车辆工程毕业设计153汽车自救装置的设计说明书

目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论………………………………………………………………..……… ..11.1 汽车自救装置的概况 (1)1.2 汽车自救装置的发展........................................................ . (2)1.3 汽车自救装置的技术现状 (3)1.4 设计的主要内容 (4)第2章汽车自救装置的方案选择 (5)2.1动力源的方案 (5)2.2传动机构的方案........................................................ (5)2.3 本章小结 (7)第3章电动机的选择 (8)3.1 牵引力的确定 (8)3.2钢丝绳的选择与计算 (8)3.3 电动机的选择 (9)3.4 本章小结 (10)第4章减速器的设计 (11)4.1传动形式的选择 (11)4.2 行星轮传动条件 (11)4.3 计算及材料选择 (13)4.3.1 传动比选择分配计算 (13)4.3.2 选择齿数齿型 (20)4.3.3 齿轮计算 (20)4.3.4 材料选择 (24)4.4 校核齿轮 (24)4.4.1 弯曲强度校核 (28)4.4.2 齿面疲劳强度校核 (29)4.5 联轴器的选择 (30)4.6 行星架结构设计 (31)4.7 行星轴强度计算校核 (32)4.8 轴承的选择 (32)4.9 润滑方式 (34)4.1.0本章小结 (34)第5章离合器的选择及卷筒的设计 (35)5.1离合器的种类 (35)5.2离合器的选择 (36)5.3 卷筒的设计 (38)5.4本章小结 (40)第6章联接元件的校核 (41)6.1 底架上螺栓的强度校核 (41)6.2 键的强度校核 (42)6.3 卷筒螺栓的校核 (43)6.4 本章小结 (44)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)附录A (48)附录B (50)第1章绪论1.1 汽车自救装置的概况汽车自救装置包括汽车电动绞盘机，主要用于越野汽车、农用汽车、ATV运动车、游艇、以及其它特别车辆。

是车辆、船只的自我保护及牵引装置，可在雪地、沼泽、沙漠、海滩、泥泞山路等恶劣环境中进行车辆自救，并可能在其它条件下，进行清障、拖拉物品、安装设施等作业，是军警、石油、水文、环保、林业、交通、公安、边防、消防及其它野外运动不可缺少的安全装置。

目前常见的汽车自救装置按绞盘原动力的不同，主要有四种：电动绞盘机，是最常见的绞盘机。

依靠车辆自身的电力系统驱动绞盘，优点：可以在车辆死火的情况下基本正常使用(这是它最大优点是其他绞盘机无法比拟的），尤其对于水多的地区有很大优势，安装简单可以实现多位置安装及迅速移位。

缺点：不能维持长时间的使用（车辆自身电力系统局限性、自身易发热等原因），大部分电动绞盘机能提供的驱动力较小，只能向一个方向施加力量（安装于车前只能向前拉，安装于后部只能向后拉）。

PTO绞盘机，使用分动箱输出动力为动力源（POWER TAKE OFF），优点：能持续提供较大的拉力，单次使用时间长（不存在发热问题），可以提供多方向拉力（前、后、甚至左右），是军用车辆或严肃的高性能越野最佳选择。

