【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 所以，預(yù)選的最小軸徑 15mm? 滿足要求 。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) ①轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用意義 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是代步車的核心系統(tǒng)之一，對(duì)代步車的主要控制就是車輛的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)小車功能不 可缺少的系統(tǒng)之一。因此在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)必須要對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一些功能進(jìn)行限制，例如對(duì)車輛最大轉(zhuǎn)向角的控制范圍，對(duì)載重和車體重量的控制等。 ②轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在雙輪車的單輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)四輪小車的前輪雙輪轉(zhuǎn)向控制。 ③轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操作和安全性及穩(wěn)定性要求，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)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(guān)，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(shí)不會(huì)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(huì)產(chǎn)生打刀現(xiàn)象，由于毛坯是鍛件，在加工前應(yīng)經(jīng)正火處理改善加工性能后再進(jìn)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(zhuǎn)向軸的安裝定位 （ 2）轉(zhuǎn)向軸 轉(zhuǎn)向軸是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的核心部件之一，主要用于傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩 ， 不僅節(jié)約空間，而且提高了轉(zhuǎn)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(diào)質(zhì)處理 。 圖 軸 轉(zhuǎn)向軸的兩個(gè)端孔分別用于軸與車把的定位和轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)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(zhǎng)。 （ 3） 軸定位組合件 將轉(zhuǎn)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(guò)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(diǎn)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 圖 上套筒的 4 條肋板保證套筒與底板之間 的定位剛度。 （ 4）轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向器是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向的核心部件之一，主要作用是將轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)向拉桿的橫向移動(dòng)。 該部件材料要選 45 鋼，制造方法為鍛造，以保證零件的機(jī)械性能。與轉(zhuǎn)向軸連接部分的套筒內(nèi)部要求較小的粗糙度值， 一般在 以下。在與轉(zhuǎn)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(guò) 。如下圖所示： 圖 長(zhǎng)方體兩端孔用于轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向拉桿的定位，套上兩孔用于與轉(zhuǎn)向軸的定位。套上的兩根突出的圓柱桿用于限制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)角不超過(guò) 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(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)，車輛可以自由轉(zhuǎn)向，當(dāng)轉(zhuǎn)向到達(dá) 45 度，套上的圓柱桿就會(huì)接觸下壓板底部的限位體，使車輛不能再有更大幅度的轉(zhuǎn)向，以保證車輛行駛過(guò)程中轉(zhuǎn)向的安全。下壓板底部的限位體如下圖 所示： 圖 （ 5）轉(zhuǎn)向拉桿 轉(zhuǎn)向拉桿是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向的直接工作者，作用是將橫向位移轉(zhuǎn)換為車輪盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 材料為 45 鋼，制造方式為鍛造。以保證拉桿的力學(xué)性能。轉(zhuǎn)向拉桿成對(duì)使用才能達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。 拉桿的安裝螺栓松緊要適度，保證拉桿能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。制造完畢，要對(duì)拉桿的桿部進(jìn)行噴漆等防銹處 理。如下圖所示： 圖 （ 6）輪盤 輪盤是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向最后一個(gè)環(huán)節(jié)的部件，主要用于轉(zhuǎn)向的直接工作。輪盤不僅只是單一的轉(zhuǎn)向部件，還是安裝前車輪、實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)制造最主要的就是要保證各部分的連接強(qiáng)的 ，部件的各個(gè)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(zhuǎn)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(jī)構(gòu)，使車輛運(yùn)行平穩(wěn)，乘坐舒適。 ④轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的總裝配 裝配是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后環(huán)節(jié)。也是保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以上介紹的所有零件裝配在一起必須保證轉(zhuǎn)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(huì)產(chǎn)生噪音。轉(zhuǎn)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(rùn)滑。轉(zhuǎn)配總圖如下圖 所示： 圖 總裝配圖 以上裝配為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的骨架裝配，在裝配的細(xì)節(jié)處理上還需要與之相匹配的配合部件 。 ⑤設(shè)計(jì)計(jì)算 小車的總重量為 200kg 為 2022N，小車最大加速度 a=輪軸的最大法向力為 Fa=2022N，最大切向力 NmaF ???? ，小車前進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)軸的輸出功率 kwwvFp t 8 0360 ?????? 。根據(jù)后輪轉(zhuǎn)速與前輪轉(zhuǎn)速相同可知前輪轉(zhuǎn)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(qiáng)度 和轉(zhuǎn)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(xué)性能需求，而且便于制造和裝配。但是在使用 45鋼時(shí)要求對(duì) 45 鋼作調(diào)制和表面滲碳處理，使軸的剛度更 高，使用壽命更長(zhǎng)。 制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 制動(dòng)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(dāng)?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(dòng)時(shí)間（或距離）內(nèi)穩(wěn)定可靠地停止行駛。 在代步小車中所用的制動(dòng)系統(tǒng)類似于摩托車上的制動(dòng)系統(tǒng)。 ① 液壓盤式制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理 它運(yùn)用杠桿原理和帕斯卡定律，通過(guò)制動(dòng)液將手柄制動(dòng)力放大并傳遞到制動(dòng)鉗活塞上，活塞推動(dòng)摩 擦襯片與隨車輪一起旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)盤相互摩擦而產(chǎn)生阻礙制動(dòng)盤運(yùn)動(dòng)的力，即為制動(dòng)力。該制動(dòng)力通過(guò)制動(dòng)盤傳遞到車輪，從而達(dá)到進(jìn) 行制動(dòng)的目的動(dòng)力。制動(dòng)器工作原理圖如圖 所示。 ② 設(shè)計(jì)計(jì)算 為保證制動(dòng)器可靠工作，要通過(guò)計(jì)算制動(dòng)減速度和地面制動(dòng)力來(lái)計(jì)算制動(dòng)器的管路壓力、制動(dòng)力距、制動(dòng)液排量和工作行程。 （ 1）制動(dòng)減速度和制動(dòng)效率 現(xiàn)按摩托車制動(dòng)性能試驗(yàn)方法的要求，受試代步車在試驗(yàn)區(qū)間至規(guī)定的初速度時(shí)進(jìn)行緊急制動(dòng)，直至停車，制動(dòng)距離應(yīng)滿足制動(dòng)性能要求。為了計(jì)算方便通常設(shè)計(jì)摩托車施壓制動(dòng)后為勻減速行駛。初速度為 0v （ km/h），制動(dòng)距離為 0s （由相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知為 5m），則滿足制動(dòng)距離要求的最小減速度 0a 和制動(dòng)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(shí)施制動(dòng)，其間經(jīng)歷了反應(yīng)時(shí)間，系統(tǒng)協(xié)調(diào)時(shí)間等因素，所以 為了保證制動(dòng)距離不超過(guò)規(guī)定性能要求，設(shè)計(jì)時(shí)按規(guī)定施加的制動(dòng)力產(chǎn)生的制動(dòng)減速度應(yīng)比（ 1）式計(jì)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(shè)計(jì) 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(cè)翻。 ① 緩沖與減震系統(tǒng)的作用以及原理 在本次設(shè)計(jì)中，緩沖及減震器的工作原理圖如下圖 圖 ② 緩沖彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)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(shè)車在行走過(guò)程中車輪不離開地面，取最小工作載荷為空載時(shí)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(zhì)：沖擊載荷。 5）、端部結(jié)構(gòu)確定：兩端圈并緊并磨平。 6）、彈簧材料： 碳素彈簧鋼絲 C級(jí)，取材料為 65Mn。 （ 2）、參數(shù)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)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?cè)ψ冃瘟? 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 ?????? m a x m a