具有差速与锁止作用的扩展传动机构设计
具有差速与锁止作用的扩展传动机构设计[20200408212014]
摘 要
一种由直流电机、减速器、差速器和丝杆副组成的双向扩展车厢传动机构，应用于拖挂式房车。其结构特征在于：驱动电机输出轴法兰与单级主减速器凸缘固连；差速器壳体与从动锥齿轮及行星齿轮轴连接，组成行星架，成为主动件；两侧半轴齿轮为从动件，并通过花键把转矩传递给旋向相反的左、右丝杠，以带动固定于扩展车厢腹板的丝杠螺母，实现反向同时收扩。本设计的亮点是，左右丝杠轴承透盖上各设计有4个均布的锁槽，丝杠副外伸轴端各配有4个与锁槽匹配的锁爪滑件；由自锁钢球、复位弹簧、锁止杆组成的操纵机构方便地移动锁爪滑件，并经轴端方身定位且可靠锁止。基于差速原理和运动特性方程的分析，本设计具有如下功能和优点，能实现两侧车厢的同时收扩；锁止时，可实现单侧的扩收；两侧扩收阻力不同时，不影响扩收过程，可避免电机的过载运行或烧损；在行驶过程中，两侧同时锁止，可避免因路况颠簸而引起的扩展车厢与车厢基座之间的微振动和微滑移等。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:扩展机构丝杠副差速锁止
目 录
1.引言 1
1.1国内外房车发展现状 2
1.2拖挂式房车介绍 3
1.3拖挂式扩展房车的作用 5
2.扩展动力机构设计要求及方案 6
2.1设计要求 6
2.2 设计方案的拟定 6
2.3 设计方案的实施 7
3.扩展动力机构总体结构设计 10
3.1设计要点 10
3.2总体结构设计内容 10
4.原动力及方案的选择 12
4.1选择直流电机类型 12
4.2车厢的扩展速度 12
4.2.1传动效率的初步确定 12
4.2.2摩擦系数的确定 13
4.2.3收扩速度的计算 13
4.3电机的选型 13
4.4车厢扩收时间的计算 14
5.减速器及差速器的选用 15
5.1 减速器及差速器结构简介 15
5.1.1减速器 15
5.1.2减速器的种类 15
5.2差速器结构以及原理 17
5.2.1差速器的作用 18
5.2.2差速器的差速原理 18
5.3扩展运动简析 19
5.3.1动力传递线路 19
5.3.2扩展过程简析 19
6.差速锁止机构设计 21
6.1差速器运动特性方程推论 21
6.2差速器扭矩特性 21
6.3差速锁止机构设计 22
6.3.1锁止机构方案 22
6.3.2锁止机构简介 23
6.3.3锁止机构工作过程 23
6.3.4锁止机构中弹簧设计计算 24
7.丝杠的设计 26
7.1丝杆轴的设计 27
7.1.1初算轴的最小轴径 28
7.2丝杆的强度计算 29
8.安装连接概述 30
9.结语 31
参考文献 33
致谢 34
1.引言
本课题属于专用汽车技术领域，涉及的是一种房车双向扩展车厢传动机构的设计；该扩展传动机构具有差速与锁止的作用。本设计主要解决了以下三个方面技术问题：一是通过左右丝杆副传动机构，实现了两侧车厢的同时展开或者收缩；二是利用主减速器和差速器实现了减速增矩，避免了一侧卡死或受阻而造成的电机损坏；三是利用差速器的锁止作
用，方便地实现了房车的单侧收扩，扩大了房车对区域环境的适用范围。
本课题的技术背景：众所周知，汽车行驶时，除了限速，还得限宽、限高等。根据交通部《超限运输车辆行驶公路管理规定》，汽车行驶时的宽度则不超过2.5m，高度一般不超过4m。车辆的限宽和限高和车辆的性质、轴数、轮胎数有关，而与车辆所行驶的公路性质无关；车辆的限高和限宽，不仅能提高汽车行驶的安全性，保证了汽车的通过性；但同时限制了许多特殊用途汽车的结构和功能，于是各种特种或专用车辆应运而生。
