【文章內容簡介】 所以，預選的最小軸徑 15mm? 滿足要求 。 轉向系統(tǒng)設計 ①轉向系統(tǒng)的作用意義 轉向系統(tǒng)是代步車的核心系統(tǒng)之一，對代步車的主要控制就是車輛的轉向。轉向系統(tǒng)是實現(xiàn)小車功能不可缺少的系統(tǒng)之一。因此在設計轉向系統(tǒng)時必須要對轉向系統(tǒng)的一些功能進行限制，例如對車輛最大轉向角的控制范圍，對載重和車體重量的控制等。 ②轉向系統(tǒng)的方案選擇 考慮到我們的代步小車的車速限制范圍為 30km/h，車輛載人總重僅有 150kg，為操作方便我們完全可以使用把式操作轉向系統(tǒng)結構，在雙輪車的單輪轉向系統(tǒng)基礎上加以改進，實現(xiàn)四輪小車 的前輪雙輪轉向控制。 ③轉向系統(tǒng)的結構設計 為實現(xiàn)轉向系統(tǒng)的操作和安全性及穩(wěn)定性要求，轉向系統(tǒng)的結構主要設計為以下主要部件組成： （ 1）車把 直線式車把加工制造方便，便于安裝供電系統(tǒng)的控制開關，因此我們使用直線車把作為代步車的車把， 該零件的材料為 45 鋼，毛坯為鍛件，由于 45 鋼有良好的切削加工性，加工時不會出現(xiàn)難加工現(xiàn)象。模鍛毛坯表面光滑，余量分部均勻，不會產生打刀現(xiàn)象，由于毛坯是鍛件，在加工前應經正火處理改善加工性能后再進行加工。 加工完畢后在外層鍍鉻防銹 ，使 零件不易被刮出劃痕。如下圖所示： 圖 車把的中間部位用于與轉向軸的安裝定位 （ 2）轉向軸 轉向軸是實現(xiàn)轉向的核心部件之一，主要用于傳遞轉動扭矩 ， 不僅節(jié)約空間，而且提高了轉向系統(tǒng)的穩(wěn)定性，更便于安裝。材料選擇上可選 45 鋼。 零件的熱處理要求為調質處理 。 圖 轉向 軸 轉向軸的兩個端孔分別用于軸與車把的定位和轉向軸與轉向器的定位。軸的中間部分要用定位套筒固定在車體上，因此該軸很長。 （ 3） 軸定位組合件 將轉向軸固定在車底盤上的部件，上套筒和下壓板之間為車底盤，采用 4跟螺栓將定位組合件連同穿過組合件套筒的軸固定在車底盤上，保證車底板 與車把桿最低點的垂直距離為 120mm，方便操作者站立操作。 該零件的材料為 鑄鐵 ，毛坯為 鑄 件 。如下圖所示： 圖 上套桶 圖 下壓板 上套筒的 4 條肋板保證套筒與底板之間的定位剛度。 （ 4）轉向器 轉向器是實現(xiàn)系統(tǒng)轉向的核心部件之一，主要作用是將轉向軸的旋轉運動轉變?yōu)檗D向拉桿的橫向移動。 該部件材料要選 45 鋼，制造方法為鍛造，以保證零件的機械性能。與轉向軸連接部分的套筒內部要求較小的粗糙度值， 一般在 以下。在與轉向拉桿的接觸部分因受摩擦力，因此表面粗糙度要求很高。不超過 。如下圖所示 ： 圖 轉向器 長方體兩端孔用于轉向器與轉向拉桿的定位，套上兩孔用于與轉向軸的定位。套上的兩根突出的圓柱桿用于限制轉向系統(tǒng)的最大轉角不超過 45 度，與下壓板反面的四根援助限位體配合完成角度的限位。 在正常轉動范圍內，車輛可以自由轉向，當轉向到達 45 度，套上的圓柱桿就會接觸下壓板底部的限位體，使車輛不能再有更大幅度的轉向，以保證車輛行駛過程中轉向的安全。下壓板底部的限位體如下圖 所示： 圖 下壓板限位體 （ 5）轉向拉桿 轉向拉桿是轉向系統(tǒng)轉向的直接工作者，作用是將橫向位移轉換為車輪盤的旋轉運動。 