毕业设计（论文）-一种全地形小车概念设计.doc

机械工程学院毕业设计（论文）题 目： 一种全地形小车概念设计 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 2016-06-01 目 录摘 要：- 1 -引 言- 2 -一、国内外概况分析及设计要求- 3 -1.1 国内外概况及发展现状- 3 -1.2设计任务及要求- 4 -二、 全地形车运行原理- 4 -三、 执行部分- 6 -四、车身悬挂系统结构设计及受力分析- 7 -4.1现在车身悬架的分类和组成部分- 7 -4.2、麦弗逊悬架及运行原理- 9 -4.3 车身悬架的受力分析- 10 -五、差速器原理及分析- 12 -5.1差速器的组成结构及工作原理- 12 -5.2 差速器的传动比计算及受力分析- 13 -5.2.1 差速器中的转矩分配计算- 13 -5.2.2 差速器齿轮的基本参数的选择及计算- 13 -六、变速器原理及分析- 15 -6.1 变速器的分析- 15 -6.2 变速器的各速度档的分配设计- 15 -6.2.1 确认各级速度档要求的传动比- 15 -6.2.2 根据各级传动比分配各齿轮的齿数- 17 -6.3 变速器的轴的轴径设计- 17 -七、传动轴的设计与校核- 18 -7.1 传动轴的定义- 18 -7.2 传动轴的设计及校核- 19 -7.2.1 传动轴的载荷- 19 -7.2.2 传动轴的最小轴径确认- 19 -7.2.3 传动轴的强度校核- 19 -总结- 21 -致谢- 22 -参考文献- 22 -附录：- 24 -一种全地形小车概念设计 摘 要：全地形车（ATV）是一种针对复杂道路状况和环境而设计的车辆。是一种新兴的产业，近几年才在我国得到了持续发展。并且近几年国内还成立了全地形车联盟，中国的全地形车正在走向繁荣。全地形车的特点是通过性格比普通车辆的通过性能好，机动性更加灵活，可以在多种复杂的地形、道路状况不佳的情况下行驶。比如：沙地、雪地、泥泞路面。 悬架系统决定了一辆车的行走能力和机动性，其作用是车轮与车架之间的传递转矩和扭转，是一台全地形车辆行走的关键系统和缓冲区。可以缓冲由不平衡的路面传给车架或车身的冲击，以及引起的振动。保证车辆平稳行驶。 悬挂系统是一辆汽车最难做到完美的系统，这是因为悬架既要满足汽车的舒适性要求，又要满足其操纵稳定性的要求，这两者是鱼和熊掌不可兼得的要素。比如要取得良好的稳定性，就要使用弹性较硬的弹簧，这样的话整车的稳定性是提高了，但是汽车在行驶时的舒适性就很差，只要路面稍稍颠簸一下，整车都会被踮起来，导致操控性很差。 本文以某一种全地形车作为研究对象，主要研究其悬挂系统， 典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式。主要探究内容通过理论验证本设计的车身悬架能否满足车辆在行走时满足整车的平稳性能的要求。 关键词：全地形，悬挂系统，悬架引 言随着人类文明的快速发展。汽车这一工业产品变得越来越普及，汽车运输是当今社会不可或缺的。成为人类社会进步与发展的重要推动力量。越来越多的汽车，需要越来越多的道路，但在所有的天气，整个地形的运作，普通车辆不可能做到。这是人类发明的一种非道路、全天候、全地形条件的车辆-全地形车。根据美国对全地形车的定义：“全地形车是一种被设计在四只轮胎上运行的，具有方向控制和驾驶座的非公路车辆。” 我国的全地形车发展较晚，我国的标准是2006年才制定的。2006年我国发展与改革委员会公布的全地形车行业标准四轮全地形车通过技术条件（QC/T760-2006）规定：“四轮全地形车是一种被设计用于非高速公路行驶的，具有4个低压轮胎；跨坐性座位，依靠方向把控制方向，只允许一人乘驾的车辆。”