如上世纪五十年代，美国、英国等国都已经在积极地研制和生产向两侧扩展的军用车辆，并专门命名为方舱。方舱是外形类似于集装箱，可以用卡车、火车运输或直接改装于汽车上的但又不同于集装箱的一种舱体；它具有利用率高，灵活性好，通用性强，运输方式，易于维修，在恶劣的气候下可提供良好的内部工作环境的独特优势，在现代化战争中具有不可低估的重要作用。世界发达国家军队的集装箱、军用厢式车和方舱向着标准化、系列化、通用化、模块化发展，由三者组成的大型机动组合保障单元已形成了整体配套、普及应用的趋势[1]。
在我国，方舱研制工作起步较晚，到七十年代中期之后国内才有少数专业刊物开始报道。 近几年随着人们物质生活水平的提高和旅游业的发展而迅速崛起的与大自然零距离接触的房车产业，在很多技术上应用了军用方舱的技术成果，从车厢与底盘连接技术、车厢的扩展技术到车厢的结构材料等，这些技术促进了房车产业的发展，同时也促进了旅游业的发展，给人们的生活带来了更便利的交通工具和更舒适的旅游空间，提高了人们的物质文化生活水平。现在的房车是在汽车二类底盘上改装的自行式房车或在大客车车身基础上改装的可扩展式房车[2]。
可见，伴随着世界和平的到来和经济的发展，商用、民用等特殊用途车辆的产研方兴未艾。
如前所述，现在的房车是在汽车二类底盘上改装的自行式房车或是在客车车身基础上改装的可扩展式房车。房车形式多样，而本课题涉及的房车是以挂车的车厢作为载体即拖挂房车。当所述的房车到达目的地后，车厢可左右双向扩展，构成一个较大的空间，满足旅游家居、野外作业和生活的需要；而一旦准备驱往另一目的地，则车厢收缩，避免了汽车的超宽行驶。
如图1-1所示，所谓的房车双向扩展车厢是一种可左右扩展的厢体；包括车载且固定的长方体状的主车厢体2及可扩展车厢体1。其特征在于：所述主车厢包括上车厢板、下车厢板、前车厢板和后车厢板，左右两侧各有一个矩形扩展口，两个矩形扩展口各与一个可扩展车厢体配接；左右扩展的车厢体与主车厢体形成抽拉式移动结构[3]。
图1-1 房车双向扩展车厢
本课题研究的具有差速与锁止作用的房车双向扩展车厢的传动机构设计就是在国内外可扩展式拖挂房车的启发下，结合我国公路管理规定而拟定的。
1.1国内外房车发展现状
在欧美发达国家，每到周末休假公路上的旅行车就络绎不绝，这已经成为现代休闲生活方式的另一种体现。1920年期间，一些人在T型底盘上把木结构的简易房加在上面。到1930年，房车借用飞机的结构设计，把舒适的床、方便的厨房、供电系统和供水系统安装在车上。二战结束后，由于美国发达的公路系统，房车工业得到了迅猛发展。至1950年，从小型的DIY（注：自助的）拖挂式房车到豪华的30英尺长的拖挂式房车两者都走向成熟[4]。
如图1-2所示为一种休闲旅游用房车。美国有大概9％一10％的家庭房车拥有率，随着社会的发展这个数字还在继续增加，个人购买在数量上要多于租赁人群的数量。纵观国外，主要生产的四大类房车为：自行式、拖挂式、半拖挂式和特种用途房车。
图1-2 休闲旅游用房车
在中国，RV生产与销售都还处于刚刚起步的阶段，但是房车在我国发展空间很大，因为我国人口基数庞大，因此随着社会的发展，对房车的需求势必也会只增不减。如中天高科特种车辆有限公司是国内重要的房车生产商之一，其在房车的产销体系比较健全。在全国范围内布配有31家专业维修站和419家特约维修店。该公司自主投资成立了房车旅游俱乐部“神州之旅”，其经营理念是在未来的5年内，使其房车营地遍布国内的主要旅游景点，并最终发展成为我国的“房车王”。?
