1、履带式旅游观光车设计1广东技术师范学院天河学院本科毕业设计（论文）题 目 履带式旅游观光车设计 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 指导教师(职称) 完成时间 履带式旅游观光车设计2摘要随着人们物质生活水平的不断提高,汽车已是人们生活中必备的交通工具,，成为城市居民日常生活的一部分。汽车被评为20世纪最伟大的发明之一，随着电动汽车技术的不断发展，汽车与人民的日常生活的联系越来越紧密了，同时，汽车产业的发展带动了一系列相关零配件产业、汽车租赁业等产业的发展，解决了大量社会劳动力人口的就业问题，汽车产业已成为国民经济中的重要的一部分。剧统计，全球启齿保有量持续快速增长，然而传动汽油、柴油等内燃
2、机动力汽车的大量使用，带来了环境污染以及能源短缺等一系列问题。由于电动汽车相比内燃机动力汽车可实现零排放，无污染，无噪声，研究电动汽车的设计、制造具有举足轻重的意义。本文在参考国内外大量文献资料的基础上，研究分析了电动汽车的主要结构及原理，设计了一种新型的履带式两座旅游观光车。设计内容包括电动机的选型、履带的设计选择、减速器和差速器的选择设计、制动系统的设计四个部分的内容。应用了大学四年中所学习到的机械设计原理及方法，采用了自顶向下设计的顺序，设计了一款操作简便、结构简单、性能稳定可靠的电动履带式旅游观光车。关键词:履带式;旅游观光车;电动汽车;履带式旅游观光车设计3TWELVE SIGHTS
3、ING ELECTRIC CARABSTRACTCars have become such an indispensable tool of human society, is the city residents part of daily life, he can pull 3.27 times the related industrial and solve 10% of the total social Labour of one of employment. Cars and peoples close degree more and more tight, he human soc
4、iety advances to such a vast role, auto possession in the world was growing. But the bus rapid development and increasing the number of brought trouble, especially the impact of human sustainable development of environmental pollution problems and appear energy shortage. People begin to pay close at
5、tention to electric cars, electric cars can realize zero emissions, no pollution, no noise. So the electric car is imperative. The main research electric car design part of the content, including the choice of motor, gear reducer of differential design, braking system design four sections. The idea
6、is through the use of variable frequency speed regulation wheel speed motor, gear reducer increasing the role of the slow twist, differential realize the same shaft two rounds in turning to the different speed. Braking system is an indispensable part of the electric car, especially tourism car need