之后我国标准化委员会在2010年发布了全地形车 术语GBT24963-2010。其中将全地形车定义为：“四轮全地形车是一种被设计用于非高速公路行驶的，具有4个或以上低压轮胎，且可以在非道路上行驶的轻型车辆。”全地形车应用面广泛，涉及工业、娱乐、农业、探险、公安消防、抢险救灾及代步等方面，甚至在军事上的应用也越来越多。由于全地形车与地面的摩擦阻力大，其行驶路况包括沙地、山地、沼泽等复杂路面。中国一直都是个农业大国，农业是我国的基本产业，它支持着我国的各种产业。我国在十一五期间提出发展农业自动化、机械化。为了提高农业的产业效率，我国也大力发展了农用性全地形车。从 1982 年到 1986 年的五年时间里，中共中央一号文件都以“三农”（农业、农村、农民）为主题，具体部署了农村改革和农业发展。且从 2004 年开始，至 2014 年连续十一年以“三农”为主题。其中 2014年中央一号文件明确确定坚持农业基础地位不动摇，加快推进农业现代化，其中农业现代化包括运输现代化。由于中国大部分农村具有道路较窄、路况较差、路面凹凸不平、运输距离较短等特点，因此研究适应于此类运输的全地形农用车辆十分必要。 一、国内外概况分析及设计要求1.1 国内外概况及发展现状 全地形车最早出现于瑞典，苏联等少数几个位于北半球的国家。并且多用于军事运输方面，民用的基本没有。这些国家地形条件较为特殊。如瑞典和苏联境内湖泊沼泽众多，大面积的领土处于北极边缘地带的积雪区，因此，这些国家高度重视车辆的越野性能,特别是在雪地通行的能力。 国内外对全地形车辆的研究车型主要包括履带式全地形车、轮式全地形车、轮履合一轻型全地形车三种。在国外，特别是日本和美国，全地形车系统性能与应用方面已经有多年的研究，而且有较成熟的车型。 国外生产全地形车的产家主要有美国北极猫、加拿大庞巴迪、日本本田、川崎、铃木、雅马哈等，国内生产全地形车的产家有台湾光阳等。本田公司于1970年研制出了第一款商业化的全地形车，但是并没有进行发售。之后日本雅马哈、川崎、铃木等公司也相继开发研制全地形车。到了1982年，本田公司的多功能用途的“大红”三轮全地形车开始销售，并且出现了越野型的全地形车。但是在四轮全地形车的研制开发方面起到领导作用的却是日本铃木公司，日本铃木公司在1983年研制并且发售第一台四轮全程地形车。之后美国北极星公司才在北美开始全地形车业务。此后各厂家不断推出具有新功能的四轮全地形车。由于四轮全地形车稳定性及安全性更好，在欧美销量很好，且呈逐年上升趋势此后，全地形车发展迅猛。我国的全地形车行业起步于2005年，由摩托车产业发展而来，经过十年多的的发展，取得了不错的成绩，行业的前景较好。根据年中国汽车工业协会调查，在我国共有122家在册的全地形车总装厂家。目前，在我国的全地形车企业大多数是私营企业，而国有全地形车企业少数，还有部分中外合资全地形车企业，主要集中分部在浙江和重庆地区。约有100多家全地形车企业，生产商主要有春风、奥德斯、巴山、环松等。全地形车产量约占世界全地形车产量的40%，其中90%的全地形车都是出口国外的市场。现阶段，我国全地形车系列产品虽然已经大量出口，取得了初步成功。但是与国外同行相比，国内企业的技术差距还是十分明显。目前，国内除了建设集团因有国防科工委的资金支持，所在做研发以外，其余企业基本还处在探索阶段，全地形车产品的研究与开发还处在仿制阶段。另外，随着全地形车的迅速崛起，许多摩托车行业也开始凭借着自身的技术和专业背景开始研发自己的全地形车。这样也导致了全地形车行业的研发设计水平不够完善，只能单纯的对国外一些产品的仿制，仿制出的产品往往都存在各种各样的问题，比如车辆的设计不合理、操控性差等缺陷。因为这些仿制品的品质不高也导致了行业内的竞争力不足。