综观国内房车市场，房车制造厂商有限，但是代表性的还是有的，比如北京天坛客车厂生产的房车，它是再轻卡的基础上改装而成的，用玻璃钢做车身，最多可容纳6个人的就寝；还有中汽专用车公司生产的在17座短头轻卡的基础上改装的房车，动力强劲；最具有代表性的就是黄河经济协作区联合发展集团山西总公司，它们公司自主研制的旅行房车采用HFC6700KY客车的底盘，借鉴了奔驰等知名露营车结构上的优点，结合国内道路的实际情况，采用CA–4113发动机作为动力。使得该车在平顺性，制动性和动力转向上有独特的优势。其他的房车生产厂商规模相对较小，这里就不一一列举。
摘 要
一种由直流电机、减速器、差速器和丝杆副组成的双向扩展车厢传动机构，应用于拖挂式房车。其结构特征在于：驱动电机输出轴法兰与单级主减速器凸缘固连；差速器壳体与从动锥齿轮及行星齿轮轴连接，组成行星架，成为主动件；两侧半轴齿轮为从动件，并通过花键把转矩传递给旋向相反的左、右丝杠，以带动固定于扩展车厢腹板的丝杠螺母，实现反向同时收扩。本设计的亮点是，左右丝杠轴承透盖上各设计有4个均布的锁槽，丝杠副外伸轴端各配有4个与锁槽匹配的锁爪滑件；由自锁钢球、复位弹簧、锁止杆组成的操纵机构方便地移动锁爪滑件，并经轴端方身定位且可靠锁止。基于差速原理和运动特性方程的分析，本设计具有如下功能和优点，能实现两侧车厢的同时收扩；锁止时，可实现单侧的扩收；两侧扩收阻力不同时，不影响扩收过程，可避免电机的过载运行或烧损；在行驶过程中，两侧同时锁止，可避免因路况颠簸而引起的扩展车厢与车厢基座之间的微振动和微滑移等。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:扩展机构丝杠副差速锁止
目 录
1.引言 1
1.1国内外房车发展现状 2
1.2拖挂式房车介绍 3
1.3拖挂式扩展房车的作用 5
2.扩展动力机构设计要求及方案 6
2.1设计要求 6
2.2 设计方案的拟定 6
2.3 设计方案的实施 7
3.扩展动力机构总体结构设计 10
3.1设计要点 10
3.2总体结构设计内容 10
4.原动力及方案的选择 12
4.1选择直流电机类型 12
4.2车厢的扩展速度 12
4.2.1传动效率的初步确定 12
4.2.2摩擦系数的确定 13
4.2.3收扩速度的计算 13
4.3电机的选型 13
4.4车厢扩收时间的计算 14
5.减速器及差速器的选用 15
5.1 减速器及差速器结构简介 15
5.1.1减速器 15
5.1.2减速器的种类 15
5.2差速器结构以及原理 17
5.2.1差速器的作用 18
5.2.2差速器的差速原理 18
5.3扩展运动简析 19
5.3.1动力传递线路 19
5.3.2扩展过程简析 19
6.差速锁止机构设计 21
6.1差速器运动特性方程推论 21
6.2差速器扭矩特性 21
6.3差速锁止机构设计 22
6.3.1锁止机构方案 22
6.3.2锁止机构简介 23
6.3.3锁止机构工作过程 23
6.3.4锁止机构中弹簧设计计算 24
7.丝杠的设计 26
7.1丝杆轴的设计 27
7.1.1初算轴的最小轴径 28
7.2丝杆的强度计算 29
8.安装连接概述 30
9.结语 31
参考文献 33
致谢 34
1.引言
本课题属于专用汽车技术领域，涉及的是一种房车双向扩展车厢传动机构的设计；该扩展传动机构具有差速与锁止的作用。本设计主要解决了以下三个方面技术问题：一是通过左右丝杆副传动机构，实现了两侧车厢的同时展开或者收缩；二是利用主减速器和差速器实现了减速增矩，避免了一侧卡死或受阻而造成的电机损坏；三是利用差速器的锁止作
用，方便地实现了房车的单侧收扩，扩大了房车对区域环境的适用范围。
本课题的技术背景：众所周知，汽车行驶时，除了限速，还得限宽、限高等。根据交通部《超限运输车辆行驶公路管理规定》，汽车行驶时的宽度则不超过2.5m，高度一般不超过4m。车辆的限宽和限高和车辆的性质、轴数、轮胎数有关，而与车辆所行驶的公路性质无关；车辆的限高和限宽，不仅能提高汽车行驶的安全性，保证了汽车的通过性；但同时限制了许多特殊用途汽车的结构和功能，于是各种特种或专用车辆应运而生。