材料為 45 鋼，制造方式為鍛造。以保證拉桿的力學性能。轉向拉桿成對使用才能達到轉向的目的。 拉桿的安裝螺栓松緊要適度，保證拉桿能自由轉動。制造完畢，要對拉桿的桿部進行噴漆等防銹處理。如下圖所示： 圖 轉向拉桿 （ 6）輪盤 輪盤是轉向系統(tǒng)實現(xiàn)轉向最后一個環(huán)節(jié)的部件，主要用于轉向的直接工作。輪盤不僅只是單一的轉向部件，還是安裝前車輪、實現(xiàn)車輪轉向系統(tǒng)、減震系統(tǒng)等與車體 連接的重要部件。材料選擇可以為鑄鐵 。輪盤的設計制造最主要的就是要保證各部分的連接強的 ，部件的各個部分都比較 厚大。如下圖所示：圖 與輪盤相垂直的軸為安裝車輪的軸，與輪盤相平行的軸為輪盤連接車體的示意軸，輪盤方條上的兩端孔為連接轉向拉桿的孔。輪盤方條在鑄造后要打磨，保證表面的粗糙度不大于 。輪盤連接車體的部分必須安裝減震機構，使車輛運行平穩(wěn)，乘坐舒適。 ④轉向系統(tǒng)的總裝配 裝配是轉向系統(tǒng)設計的最后環(huán)節(jié)。也是保證轉向系統(tǒng)工作的最關鍵環(huán)節(jié)。以上介紹的所有零件裝配在一起必須保證轉向系統(tǒng)能正常，平穩(wěn)的工作。因此要求其裝配定位精度不能有太大誤差，否則會產生噪音。轉配的所有連接環(huán)節(jié)，除軸定位組合件與底板之間的配合外，都需要潤 滑。轉配總圖如下圖 所示： 圖 總裝配圖 以上裝配為轉向系統(tǒng)的骨架裝配，在裝配的細節(jié)處理上還需要與之相匹配的配合部件 。 ⑤設計計算 小車的總重量為 200kg 為 2021N，小車最大加速度 a=輪軸的最大法向力為 Fa=2021N，最大切向力 NmaF ???? ，小車前進時轉軸的輸出功率 kwwvFp t 8 0360 ?????? 。根據(jù)后輪轉速與前輪轉速相同可知前輪轉速為 165r/min=。查表得 45 鋼的校核系數(shù) A0=上數(shù)據(jù)可得軸的最小直徑 mmnpAd ??。選取軸的最小直徑為 15mm 足以滿足軸的強度 和轉矩要求。后輪的載荷要比前輪大的多，前輪使用與后輪直徑相同的軸不僅能更好的滿足軸的力學性能需求，而且便于制造和裝配。但是在使用 45 鋼時要求對 45鋼作調制和表面滲碳處理，使軸的剛度更 高，使用壽命更長。 制動系統(tǒng)設計 制動器是保證車輛安全行駛的重要部件。它的作用是控制行駛中的車輛的車速，保證車輛以適當?shù)臏p速度降低車速，并在緊急 情況下，使車輛在最短的制動時間（或距離）內穩(wěn)定可靠地停止行駛。 在代步小車中所用的制動系統(tǒng)類似于摩托車上的制動系統(tǒng)。 ① 液壓盤式制動系統(tǒng)的結構和原理 它運用杠桿原理和帕斯卡定律，通過制動液將手柄制動力放大并傳遞到制動鉗活塞上，活塞推動摩擦襯片與隨車輪一起旋轉的制動盤相互摩擦而產生阻礙制動盤運動的力，即為制動力。該制動力通過制動盤傳遞到車輪，從而達到進 行制動的目的動力。制動器工作原理圖如圖 所示。 ② 設計計算 為保證制動器可靠 工作，要通過計算制動減速度和地面制動力來計算制動器的管路壓力、制動力距、制動液排量和工作行程。 （ 1）制動減速度和制動效率 現(xiàn)按摩托車制動性能試驗方法的要求，受試代步車在試驗區(qū)間至規(guī)定的初速度時進行緊急制動，直至停車，制動距離應滿足制動性能要求。為了計算方便通常設計摩托車施壓制動后為勻減速行駛。初速度為 0v （ km/h），制動距離為 0s （由相關國家標準可知為 5m），則滿足制動距離要求的最小減速度 0a 和制動效率 0e 分別為： 2 2200 0 30 6 . 9 5 /2 5 . 9 2 2 5 . 9 2 5va m ss? ? ??? (1) 00 ?? (2) 考慮到從發(fā)現(xiàn)障礙物到實施制動，其間經歷了反應時間，系統(tǒng)協(xié)調時間等因素，所以為了保證制動距離不超過規(guī)定性能要求，設計時按規(guī)定施加的制動力產生的制動減速度應比（ 1）式計算值大即： 10a ka? =(m/s2) (3) 式中為 1k 安全系數(shù)，通常 1k =～ 。 緩沖與減震系統(tǒng)的設計 緩沖與減震在任何車輛系統(tǒng)中都是重要的部分，它不僅能夠使騎乘者的騎乘更加舒適，而且由于現(xiàn)在的減震系統(tǒng)一般都裝有氣壓或液壓減震，使得車輛的行駛更加的安全，不易側翻。 ① 緩沖與減震系統(tǒng)的作用以及原理 在本次設計中，緩沖及減震器的工作原理圖如下圖 圖 ② 緩沖彈簧的設計計算 （ 1）初始條件的確定 已知： 車輛總重為 =150kgm總 車重 40m kg? 1）、最小工作載荷及最大工作載荷由 得： 平均分配到四組彈簧上，得： NP 490max ? 設車在行走過程中車輪不離開地面，取最小工作載荷為空載時的載荷的 60%，即NgP 3 5%604 0 k gm in ????總 ，平均分配到四組彈簧，得： NP ? 2）、確定工作行程： 車輪半徑為 R=125mm，取工作行程 H=40%R=50mm 3）、彈簧類別 ：確定彈簧類別為Ⅱ類。 4）、確定載荷性質：沖擊載荷。 5）、端部結構確定：兩端圈并緊并磨平。 6）、彈簧材料： 碳素彈簧鋼絲 C 級，取材料為 65Mn。 （ 2）、參數(shù)計算 1）、 m a x P 彈簧的最大工作載荷。 m a x m a x55 4 9 0 3 5 077P p N? ? ? ? 2）、 m in P 的最小工作載荷 m in m in55 5 8 .8 4 277P p N? ? ? ? 3）、 彈簧要求的剛度 m a x m inP 6 .1 6 / m mHPPN? ?? 4）、要求的工作極限載荷 外： j m a x1 .2 5 1 .2 5 3 5 0 4 3 7 .5P P N N? ? ? ? 5）、初選材料直徑 d及中徑 D（ mm），根據(jù) jP 、值，從機械設計手冊查表得： 表 類別 d（ mm） D（ mm） jP （ N） jh （ mm） dP （ N/mm） maxXD （ mm） TminD （ mm） 外簧 4 35 27 43 注： d 材料直徑 D 彈簧中徑 jP 極限工作載荷 jh 工作極限載荷下的單m a x 200 kg g 196 0PN? ? ?總150m kg?總圈變形量 dP 單圈剛度 maxXD 最大心軸直徑 TminD 最小套筒直徑 6）、最大工作載荷下 的變形量 mmPP HpH 50490 m inm a xm a xm a x ??????