现在国内己有许多科研设计人员对全地形车的结构性能等各方面进行了相关分析与研究，山东理工大学的王良、王健通过计算的全地形车的模态研究出全地形车车架及前悬挂系统结构，并分析与优化了某些型号的全地形车的共振产生的原因及频率；关于车架部件的疲劳寿命方面，重庆理工大学的鲁旭升教授对某全地形车的性能进行了相关研究，并对其它相似的车辆关于抗疲劳方面的分析提供了一个参考。这些都是国内目前对全地形车做出的研究成果。 本文主要对于目前一种较少使用的履带式全地形车进行的概念设计，主要的研究方向在于全地形车的悬挂系统的设计，将当前最为广泛、最优秀的悬架-麦弗逊悬架结构与履带式行走机构进行弹性结合，开发出一种较新式的全地形车结构。其主要可以运用在农业方面，可以在道路情况不佳或是无道路的情况下作业，可以完成在山地，泥地等难以前进的道路上行驶，完成预期的任务。1.2设计任务及要求 设计要求：本设计的全地形车主要作为农村短距离运输工具，同时也可进行一部分生产作业，其道路环境较不理想，并且不需要太高的车速，因此其设计有如下要求： （1）最高行驶车速，全地形车空载时在水平的直路上所能行驶的最高车速。本课题所设计的电动车最大车速60km/h。 （2）最大爬坡角度，全地形车满载时在良好的路面上最大爬坡度能力。本课题所设计的满载最大爬坡度30。 具体设计方案要求：表1 设计任务参数表项目参数项目参数整车尺寸L5200W1830H1650最高时速60km/h整车全重1.6t最大爬坡角度30最大负载重量500Kg前后轴距3000mm最小转弯半径7200mm最大牵引力3.6N2、 全地形车运行原理 原理：本文研究的对象是采用内燃式发动机，发动机是整车的心脏。发动机将汽油的内能转化为动能。为整车提供动力源。发动机曲轴将活塞的往复运动转变为回转运动，传递给变速箱，经过变速、减速后增大转矩。通过传动轴传递给后驱动桥，动力在后驱动桥经过后悬架差速器分配给后桥左右两边半轴。后桥左右半轴将动力最终传递给执行部分。转向控制是由方向控制杆作为输入轴，经过前悬架差速器将动力分配给前桥左右两边半轴。差速器产生转速差后才可达到转向效果。同时后驱动桥也安装了差速器，可以实现四轮转向。从而大大降低车辆的转弯半径。（图2-1）全地形车整体示意图方向控制发动机前桥差速器变速箱前桥左右半轴传动轴后桥差速器后桥左半轴后桥右半轴（图2-2）全地形车动力传递示意图3、 执行部分全地形车在通过各种地形时，其最关键的部分在于车的悬挂和执行部分，车轮的机动性比履带强，但是通过能力没有履带强，因此考虑到采用履带式。但是传统的履带不满足机动性的要求，于是在传统的履带上做出了修改，最终决定采用三角履带。三角履带能够更好的适应近代各种车辆对高通过性与高机动性等苛刻性能的要求，是融合了轮胎与履带行走机构的优点而研发的新型行走机构。（图3-1）三角履带外形图一般来说，全地形车与普通轮式汽车的越野性能方面的区别就在于全地形车可以在复杂的路面条件下运行，很好的完成工作任务。下面介绍几种全地形车在各种路面情况下行驶的状态。石块路面 越障路面 沙地路面 爬坡路面（图3-2）各种路况情况1、 全地形车在通过石块路面时，履带会碾压通过石块路面。由于三角履带的导向轮比负重轮高，所以一般小的障碍物都可以碾压通过。2、 全地形车在通过障碍路面时，导向轮会先爬上障碍物。拉动履带会在使负重轮再爬上障碍物。3、 全地形车在通过沙地路面时，履带会稍稍陷入地面。但是三角履带的导向轮会一直在地面水平线以上，保证车辆的通过性能。四、车身悬挂系统结构设计及受力分析全地形车的自身重量和在行驶时受到地面的冲击都由车身的悬架所承受，车架结构设计应在满足车辆使用要求的同时，也要达到轻量化的要求。4.1现在车身悬架的分类和组成部分 悬架的定义：悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，麦佛逊式悬架典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。 