缺点：必须使用发动机动力，即在发动机因进水等原因无法工作时无法使用；分动箱失去绞盘机方向驱动力时也无法使用。

油压绞盘机，使用车辆的动力/助力转向系统为其动力源，使用助力转向泵提供源动力。

优点：安装方便，由于其外部固定部分基本实现了通用化，甚至在野外即可实现互换，驱动力界于电动和PTO绞盘之间，发生高温机会极其少见。

缺点：和PTO绞盘机一样，必须使用发动机驱动力，即必须保持发动机转动，且一旦动力转向系统出现故障则无法使用（在部分越野情况下，动力转向系统容易受到外界破坏）。

车轮绞盘机，这是一种比较新的绞盘机系统，即由车轮轴提供驱动力。

原理是使用大部分越野车轮的6颗固定螺丝中的4颗以固定绞盘。

优点：安装/拆卸极其简便（和换轮胎是一个步骤），重量极轻（比任何一种其他绞盘机都轻，不会被前悬带来致命的额外重量），价格便宜，可提供前后双方向拉力。

缺点：目前我所知的缺点可以肯定的是由于其力量点是轮轴，所以位置太低，造成部分条件下无法使用，而且也必须使用发动机动力。

1.2汽车自救装置的发展在西方，陆军每10辆四驱卡车就最少有一辆带有汽车自救装置，这还不包括工程部的回收车（回收车是一辆底盘由6×6、8×8重型卡车或者50吨以上的坦克改成的，它是带有2—4个汽车电动绞盘的大型工程车，专门营救在野外陷入深坑的卡车或坦克）。

汽车自救装置的重要性由此可见一斑。

汽车自救装置的历史可追溯到第一次世界大战期时期，由于当时的道路条件极差，除了城市没有正规的道路，战场上充满了泥泞和壕沟，汽车由于有差速的关系，很容易被陷在泥坑中或卡在壕沟上，影响了部队的行进速度。