7、frequent rev. Stop, braking system must be stable and braking stability. KEYWORDS：Tourism car, The electric car ,Motor,Reducer,Differential mechanism,brake 履带式旅游观光车设计4目录摘要 .2ABSTRACT .3目录 .41 绪论 .51.1 电动汽车概述 51.2 电动车辆应用与发展 51.3 电动车辆的主要结构 72总体结构设计 82.2 电动机的选择 82.2 履带的设计 .102.3 蓄电池的选择 .132.3 主减速器 的设计
8、.143 传动系统的设计与选择 203.1 链传动的设计 .203.2 差速器的设计 .223.3 半轴的设计 .253.4 制动系统的设计 .26总结 35致谢 36参考文献 37履带式旅游观光车设计51 绪论1.1 电动汽车概述使用电能驱动电动机作为牵引或行驶的车辆称为电动车辆 1,现阶段,电动车辆的常见类型如图1-1所示:电动车辆类型轨道电车无轨电车特定车电动汽车电动火车轻轨电力客车有馈线无轨电车有馈线快速充电客车高尔夫球场车观光游览车助动车搬运车纯电动汽车混合电动汽车燃料电池电动汽车图1-1电动车辆分类图其中,旅游观光电动车属于电动车辆中特定车的一种.特定车是指在特指的有限活动空间或有
9、某种专用用途的一种小型电动车辆，性能参数不高但非常适用于某种场合，如高尔夫球场用的高尔夫球场车。1996年美国在举办亚特兰大奥运会时在高尔夫球场投放了250辆专用电动车成为该届奥运会的一大亮点。近年来,我国先后在北京、上海、天津、武汉、汕头等地的公园游览区、投入运营步行街观光车，公园休闲车等示范车，方便了游客的出行，获得了良好的口碑。随着近年来电动自行车、电动摩托车、电动三轮车等电动交通工具技术的不断快速发展，电动车的使用受到了越来越多的人们的欢迎。 1.2 电动车辆应用与发展电动汽车的起源历史比内燃机汽车还早、电动汽车也曾在19世纪末履带式旅游观光车设计620世纪初在美国有个黄金时代。191
10、2年美国电动车保有量曾达到384辆，所占份额超过内燃机。其保有量占总数的38%，仅次于蒸汽机汽车（40%）。然后，由于内燃机技术发展迅速，电动车技术由于投入不足，逐渐被人忽略，技术发展缓慢。20世纪60年代后，人们为环境问题，能源问题而重新对电动汽车进行认识。我国科技部“十五”国家“863”计划电动汽车为重大专项计划，组织企业、高等院校和科研单位，以官，产，学，研四位一体的方式，联合攻关，投入8.8亿元人民币，实施电动汽车专项总体目标 5。由于国家重视和重点院校，大型企业的骨干示范作用，带动了全国范围内的研发热潮，如我国生产的电动自行车，三轮车，观光车等小功率车辆，2005年全国产量为900万
11、辆，其中三分之一出口，实现产值200亿元，2006年全国年产值达1600万辆，产值达320亿元，出口比例比2005年有所提高。车型由双轮发展到三轮四轮。动力电池也不再是单一的铅酸电池，而发展到碱性电池，燃料电池。在研发电动汽车的关键技术方面，我国也取得了阶段性的成果，尤其是燃料电池方面。比如北京金能公司董事长郑重德是世界著名的全氟质子交换膜和燃料电池专家其在“863”计划中领衔研制的GEEC全氟质子交换膜，有效面积有10.20,50，和100平方米多种，研制的ALM双网络膜电极是世界率先研制成功的。电动汽车具有以下突出优点：1）由于采用电力驱动电动机作为主要动力，电动车辆在运行使用时可以实现零
12、污染排放，达到保护环境的目的。 2。2）与内燃机汽车相比，电动车辆震源明显减少而且没有燃烧过程，也没有配气机构的机械运动和活塞连杆机构的运动，只有与其相当的空压机，散热风扇，传动机构噪声，噪声级别明显低于内燃机汽车。经试验表明4.5MW,11MW磷酸燃料电池噪声水平不高于55dB，仅是内燃机汽车的百分之四十。3）电动车辆综合效率高，表1-3是丰田汽车公司试验时测试的数据，电动汽车的综合效率均比汽油发动机高。表1-2 各类汽车综合效率比较类型 汽油 电力 混合动力（汽油机 燃料电池（压缩比履带式旅游观光车设计7） ）燃料生产率（%） 88 26 88 58汽车运用效率（%）16 80 30 50