悬架的分类：（1） 独立悬架：独立悬架的车轴分成两段，每只车轮用螺旋弹簧独立地安装在车架(或车身)下面，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受波及，汽车的平稳性和舒适性好。但这种悬架构造较复杂，承载力小。现代轿车前后悬架大都采用了独立悬架，并已成为一种发展趋势。（2） 非独立悬架：非独立悬架的车轮装在一根整体车轴的两端，当一边车轮跳动时，影响另一侧车轮也作相应的跳动，使整个车身振动或倾斜，汽车的平稳性和舒适性较差，但由于构造较简单，承载力大，目前仍有部分轿车的后悬架采用这种型式。 本设计使用的悬架采用独立悬架，并且采用的是目前最为广泛的麦弗逊式车身悬架。独立悬架除了麦弗逊悬架以外还有烛式悬架，连杆式悬架等。下面将说明独立悬架与非独立悬架两种悬架的主要区别。（图4-1）独立悬架与非独立悬架的区别非独立悬挂系统车轮连同车桥一起通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身的下面，左右两车轮是无法单独跳动的，车身的倾斜和震动会非常大，是无法满足全地形车进行越野、跨障碍的行驶条件的。独立悬挂系统是每一侧的车轮都是单独地通过弹性悬挂系统悬挂在车架或车身下面的，左右车轮单独跳动，互不相干，能减小车身的倾斜和震动。悬架的组成部分：（1）减震器功能: 减振器是产生阻尼力的主要元件,其作用是迅速衰减汽车的振动,改善汽车的行驶平顺性,增强车轮和地面的附着力.另外,减振器能够降低车身部分的动载荷,延长汽车的使用寿命.目前在汽车上广泛使用的减振器主要是筒式液力减振器,其结构可分为双筒式,单筒充气式和双筒充气式三种。工作原理:在车轮上下跳过程中，减振器活塞在工作腔内往复运动，使减振器液体通过活塞上的节流孔，由于液体有一定的粘性和液体通过节流孔时与孔壁间产生摩擦，使动能转化成热能散发到空气中，从而达到衰减振动功能。（2）弹性元件功能:支撑垂直载荷,缓和和抑止不平路面引起的振动和冲击.弹性元件主要有钢板弹簧,螺旋弹簧,扭杆弹簧,空气弹簧和橡胶弹簧等。原理:用具有弹性较高材料制成的零件，在车轮受到大的冲击时，动能转化为弹性势能储存起来，在车轮下跳或回复原行驶状态时释放出来。（3）导向机构导向机构的作用是传递力和力矩,同时兼起导向作用。在汽车的行驶过程当中,能够控制车轮的运动轨迹。4.2、麦弗逊悬架及运行原理麦弗逊悬架:关于麦弗逊悬架，其实是在1924年一位名叫麦弗逊的设计师的杰作。麦弗逊在1924年加入了通用汽车公司的工程中心。30年代，通用的雪佛兰分部想设计一种真正的小型汽车，总设计师就是麦弗逊。麦弗逊一改当时盛行的板簧与扭杆弹簧的前悬架方式，创造性地将减振器和螺旋弹簧组合在一起，装在前轴上。实践证明这种悬架形式的构造简单，占用空间小，而且操纵性很好。后来，麦弗逊跳槽到福特，1950年福特在英国的子公司生产的两款车，是世界上首次使用麦弗逊悬架的商品车。麦弗逊悬架由于构造简单，性能优越的缘故，被行家誉为经典的设计。（图4-2）典型麦弗逊悬架 运动原理（参考下图）：麦弗逊悬架在车辆行驶时，悬架沿着摆动的主销轴线摆动，减震支柱上端安装面用螺栓和弹性垫圈与车身连接，减震支柱的下端安装在转向节上，转向节和摆臂通过球铰链固定在一起，车辆在行驶和转向时，受到的侧向力和冲击载荷一部分通过转向节传递给摆臂，另大部分传递给减震支柱，减震支柱通过减震弹簧吸收冲击和振动。1.摆臂 2.车轮 3.转向节 4.减震支柱 5.车身主体 6.减震弹簧（图4-3）麦弗逊悬架结构 车辆转弯时，外侧车轮和内侧车轮的转速是不同的，因此需要用到差速器来进行差速转向。车辆两边的车轮有转速差后，会通过转向节旋转。