦力系數：μ=0.15法向拉力:F=15000s=μF=0.15×15000=2250N帶入計算：d=c取用標準值