13、综合效率（%） 14.08 20.8 26.4 294)根据电动汽车的能源组合机制，很容易利用电动机可逆发电的功能回收制动能或下坡时势能转化的电能，使汽车的续驶里程增加，稳定性提高。近几年开发的新型电动汽车都具有能量回收系统，可使汽车续驶里程增加10%15%。5)电动车辆所用的蓄电池所蓄的的电能，可以由公用电网中得到，故所有获取电能的方法都可以用做电动汽车的能源获取途径，如水力发电核电热电风电地热电和太阳能等均可，因此可以有效解决汽车面临的能源可持续发展的问题。6)电动汽车相比燃油汽车，配置更加灵活，由于电动汽车的能量主要通过柔性的而不是通过刚性联轴器和转轴传递的，因此电动汽车各部分的布置有很
14、大的灵活性。另外，电动汽车的驱动系统不同会使系统结构区别很大，采用不同类型的电动机会影响到电动汽车的质量，尺寸形状，不同类型的储能装置也会影响电动汽车的质量形状尺寸。另外，不同的补充能源装置具有不同的硬件结构，例如蓄电池可通过感应式和接触式的充电机组成。但是电动汽车在舒适性、输出功率大小和价格方面仍然较燃油汽车略逊一点。如何提高技术，发挥电动汽车的优势，增加经济效益，是从事电动汽车研究人员急需解决的问题，具有十分重要的意义。1.3 电动车辆的主要结构电动汽车的主要结构包括电源供给系统、驱动系统、控制系统和能源管理系统。电源供给系统主要由储能装置主要是蓄电池、能源变换装置和电源馈电线组成；驱动系
15、统主要由电子控制器、功率装换器、电动机、机械传动装置和驱动车轮组成控制系统主要包括车轮制动器和一些液压辅助装置组成；履带式旅游观光车设计82总体结构设计2.2 电动机的选择根据设计任务要求，首先选定履带式旅游观光驱动系统所需要的电动机，驱动系统是电动汽车的重要组成部分，其主要作用是在人员的操作控制下将电池的能量高效地转化为车辆的驱动力，并将车轮上的动能反馈到动力电池中以实现车辆的能量回收制动。电动汽车对电动机性能要求如下：1、过载能力强，为保证车辆动力性能好，电动机具有较好的转矩过载能力。峰值转矩一般为额定转矩的2倍以上；峰值功率为额定功率的1.5倍以上且峰值转矩和峰值功率的工作时间一般要求5
16、min以上。2、转矩响应快，电动机一般采用低速恒转矩和高速恒功率控制形式，要求转矩响应快，波动小，稳定性好。3、调速范围宽，最高转速是基速的2倍以上。4、高效工作区宽，系统效率大于80%的转速区大于75% 。5、功率密度高，便于电动机及其控制系统在车辆上布置安装。6、电动机驱动系统可靠性好，电磁兼容性好，易于维护。首先拟定整车的初步布局方案如下：车身总长： =2600mmaL轴距： =1300mm前悬： =1100mmF后悬： =1000mmR额定载客人数：2人载客重量：270kg/人=140kg车身自重：600kg满载重量：740kg车轮半径：300mm车辆外形尺寸：2530mm1300mm
17、1800mm假设车最大爬坡度为10%，则车辆的总驱动力由下式决定：tfwijFF其中，滚动阻力 -f履带式旅游观光车设计9在硬路面上行驶，由于橡胶履带的弹性迟滞形成的能量损失，相当于汽车轮在前进方向上遇到的一个阻力消耗了汽车的能量。 cosfFGG-汽车总重量（N）（600+140）10 =7400N；-坡度角，取 度 ；=20f-滚动阻力系数，取0.013 ；0.1374.9.4fFN空气阻力 -w根据空气动力学原理，汽车在行驶过程中，由于空气动力作用，在汽车行驶方向作用在汽车上的分力称为空气阻力。 21.5DawCAVF-空气阻力系数，取0.4；-平均车速（Km/h）；aA-迎风面积； 2
18、=57.81.wFN0.4（ ） 30坡道阻力 -上坡时车重力沿坡道方向的分力iisn7.4G加速阻力 j1.20.97vjtdFNg-质量增加系数，取1.2故车辆的总驱动力为： t 90.4+5782309=47fwijF驱动轴转矩 t3.1tMrNm驱动功率 1VPkW输入功率（电动机输出功率） 293.0.tPK-机械传动系总效率 ；4412360.9-离合器效率，取0.99；1履带式旅游观光车设计10-齿轮传动效率，取0.962-轴承效率，取0.99；3根据最高车速V=30km/h,驱动轮的最高转速max6016018.3265./min.4vn rD根据 和 选择电动机：25.3/i