转向时车辆由于自重的惯性会产生离心力，在悬架上会表现成侧向力。此时减震支柱和减震弹簧会起到缓和侧向力的作用。比如：车辆右转时，车身会向左倾斜，车内人员会有向外甩的感觉。此时左边的减震支柱会受压，右边的减震支柱会受拉，通过减震弹簧的作用可以有效缓解车身倾斜的现象。（图4-4）车辆转向示意图4.3 车身悬架的受力分析 麦弗逊悬架在车辆行驶时主要受到两种载荷： （1）静载荷:车辆在静止的时候悬架主要受到车辆自重造成的载荷。 在进行静载荷分析的时候，可以将减震支柱、履带轮、连接杆三者看成一个整体单独进行受力分析： 静止时车辆处于平衡状态，此时车辆全重压在减震支柱上。减震支柱受力F1，连接杆上受到拉力F2，履带受到来自地面的反作用力F3。根据物体平衡的状态得出平衡方程： ：-cos80F1+F2=0 ：-sin80F1+F3=0 带入数值：F3为车重，F3=40KN 由F3可得出F1、F2 F1=40.61KN F2=7.047KN （2）动载荷：车辆在行驶过程中，悬架不仅承受静载荷不断变化产生的动载荷，还要承受驱动力、转向侧向力等引起的力和力矩。下面分析车在动载荷下的受力情况： 研究动载荷需要引入的物理量：-车辆转向时，履带与地面的摩擦产生的 侧向反作用力-减震支柱受到的径向力-履带与地面的摩擦系数，参数取0.70-转向时连接杆倾斜的角度S-车辆转弯时减震支柱会向外发生的位移平衡方程： ： ： ：带入参数：F3=40KN，F1=40.61KN，F2=7.04KN，=5得出：Fs=10.08KN，FA=13.44KN根据已知计算结果对减震支柱做有限元分析，结果如下图:（图4-5）减震支柱分析结果：最大应力=347MPa 受力导致最大位移=81.31mm 最大线应变=3.493102mm五、差速器原理及分析 5.1差速器的组成结构及工作原理 差速器：汽车差速器是能够使左、右(或前、后)驱动轮实现以不同转速转动的机构。主要由左右齿轮半轴、2个行星齿轮及齿轮架和机架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。在四轮驱动时，为了驱动四个车轮，必须将所有的车轮连接起来，如果将四个车轮机械连接在一起，汽车在曲线行驶的时候就不能以相同的速度旋转，为了能让汽车曲线行驶旋转速度基本一致性，这时需要加入中间差速器用以调整前后轮的转速差。（图5-1）差速器结构图组成结构：差速器主要由输入轴及输入齿轮、左右输出半轴，四个行星锥齿轮，从动齿轮组成。左右半轴通过万向联轴器分别连接左右两边车轮，输入轴由传动轴做转向输入。工作原理：当车辆直线行驶时，左、右两边这轴的转速是相同的，此时差速器是平衡的，两个行星轮只会自转，不发生公转，从动齿轮也不会转动，但是当车辆转弯时，输入轴转动，带动从动齿轮转动，此时差速器也不再处于平衡状态，上下两行星轮会发生公转，导致左右半轴齿轮的转速不同，出现转速差，从而达到转向的目的。5.2 差速器的传动比计算及受力分析5.2.1 差速器中的转矩分配计算 差速器中齿轮组的总传动比i=3.2。 输入转矩为=0.965403.2=1658 （1）当车辆直行，左右两驱动车轴无差速情况时 发动机将转矩通过变速器传递给差速器，再由差速器将转矩平均分配给左右两车轴，此时差速器的行星轮只发送生公转，而不会自转。两行星轮是完全相同对称的，并且两半轴齿轮也是相同的，所以差速器会将转矩平均的分配给左右两驱动半轴。 （2）当车辆转向，左右两驱动车轴有差速情况时 差速器左右输出轴有转速差时，引入物理量转矩比S，即较高转矩车轴的转矩与较高转矩车轴的转矩之比。 （S为一常数，一般去S=1.3） 求解上式可得：938；7205.2.2 差速器齿轮的基本参数的选择及计算（1） 行星轮的个数n行星轮的个数一般都是根据载荷来选择，本文讨论的差速器只是给轻载的全地形车使用，因此行星轮的个数取n=2。