为了解决这个问题，技术人员想了许多方法，最后从码头使用的拖拽船舶绞盘机上得到了启发，将其改在汽车上，并且以链条驱动它，这个设计取得了成功。

第二次世界大战结束后，科技取得了飞速发展，大量军用技术转移到民用产品中。

随着越野车成为普通家家庭的代步工具和竞技越野车运动的发展，汽车绞盘机作为越野车的重要组成部分成为了一种民用产品，并得到了很好的发展。

19世纪60年代，电动绞盘机开始发展，它的好处是重量轻，造价便宜，可自行拆卸改装在不同型号的汽车车上，而且就算汽车发动机不能工作，绞盘机同样可以运作。

电动绞盘机的出现促进了绞盘机的普及。

绞盘机的种类很多，有电动绞盘机、利用汽车发动机机械动力带动的绞盘机以及用液压泵操作的绞盘机等，越野者使用最多的要数电动绞盘机了。

电动绞盘机是从汽车本身获得动力来驱动马达带动绞索的。

这种绞盘机很方便，因为可以站在任何地方通过遥控器上的旋钮进行操纵。

它最大的优点就是只要电池还有电就可以使用。

但是，绞盘机内马达的功率一般只有几马力，这么小功率的马达何以能拖动一辆沉重的汽车亦或是其它重物呢?秘密就在减速器的使用上。

即便马达只能发出较小之力，但减速器却能将其转变为强大之力。

市场上大部分绞盘机都是使用行星齿轮做减速器。

行星齿轮的优点是体积较小而产生的减速比相对较大，而且齿轮的接触点较多，使用寿命较长。

绞盘机通常都安装在较狭小的空间内，因此越小越轻就越好。

行星齿轮既能达到这一要求，同时又能产生较大的减速比，因此再理想不过了。

绞盘机通常都安装在较狭小的空间内，因此越小越轻就越好。

行星齿轮既能达到这一要求，同时又能产生较大的减速比。

绞盘机的拖拉力量与绞盘拉出的长度有直接关系，在绞盘机刚拉时力量最大，其后绞盘每转一圈，拉力便减小一些。

绞索拉的越长拉力越弱。

简单地说，绞盘机内部的工作机制是：从汽车来的电力首先带动马达，而后马达带动鼓轮转动，鼓轮又带动主动轴，主动轴再带动行星齿轮，进而产生强大的扭力。

随后，扭力被传回到鼓轮，鼓轮便带动绞盘机。

马达和减速器之间有一个离合器，能通过一个把手来开关。

制动单元在鼓轮内，当绞索绷紧时，鼓轮就自动锁住。

在实际运用中，有些辅助物品是安全顺利使用绞盘机时必不可少的，如手套能安全保护手部。

此外，如果要把绞盘机固定在一棵树上，还需要一条带子、一个U行吊耳以及一个紧线滑轮。

带子是用来固定支点的。

其理想长度为1.5—2.0m;U形吊耳能够将钩子与带子及绞盘连接起来，所以最好多准备几种尺寸的吊耳；用双线或三线，改变拖拉方向时，则需要一个紧线滑轮。

操纵绞盘机简而言之可分3个步骤：安装、固定支点和拖拉。

随着中国经济的迅速发展和人民生活水平的显著提高，中国的汽车需求在不断扩大。

有相关部门统计：2005年中国的汽车需求量为640万台，预计到今年将接近1500万台，相当于目前全球汽车需求总量的四分之一。

绞盘机的使用量也会随之上升。

此外，以前普通国民对绞盘的认识十分的稀少，在他们的生活中，根本不会在意有没有这样一个小家伙。

然而近年来，国民自驾出游的人数也与日俱增，绞盘机成了这些人不可缺少的工具。

因此对于这一课题的研究具有良好的研究前景和积极的意义。

1.3 汽车自救装置的技术现状通过对汽车自救装置发展历史的研究，可以清楚的知道其对汽车在野外工作有着重要的意义。

随着汽车工业经济的发展，国内的汽车自救产品很多，例如汽车急救电源、汽车自用灭火机、汽车绞盘机等，其中汽车绞盘机是车辆在野外陷入困境时，所采用的最有效的一种自救工具。

在现代工业中，电动绞盘的使用十分广泛，它在交通运输、基建工地、林区等多种部门中发挥着巨大的作用。

经过近一个世纪的发展，汽车绞盘机技术有了巨大的进步。

从最初的由船用绞盘机改装而成，发展到现在的汽车专用电动绞盘机。

电动绞盘机，各型四驱车几乎都可以配上。

工作在世界上路况最差地区的各型越野车，几乎都装有电动绞盘机。

而各项越野挑战赛和拉力赛，更是声明没有绞盘机就不能参加比赛。

可见，电动绞盘对越野车的重要性。

考虑到我国幅员辽阔，地质地貌复杂，山地、丘陵、沼泽、沙漠几乎占了国土面积的一半，在野外生产作业过程中，车辆会经常陷入困境，绞盘机的使用十分重要。

因此，本课题所设计的绞盘机是针对上述地理条件下，中型越野车所使用的一种自救工具。

同时，由于绞盘机构在起重机中也发挥着不可忽视的作用。

以越野车上最常用的电动绞盘机为例,它主要有电动机、钢缆、绞盘鼓轮、导缆器、传动机构、制动系统、离合器、控制匣和控制器组成。

电动机由车辆的蓄电池带动，它将动力传递给机械传动装置，再带动绞盘鼓轮转动缠绕缆线;钢缆最初的设计承载能力决定了它的直径大小和长度，钢缆缠绕在绞盘鼓轮上并穿过导缆器，其末端打成环状以连接锚钩；绞盘机鼓轮是一个缠绕钢缆的圆柱形装置，它由电动机驱动，绞盘机圆筒可在遥控器的控制下改变转动方向；当使用绞盘有一定角度时，导缆器将引导钢缆绕上绞盘机鼓轮，它将减少钢缆回收时可能对绞盘机支架或保险杠产生的危险，往往固定安装在绞盘架或保险杠外；传动机构由行星齿轮构成，它将电动机产生的能量转换为强大的牵引力，传动系统的设计使得绞盘机变得轻便，紧凑；制动系统的作用是当电动机停止工作且钢缆有负重时自动锁紧鼓轮，防止钢缆松脱滑落，并将汽车拽在原地；离合器可以用手操作，改变鼓轮与传动系统的脱离或锁止状态，从而改变鼓轮空转或与传动系统锁死的状态；控制匣将汽车蓄电池的电力通过电磁线圈转化为动能，使操作者能够改变绞盘鼓轮的旋转方向，有的绞盘机把控制匣固化于绞盘机结构内，有的则可独立一体，按需要安装在适当位置，电动绞盘机在高负荷下运转，因此控制匣使用了高负荷控制系统以应付强大的电流；控制器插在绞盘机控制匣上，自由控制绞盘机鼓轮的旋转方向。

它可以使操作者在操作绞盘机时远离钢缆，避免危险。

1.4 设计的主要内容汽车自救装置的设计是一个复杂的设计过程，其中包括对电动机的选择，联轴器的选择，行星齿轮减速器的设计和离合器的选择，钢丝绳的设计和计算校核。