如上世纪五十年代，美国、英国等国都已经在积极地研制和生产向两侧扩展的军用车辆，并专门命名为方舱。方舱是外形类似于集装箱，可以用卡车、火车运输或直接改装于汽车上的但又不同于集装箱的一种舱体；它具有利用率高，灵活性好，通用性强，运输方式，易于维修，在恶劣的气候下可提供良好的内部工作环境的独特优势，在现代化战争中具有不可低估的重要作用。世界发达国家军队的集装箱、军用厢式车和方舱向着标准化、系列化、通用化、模块化发展，由三者组成的大型机动组合保障单元已形成了整体配套、普及应用的趋势[1]。
在我国，方舱研制工作起步较晚，到七十年代中期之后国内才有少数专业刊物开始报道。 近几年随着人们物质生活水平的提高和旅游业的发展而迅速崛起的与大自然零距离接触的房车产业，在很多技术上应用了军用方舱的技术成果，从车厢与底盘连接技术、车厢的扩展技术到车厢的结构材料等，这些技术促进了房车产业的发展，同时也促进了旅游业的发展，给人们的生活带来了更便利的交通工具和更舒适的旅游空间，提高了人们的物质文化生活水平。现在的房车是在汽车二类底盘上改装的自行式房车或在大客车车身基础上改装的可扩展式房车[2]。
可见，伴随着世界和平的到来和经济的发展，商用、民用等特殊用途车辆的产研方兴未艾。
如前所述，现在的房车是在汽车二类底盘上改装的自行式房车或是在客车车身基础上改装的可扩展式房车。房车形式多样，而本课题涉及的房车是以挂车的车厢作为载体即拖挂房车。当所述的房车到达目的地后，车厢可左右双向扩展，构成一个较大的空间，满足旅游家居、野外作业和生活的需要；而一旦准备驱往另一目的地，则车厢收缩，避免了汽车的超宽行驶。
如图1-1所示，所谓的房车双向扩展车厢是一种可左右扩展的厢体；包括车载且固定的长方体状的主车厢体2及可扩展车厢体1。其特征在于：所述主车厢包括上车厢板、下车厢板、前车厢板和后车厢板，左右两侧各有一个矩形扩展口，两个矩形扩展口各与一个可扩展车厢体配接；左右扩展的车厢体与主车厢体形成抽拉式移动结构[3]。
图1-1 房车双向扩展车厢
本课题研究的具有差速与锁止作用的房车双向扩展车厢的传动机构设计就是在国内外可扩展式拖挂房车的启发下，结合我国公路管理规定而拟定的。
1.1国内外房车发展现状
在欧美发达国家，每到周末休假公路上的旅行车就络绎不绝，这已经成为现代休闲生活方式的另一种体现。1920年期间，一些人在T型底盘上把木结构的简易房加在上面。到1930年，房车借用飞机的结构设计，把舒适的床、方便的厨房、供电系统和供水系统安装在车上。二战结束后，由于美国发达的公路系统，房车工业得到了迅猛发展。至1950年，从小型的DIY（注：自助的）拖挂式房车到豪华的30英尺长的拖挂式房车两者都走向成熟[4]。
如图1-2所示为一种休闲旅游用房车。美国有大概9％一10％的家庭房车拥有率，随着社会的发展这个数字还在继续增加，个人购买在数量上要多于租赁人群的数量。纵观国外，主要生产的四大类房车为：自行式、拖挂式、半拖挂式和特种用途房车。
图1-2 休闲旅游用房车
在中国，RV生产与销售都还处于刚刚起步的阶段，但是房车在我国发展空间很大，因为我国人口基数庞大，因此随着社会的发展，对房车的需求势必也会只增不减。如中天高科特种车辆有限公司是国内重要的房车生产商之一，其在房车的产销体系比较健全。在全国范围内布配有31家专业维修站和419家特约维修店。该公司自主投资成立了房车旅游俱乐部“神州之旅”，其经营理念是在未来的5年内，使其房车营地遍布国内的主要旅游景点，并最终发展成为我国的“房车王”。?
综观国内房车市场，房车制造厂商有限，但是代表性的还是有的，比如北京天坛客车厂生产的房车，它是再轻卡的基础上改装而成的，用玻璃钢做车身，最多可容纳6个人的就寝；还有中汽专用车公司生产的在17座短头轻卡的基础上改装的房车，动力强劲；最具有代表性的就是黄河经济协作区联合发展集团山西总公司，它们公司自主研制的旅行房车采用HFC6700KY客车的底盘，借鉴了奔驰等知名露营车结构上的优点，结合国内道路的实际情况，采用CA–4113发动机作为动力。使得该车在平顺性，制动性和动力转向上有独特的优势。其他的房车生产厂商规模相对较小，这里就不一一列举。
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