19、nr.tPkW可选用襄樊特种电机有限公司生产的YTS系列的变频调速电动机，低速时（f50HZ时能输出恒功率特性，能与SPWM变频调速器相配套，构成交流变频调速系统。YTS系列电动机的转速功率等级与安装尺寸，机座中心高符合国际ISO标准，其对应数值与Y系列（IP44）三相异步电动机相一致，互换通用性强。故选用型号为YTS225M-4型的电动机，其额定功率为P=37kW,转速n=1500r/min2.2 履带的设计1）确定履带接地长度（2-1）LBGp2式中，p观光车的平均接地比压；/MPa；G观光车整机的重力；/N；B履带板宽度；/mm；L履带接地长度；/mm平均接地比压主要是根据底板岩石条件选
20、取，对于遇水软化的底板，取较小值，对于底板较硬，遇水不软化的底板取较大值。在设计观光车时，推荐平均接地比压p0.14 MPa。观光车的整机质量为740kg，履带的宽度选择为130mm。根据公式（3-1），可以得出：，综合考虑本文观光车的结构，为了使观光车7401232.GLmpB的机械结构及重心更加稳定，选择L较大，取L=2000mm。履带式旅游观光车设计11图2-1履带板2）选取履带板的节距选取履带板（如图2-1）的节距 ，p=72m整体式履带板基本尺寸应符合下表（2-1）的规定。表（2-1） 履带板基本尺寸 单位mm履带的最小牵引力应满足观光车在最大设计坡度上作业、爬坡和在水平路面上转弯等
21、工况的要求，最大牵引力应小于在水平路面履带的附着力。一般情况下，履带转弯不与爬坡同时进行，而观光车在水平地面转弯时，单侧履带的牵引力为最大，故单侧履带的牵引力的计算以平地转弯时的牵引力为计算的依据。（2-2）214LnBGuRT其中（2-3）f1式中T1单侧履带行走机构的牵引力，kN；R1单侧履带对地面的滚动阻力，kN；f履带与地面之间滚动阻力因数，0.080.1；履带与地面之间的转向阻力因数，0.81.0；履带式旅游观光车设计12n观光车重心与履带行走机构接地形心的纵向偏心距离，mm；G1单侧履带行走机构承受的观光车的重力，kN。B左右两条履带的中心距，mm。f取0.1，由公式（2-3）：1
22、740/2.1370RN取0.9，n取940mm，B取1200,代入公式（2-2）： 21940.3367.T N表2-2 附着系数数值根据单侧履带行走机构的牵引力心须大于或等于各阻力之和，但应小于或等于单侧履带与地面之间的附着力。 ，由表（3-1GT2）得附着系数值选取0.7。 17402.590GN符合 。1T单侧履带输入功率为：（2-4）21VP式中P单侧履带行走机构的输入功率，kW；V履带行走机构工作时的行走速度，ms；1履带链的传动效率。有支重轮时取089092，无支重轮时取071074；2驱动装置减速器的传动效率，。在最大速度的情况下计算，V=30km/h=8.3m/s，1取0.9
23、，2取0.75，根据公式（3-4）：履带式旅游观光车设计1312367.85.04TVPkW由前述，所选择的YTS225M-4型的电动机，其额定功率为P=37kW5.5kW*2=11kW，故所选电机符合要求。2.3 蓄电池的选择纯电动汽车的储能动力用的蓄电池（又称二次电池），主要是铅酸电池，已有150年历史。可算是人类历史上一个伟大的发明。电池的近代进步相当惊人，在电池的家族里，拥有镉镍电池、氢镍电池、钠硫电池、锂电池、锌空电池、硅盐电池、飞轮电池等几十种系列，这些产品的出现改善了它的应用广度与性能。但是尽管这么多的性能先进电池出现，要使纯电池的电动汽车商业化，却存在着许多差距，它面临着能量储
24、备，使用寿命，比功率和成本低廉等关键技术问题。但有趣的是，经过一个多世纪之后，到1990年，最适用的电动汽车，仍然不少应用很原始的铅酸电池，这说明电池还要去挖掘它的潜能。考虑到成本与我所设计的电动车的实际性能，我决定使用铅酸电磁作为该电动车的动力源。电池的电压由电动机决定，容量由电动车的续行驶里程决定。因为电动机已经暂时定了下来，于是电池的电压也定了下来。那么下面就要根据电动车的续行驶里程来决定电池的容量。根据设计要求和已知条件，我所要设计的电动车的续行驶里程为100km，最高车速为30km/h。电机功率为37KW.。则电动车能够续行驶的时间为：10=3.tSThu则电动车电池的容量应为:at
25、7.=254.7h8PRA从上面的计算可知，所选电池的容量至少为2543.75Ah，我选择的是内蒙古赤峰光宇蓄电池有限公司生产的GFM-2600型铅酸蓄电池，该电池的具体参数如下：额定电压：12V履带式旅游观光车设计14额定容量：2600Ah外型尺寸（mm）：长 宽 高=518 357371总高（mm）：381重量：192Kg每个电池的电压为24V，电机的额定电压为220V，故需要10个这样的蓄电池来驱动电机。2.3 主减速器的设计本文所设计的履带式观光车采用电动机后置前轮驱动的方案，将电动机纵置。采用后置前驱的特点：1)前轮驱动越过障碍的能力高；2)由于采用履带式结构,采用前轮驱动较有利于履