（2）齿轮球面半径和节锥距的确定行星齿轮的背面的球面半径决定了圆锥行星齿轮差速器的结构尺寸，它就是行星齿轮的安装尺寸，实际上反应了差速器节锥距的大小和承载能力。球面半径可按如下的经验公式确定： mm 式中：行星齿轮球面半径系数，可取2.53.0，这里取最小值=3.0（本文差速器采用2个行星齿轮）。差速器计算转矩根据上式=3.0=35.51mm，取整后=35mm。节锥距=0.98，=34.80mm（3） 差速器圆锥齿轮齿数及半轴齿轮节圆直径的初步确定 全地形小车的差速器的齿轮要求不高，可以先选取行星轮齿数=17，左右半轴齿轮齿数=24，与的齿数比为1.41，两半轴齿轮齿数和也可被行星轮个数n整除，满足安装要求。 首先初步求出行星齿轮节锥角与半轴齿轮的节锥角：=35.29 =54.67 计算模数m：=2.36 查表得m=2.5 节圆直径：d1=m=2.517=42.5mm；d2=m=2.524=60mm差速器的锥齿轮采用22.3的压力角，齿高系数为0.8。最小齿数可减少到17，并且在小齿轮（行星齿轮）齿顶不变尖的条件下，还可以由切向修正加大半轴齿轮的齿厚，从而使行星齿轮与半轴齿轮趋于等强度。（4）行星轮齿轮轴直径及支撑长度L 行星轮齿轮轴直径=17.90mm 取整为18mm 支撑长度L=1.1=19.8mm 取整L=20mm全地形车差速器齿轮最终参数如下：表2 差速器齿轮参数表序号参数名数值1模数m2.52行星轮齿数173半轴齿轮齿数244压力角22.35齿高系数0.86行星轮节圆直径d142.5mm7半轴齿轮节圆直径d260mm8行星轮个数n29行星轮齿轮轴直径18mm10支撑长度L20mm六、变速器原理及分析6.1 变速器的分析变速器是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，它能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比。变速器由变速传动机构和操纵机构组成，有些汽车还有动力输出机构。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和同步器等。本文采用最广泛的滑移齿变速器。在变速箱内，结构不仅要紧凑，还要非常合理。中心距的分布很重要，由于中心距的大小是直接影响变速箱的结构紧凑性，所以在保证传递发动机最大转矩、齿轮足够强度的情况下，要合理的布置。变速结果要求： 低速档要求达到车速10km/h 中速挡要求达到车速35km/h 高速挡要求达到车速60km/h 倒车档要求达到车速10km/h6.2 变速器的各速度档的分配设计6.2.1 确认各级速度档要求的传动比根据全地形车的运行示意图可知，发动机的输出轴通过联轴器直接连接变速器的输入轴。所以发动机的最大输出转速即为变速器的输入转速由于在变速器输出后还需经过差速器分配转矩和转速，差速器的传动比为i=3.2。而各个速度档所需的传动比是不同的，根据三角履带的主动轮直径d=305mm，可得出经差速器分配的左右半轴的转速。（图6-1）变速器结构示意图由于在变速器输出后还需经过差速器分配转矩和转速，差速器的传动比为=3.2。而各个速度档所需的传动比是不同的，根据三角履带的主动轮直径d=305mm，可得出经差速器分配的左右半轴的转速：低速挡：中速挡：高速挡：倒车挡：由最终的转速和差速器的传动比可以推导出变速器各速度档的传动比：低速挡：中速挡：高速挡：倒车挡：6.2.2 根据各级传动比分配各齿轮的齿数在分配各齿轮的齿数之前，先确定Z1和Z21的齿数，因为这两齿轮在变速器系统中是一直啮合的。