26、带机构进行转弯.3)主减速器与差速器分别安装在车辆的两端,机构紧凑，减小总体尺寸,有利于车辆行驶的平衡。4)驾驶员与电动机、离合器、变速器的位置较近，操作机构简单；5)前轮驱动相对于后轮驱动其前桥轴荷大，有明显的转向不足；6)前轮驱动并转向要采用等速万向节，其结构和制造工艺复杂；7)前桥负荷较后轴重，并且前轮又是转向轮，故前轮工作条件恶劣，由于采用履带结构延长了车辆前轮的寿命，旅游观光电动车车身较短，采用电机后置的结构，使满载时重心处于车辆的中部，更好地使整车受力均衡；主减速器是传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齿数少的锥齿轮带动齿数多的锥齿轮。对发动机纵置的汽车，由于汽车在各种道
27、路上行使时，其驱动轮上要求必须具有一定的驱动力矩和转速，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器后，便可使主减速器前面的传动部件如万向节等所传递的扭矩减小，从而可使其尺寸及质量减小、操纵省力。为了减少外轮廓尺寸，主减速器中采用螺旋锥齿轮。因为螺旋锥齿轮不发生根切（齿轮加工中产生轮齿根部切薄现象，致使齿轮强度大大降低）的最小齿数比直齿轮的最小齿数少，使得螺旋锥齿轮在同样的传动比下主减速器结构较紧凑。此外，螺旋锥齿轮还具有运转平稳、噪声履带式旅游观光车设计15小等优点，汽车上获得广泛应用。螺旋锥齿轮传动的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转
28、向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时捏合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。主动锥齿轮和从动锥齿轮均采用悬臂式支撑方案。为了满足不同的使用要求，主减速器的结构形式也是不同的。按参加减速传动的齿轮副数目分，有单级式主减速器和双级式主减速器、双速主减速器、双级减速配以轮边减速器等。双级式主减速器应用于大传动比的中、重型汽车上，若其第二级减速器齿轮有两副，并分置于两侧车轮附近，实际上成为独立部件，则称轮边减速器。单级式主减速器应用于轿车和一般轻、中型载货汽车。单级主减速器由一对圆锥齿轮组成
29、，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。所以本设计采用单级减速器。传动比 1250.63gni“格里森”制锥齿轮提供了三种计算载荷的方法：按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的 。此方法仅ceT限于汽车载荷的计算对电动汽车不适用，所以不用此方法计算。按驱动轮打滑转矩确定 2rcsmGTi为满载状态下一个驱动桥上的静载荷， ；2 28379GN为汽车最大加速度时后轴负载荷转移系数，取1.3；为轮胎与路面间的附着系数，取0.85；为传动比；mi为主传动效率，取0.97；283971.085.3.66csTNm按日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩履带式旅游观光车设计16arcf
30、 HimGTffin为满载时总重量；为道路滚动阻力系数，取0.13；rf平均爬坡能力系数，取0.08；H为汽车性能系数，取0；ifN为驱动桥数，n=1； 16758.301.8162.45.9cfTNmA当计算锥齿轮的最大应力时，计算转矩 in,ccsfT当计算锥齿轮的疲劳寿命时， cf主动锥齿轮的计算转矩 162.45.709zgGTi确定主减速器锥齿轮基本参数：主、从动锥齿轮齿数 和1Z2主、从动齿轮齿数的选取要遵循以下原则：为了磨合均匀， 、 之间避免有公约数；为了得到理想的齿面重合度和高的齿轮弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不少于40；为了啮合平稳、噪声小和具有高的轮齿弯曲强度，对于轿车
31、， 一1Z般不少于9；对于货车 一般不是少于6；1Z当主传动比较大时，尽量使 取得少些，以便得到满意的离地间隙1。当 时， 可取最小值并等于5，但为了啮合平稳并提高疲劳强度0i61常大于5；当 较小时，为3.55， 可取712.0i Z对于不同的主传动比， 和 应有适当的搭配 3。12结合汽车设计课程设计指导书教材中表6-4、6-5初步选取 为10，1Z26.7+ =10+67=7740，合理2确定齿端模数 和从动锥齿轮大端分度圆直径sm2D对于单级减速器， 对驱动桥壳尺寸有影响， 大将影响桥壳离地2D间隙， 小则影响跨置式主动齿轮前段支撑座的安装空间和差速器的安2D装。可根据经验公式初选 3
32、2DcKT为从动锥齿轮大端分度圆直径，mm;为直径系数，取15；2为从动锥齿轮的计算转矩， ，c Nm；5.6TNm履带式旅游观光车设计173215.612.3D057smZ同时 还应该满足s 3320.45.628smcKT12in,.s主动锥齿轮大端模数 3.98.06z z为了啮合平稳和满足强度要求可将模数值取得稍大些， 3.5szm则， 23.5674.25Dmz1.0主、从动锥齿轮齿面宽 和1b2锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致应锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面宽过窄及刀尖圆角过小。这样不但减小齿根圆角半径，加大了应力集中，还降低了道具使用寿命。此外，在安
33、装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因，使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间的减小。但是齿面过窄，轮齿表面的耐磨性会降低 4。一般地，从动锥齿轮齿面宽推荐 ,但22=0.15.356.4bDm2b同时也满足 ，综合考虑取 ；2s10m35b34m一般比 大10%，即 ，圆整为38mm.1 14%.7b中点螺旋角 沿齿宽是变化的，轮齿大端螺旋角最大，轮齿小端螺旋角最小，弧齿锥齿轮副中点螺旋角是相等的。选择 时，应考虑它对齿面重合度 、轮齿强度和轴向力大小的影F响。 越大、 也越大，同时啮合的齿数越多，传动就越平稳，噪声越F低，而且轮
34、齿的强度越高。初步选定为35从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。当电动机正转时，应时主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可以使主、从动齿轮有分离的趋势，否则会导致齿轮卡死而损坏。当电动机逆时针旋转时主动锥齿轮为左旋，从动锥齿轮为右旋。法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减少齿轮不发生根切的最少齿数。但相对于小尺寸的齿轮，压力角大易使齿顶变尖及刀尖宽度过小履带式旅游观光车设计18，并使齿轮端面重合度下降。因此，对于轻负荷工作的齿轮一般采用小压力角，可使齿轮运转平稳，噪声低。对于弧齿锥齿轮轻型车辆选用1430或16，初步选用16。表3-1
35、 “格里森”制螺旋锥齿轮的几何尺寸项目 计算公式 结果主动锥齿轮齿数 1Z10从动锥齿轮齿数 2 67传动比 0i 6.7端面模数 m 3.51b38mm齿面宽 234mm工作齿高 h.6g5.6mm全齿高 178051m6.309mm中点螺旋角 35法向压力角 16轴交角 901dmz35mm节圆直径 2235mm112arctnz8.5节锥角 21rtz81.5节锥距 120dsiniA118.4mm周节 3.46tm11mm齿顶高 21gh4.3mm履带式旅游观光车设计192210.37.4hmz1.3mm11.8h1.958mm齿根高 227h4.958mm主减速器锥齿轮的工作条件非常
36、恶劣，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点 6。其损坏形式主要有轮齿根部弯曲折断、齿面疲劳点蚀、擦伤和磨损等。是传动系中的薄弱环节。所以锥齿轮的材料可以选择合金材料制造，本文选择渗碳合金钢，20GrMnTi.此外，为改善新齿轮的磨合，防止其在运行初期出现早期的磨损、擦伤、胶合、或咬死，锥齿轮在热处理经加工后，作厚度为0.0050.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面进行喷丸处理，可提高25%的齿轮寿命。履带式旅游观光车设计203 传动系统的设计与选择3.1 链传动的设计由于观光车电动机后置，电机的动力通过减速机减速后再经过变速器传递到汽车底盘传动轴上，由于本文所设计的观光车行驶