初选Z1=20，Z21=26；模数m=2.5；初选中心距可利用经验公式： Tk-变速箱的齿轮所传递的转矩（） K-轴距系数，通常为17至21（1） 确认低速挡的各级齿轮齿数 低速挡中的需要的各级齿轮为：Z1，,Z21，Z23，Z33。根据传动比；可推算出；根据齿数和，可推算出； 计算可得：。（2） 确认中速挡的各级齿轮齿数 中速挡中的需要的各级齿轮为：Z1，,Z21，Z22，Z32。根据传动比；可推算出；根据齿数和，可推算出; 计算可得：。（3） 确认高速挡的各级齿轮齿数 高速挡中的需要的各级齿轮为：Z1，,Z21，Z31。根据传动比；可直接得出Z31=26。（4） 确认倒车挡的各级齿轮齿数 倒车挡中的需要的各级齿轮为：Z1，Z21，Z24，Z惰轮，Z34。通常的情况下，倒车档和低速档选用的是同一个模数m，且齿数大致相同，这里将直接选取Z24=17，Z惰轮=17，Z34=102。6.3 变速器的轴的轴径设计 本文由于设计的是用于农业用途的全地形车，并非越野型的全地形车。所以设计本车的发动机最大扭矩Tb=140 （1）输入轴 输入轴由于直接通过联轴器与发动机相连接，所以输入轴的最大转矩即为发动机的最大输出扭矩140。此时可按照最大扭矩来确定最小轴距。 其中：轴材料采用40Cr材料，根据机械设计课本表15-3可取：A0=97。P=100KW，n=2500r/min。 =33.34mm 取整d1min=34mm （2）中间轴 中间轴最小轴径d2min可用上诉公式求得：A0=97。P=100KW，n=1086r/min。 =43.80mm 取整d2min=44mm （3）高速轴 高速轴最小轴径d3min可用上诉公式求得：A0=97。P=100KW，n=881r/min。 =46.98mm 取整d3min=48mm七、传动轴的设计与校核7.1 传动轴的定义 万向传动轴一般是由万向节、传动轴和中间支承组成。主要用于在工作过程中相对位置不确定的场合。伸缩套能自动调节变速器与驱动桥之间距离的变化。万向节是保证变速器输出轴与驱动桥输入轴两轴线夹角的变化，并实现两轴的等角速传动。一般万向节由十字轴、十字轴承和凸缘叉等组成。传动轴是一个高转速、少支承的旋转体，在不断改变的两根轴间传递转矩和旋转运动。传动轴是由轴管、伸缩套和万向节组成，因此它的动平衡是至关重要的。一般传动轴在出厂前都要进行动平衡试验，并在平衡机上进行了调整。因此，一组传动轴是配套出厂的，在使用中就应特别注意。基本要求：1、 保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。2、 保证所连接两轴尽可能等速运转。3、 由于万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应在允许范围内。4、 传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等。7.2 传动轴的设计及校核7.2.1 传动轴的载荷 当全地形车以最低速度10kw/h行驶时，车的牵引力最大。此时传动轴上的转矩最大。转速n=600r/min 根据发动机的输出功率T（发动机的功率一般在80kW至100kW）计算出传动轴上的最大转矩=1597.2.2 传动轴的最小轴径确认由于是传动轴，已知最大输入转矩，可以得知轴上扭矩=。此时可按照最大扭矩来确定最小轴距。 先估算传动轴直径计算系数7 确定最小轴距 取整后 此时是在最大扭矩下的最小轴径，但是仍不满足使用要求。满足使用要求必须给予安全系数，取1.2。那么最终设计的最小轴径是7.2.3 传动轴的强度校核 对上节确定的最小轴径d进行江都校核，首先计算出传动轴的抗扭截面系数W危险截面的最大扭应力为： 首选传动轴的材料为45号钢，调质处理，由机械设计课本查得45号钢的需用抗扭应力，满足需用应力的要求 将校核完成的传动轴进行有限元分析，得出结果如下图： （图7-1）传动轴有限元分析图 分析结果： 最大应力：=15.34MPa 最大形变位移：S=2.736mm 最大线应变：mm 从有限元分析结果可看出，传动轴受应力最大处在传动轴的两端，所受最大应力完全满足材料的使用要求。