37、速度不高，因而可以采用链传动方式传动。根据最大工作载荷及安全系数计算链条的破坏载荷 ，以 来选择PF链条，需满足 ，其中：pmaxFs破坏载荷（N）P链条最大工作载荷（N）maxS安全系数（按手册2-8.1-75选取）选择片式关节链中的传动用短节距精密滚子链，其结构特点是：由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；销轴和套筒为动配合；磙子空套在套筒上，可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和和磨损，并可以缓和冲击，故选择单排短节距滚子链。根据链传动设计计算标准GB/T1815002000，结合观光车结构设计特点及尺寸，链传动自变速箱传递功率为37kW，初选小链轮齿数取 =38传动
38、比i=1，则大链轮齿数 1Z=i =138=38取382Z1由于电动机运行平稳，承受中等冲击，因此查机械设计手册选取工况系数K A=1.3，选用三排滚子链传动，其计算功率为：kWc=.37=48P根据观光车的机构，初选中心距a0=720mm，取a0=30p，则链节数：201210az+-zpp9aL根据机械设计手册查得：KZ=1.34KL=1.09履带式旅游观光车设计21Kp=1.3所需传递的额定功率为：0p48=32.6k1.309CZLPWK根据机械设计手册图6-7选择滚子链型号为16A，链节距为p=25.4mm，链长： p9825.49m10L中心距：550mm221211a 876m4
39、ppzzzL 符合要求；中心距的调整量一般应大于2p即： a25.40.8pm实际安装中心距 =-76.=1.链速： 32.=46/s060nzv工作拉力： 185.4.2PFN工作平稳条件下，取压轴力系数K Q=1.2轴上的压力： Q=KF1.6.4=0k根据链速及链节距p=25.4mm，选择油浴或飞溅润滑方式。链轮齿数传动机构中链轮齿数 ；z3812查机械设计手册2表14.2-2，配用链条的节距、滚子外径、排距配用链条的节距P=25.4mm分度圆直径d12125.4307.80sinipmz链轮材料选用45钢，经淬火，回火处理，齿面硬度在4050HRC之间，应用范围：无剧烈冲击震动和要求而
40、耐磨损的主、从动链轮，根据实履带式旅游观光车设计22际情况选材符合要求。中等尺寸的链轮除表1402-19，表14.2-21所列的整体式结构外，也可做成板式齿圈的焊接结构或装配结构，轮辐剖面可用椭圆形或十字形，可参考铸造齿轮结构。轮毂厚度hh= ，式中 ，60.1fdk160kdm280kd常数 ：d 150k 3.2 4.8 6.4 9.5轮毂长度 l， ， ，故3.lhmin2.6h3l取 1603(9.5.152)63lhm280(9517)80m轮毂直径 bd， ， 见表14.2-11hkdmaxhgd1602128734h3.2 差速器的设计差速器 7是驱动桥上的主要原件。由于车辆在转
41、弯时的运动轨迹是圆弧，如果车辆向左转弯，圆弧中心点在左侧，在相同的时间里，右侧车轮走的弧线要比左侧车轮长，为了平衡这个差异，就要左边的轮子慢一点，右侧的轮子快一点，用不同的转速弥补距离的差异，所以必须使用差速器。它的作用是就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面间的摩擦。差速器由行星齿轮，行星架（差速器壳），半轴齿轮等零件组成。经减速器传递的动力经半轴传到差速器，直接驱动行星架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器齿轮及半轴齿轮均采用直齿锥齿轮 7。履带式旅游观光车设计23行星齿轮数n,n=2
42、行星齿轮球面半径 bR3bdRKT式中： 为行星齿轮球面半径系数，取 ；b 3bK35.624.7bm初步确定节锥距 0A0.98.5bAR如果取较大的模数轮齿具有较高的强度但是会加大尺寸，所以要求行星齿轮的齿数 应取的少一些，但一般不少于10；半轴齿轮齿数在141z25之间选取 8。此外半轴齿轮与行星齿轮齿数比在1.52的范围内。为了使2个行星齿轮同时与2个半轴齿轮啮合，2半轴齿轮齿数和必须能被行星齿轮齿数整除，否则差速器不能装配。初步选定 。125,30z行星齿轮和半轴齿轮节锥角 及模数m12和=26.612=arctn=63.41z锥齿轮大端端面模数m为 00122sinsi1.45Az
43、z选取压力角取2230，齿高系数为0.8的齿形行星齿轮轴直径与行星齿轮安装孔直径相同，行星齿轮在轴上的支撑长度也就是行星齿轮安装孔的深度 9。行星齿轮轴直径d为301.cdTdnr为差速器壳传递的转矩；0N为行星齿轮数，n=2;为行星齿轮支撑面中点至锥顶的距离，mm，约为半轴齿齿宽中点rd处平均直径的一半，而半轴齿轮齿宽中点处平均直径约为 即，2d0.820.4;为支撑面需要挤压应力，取 =98MPa；cc，圆整为10mm;35.6105.987.dm行星齿轮在轴上的支撑长度L为mm。153., 8d L为 保 证 支 撑 稳 定 性 取 ,履带式旅游观光车设计24差速器齿轮与主减速器齿轮一样
44、，基本上都是用渗碳合金钢制造，可用于制造差速器齿轮的材料为20GrMnTi、20CrMnMo、22GrMnMo和20GrMo10。表4-1差速器齿轮几何尺寸计算表项目 计算公式 结果行星齿轮齿数1Z15半轴齿轮齿数2 30端面模数 m 2齿面宽 00.25.36.75.9m1FA3.2mm工作齿高 h.6g 5.6mm全齿高 1.780.51m4.1mm法向压力角 2230轴交角 901dmz30mm节圆直径 260mm112arctnz22.6节锥角 21rtz63.4履带式旅游观光车设计25节锥距 120d2siniA33.4mm周节 3.46tm6.2832mm21gh2.15mm齿顶高
45、 2210.37.4z1.05mm齿根高 11.8hmh1.426mm2272.526mm径向间隙 05gC0.9110arctnhA14.6齿根角 220rt 2.8012013.4r面锥角 2r 26812R1.Rr根锥角 2r25.齿侧间隙 B0.053.3 半轴的设计半轴根据其车轮端的支撑方式不同，可分为半浮式、3/4浮式和全浮式 11。因为半浮式和3/4浮式的半轴都要承受车轮反力所引起的力和力矩。2座观光电动车采用全浮式半轴，可减少半轴所承受的力和力矩。半轴主要承受的载荷情况如下：1、纵向力 (驱动力或制动力)最大时，最大值为 ( )，侧2xF 2zF0.8履带式旅游观光车设计26向
46、力 20yF2、侧向力 最大时，其最大值为 (车辆在侧滑)，侧滑时轮2y 2zF胎与地面的侧向力系数 ，没有纵向力作用13、车辆通过不平整路面时，垂向力 最大，纵向力 和侧向力2z 2xF都为0.2yF由于车轮受纵向力和侧向力的大小受车轮与地面最大附着力限制，所以两个方向力的最大值不会同时出现 12。半轴计算转矩 Tmin,0.65.3.6cesTNm为 差 速 器 转 矩 分 配 系 数 ， 取 ；杆部直径d 333102.5.184.215,20.96T圆 整 为半轴的杆部直径应小于或等于半轴的花键底径，以便使半轴各部分达到基本等强度。半轴的破坏形式大多是扭转疲劳损坏，所以在结构设计时应尽
47、量增大各过度部分的圆角半径，尤其是凸缘与杆部，花键与杆部的过度部分以减少应力集中。此外半轴杆部的强度储备应低于驱动桥其他传力零件的强度储备，使半轴起一个“熔丝”的作用。半轴的扭转切应力 3316.60102.4TMPad半轴的扭转角度 42828798.plGI ， 不 合 理 ；G为材料的剪切弹性模量，合金钢G=79.38GPa; 4p/32pIId为 半 轴 端 面 极 惯 性 矩 ， ；将d调整为26mm，此时 =5.6，合理。3.4 制动系统的设计制动系统的功用是使汽车以适当的减速度降速行驶至停车，在下坡行驶时保持适当的稳定车速，使汽车可靠的停在原地坡道上。制动系包括行车制动装置和驻车制动装置 13。设计制动系时应满足以下要求：履带式旅游观光车设计271、足够的制动能力，用一定的制动初速度下的制动减速度和制动距离两项指标评定。我国一般要求制动减速度j不小于0.6g( )。20.5m/s一般在水平干燥的沥青、混凝土路面上以初速度30Km/h制动时，制动距离应保证对轻型货车和轿车不大于7m，中型货车不大于8m，重型货车