总结本文介绍了全地形车行走系统研究课题来源与背景，并对全地形车国内外发展状况进行了总结与介绍。阐明了全地形车行走系统研究的理论意义与现实意义；并用solidworks绘制了全地形车行走悬架系统三维模型并对其结构组成进行了具体介绍。 本文主要论述了全地形车的几个方面：悬挂系统，执行系统，传动系统以及对全地形车的发展前景进行了论述。尤其对于悬挂和执行部分，悬挂采用当前最科学的麦弗逊悬架，执行部分采用目前较先进的三角履带。这两者在当今都是在汽车界内的主研究对象。由于个人的知识水平、设计经验以及时间等各方面原因，对行驶环境非常复杂的全地形车悬架系统及执行系统所作的研宄学习仍不够全面，仍需进行进一步的深入研宄。 通过对全地形车与普通汽车在相同路面条件下跨越壕沟对比分析可知，全地形车悬挂系统受力状况要比普通汽车悬挂系统受力好，整车舒适性得到了极大的提高。从长远角度来看，全地形车的悬挂系统可以使用的更久。 本文对全地形车样车所的做相关研究，今后希望可以将仿真结果与理论计算结果进行对比分析，进一步验证理论计算与仿真结果的正确性，修正仿真模型。为今后全地形车系列项目提供有利参考依据。 致谢： 本篇论文“全地形小车概念设计”是在导师张华的悉心指导下完成的。论文制作期间，张老师学识渊博、经验丰富，而且治学严谨、平易近人，不仅在学术科研上对我言传身教并给予我全面的支持，在日常的生活中，李老师也时刻关心着我，帮助我解决所遇到的问题和困难。在本篇论文的选题、编写直至定稿的整个过程中，张老师都孜孜不倦的对我悉心的指导，帮助我分析问题、解决问题。张老师这段时间对我的恩情无以言表，在日后的学习生活中，必定谨记张老师对我敦敦教诲，积极进取，以不辜负张老师对我的期望。值此论文完成之际，向导师致以最诚挚的谢意和最美好的祝福！参考文献 【1】 左鹏.全地形铰接履带车行走系统研究D 吉林大学：2012.6 【2】 范长胜.全地形车电动助力转向特性及控制系统的研究D 东北林业大学：2013.12 【3】 王羽.中国全地形车行业正快速走向繁荣访中国全地形车联盟秘书长J ：2016.3 【4】 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Is a new industry, in recent years, it has been sustained development in our country. And in recent years, the country has also set up a whole terrain car Union, Chinas all terrain vehicles are moving towards prosperity. All terrain vehicles are characterized by better performance than ordinary vehicles through the character, more flexible and flexible, can be in a variety of complex terrain, road conditions in the case of poor travel. For example: the sand, snow, muddy road.The suspension system determines the walking ability and maneuverability