機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)微型車的設(shè)計(jì)

1、目錄一、設(shè)計(jì)參數(shù)21、質(zhì)量參數(shù)22、主要性能參數(shù)23、整體分布草圖34、動力3二、主要零部件設(shè)計(jì)3（一）車架設(shè)計(jì)31、車架的三維模型32、車架有限元分析3（二）行走裝置設(shè)計(jì)31、前橋3（1）轉(zhuǎn)向節(jié)（參考文獻(xiàn)1 141-144）3（2）軸承設(shè)計(jì)3（3）主銷（參考文獻(xiàn)2 158）32、后輪總成3（1）后軸3（2）軸承設(shè)計(jì)3（三）傳動裝置31、鏈條32、鏈輪33、從動鏈輪與輪轂螺栓組連接3（四）轉(zhuǎn)向裝置31、轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)計(jì)算32、轉(zhuǎn)向拉桿的穩(wěn)定性33、轉(zhuǎn)向橫拉桿穩(wěn)定性校核3參考文獻(xiàn)3一、設(shè)計(jì)參數(shù)1、質(zhì)量參數(shù)（參考文獻(xiàn)1表1-1、表1-3、表1-5）載客量me一人75kg整車整備質(zhì)量m0100kg總質(zhì)

2、量ma175kg軸荷分配前軸40% 后軸60%2、主要性能參數(shù)最高車速vmax功率p（比功率取）通過性指標(biāo)最小轉(zhuǎn)彎半徑10m最小離地間隙5cm制動性能指標(biāo)初速30km/h的制動距離（m）初速30km/h的制動減速度（）設(shè)計(jì)使用壽命50萬公里3、整體分布草圖4、動力車所需最大功率pemax=rmagfr3600vamax+cda76140vamax3=0.951759.80.1165360060+0.40.80.676140603取發(fā)動機(jī)最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速7500r/min，輸出轉(zhuǎn)速2500r/min。二、主要零部件設(shè)計(jì)（一）車架設(shè)計(jì)1、車架的三維模型2、車架有限元分析（1）在solidedge v

3、20中建立三維模型，用parasolid格式導(dǎo)出文件。（2）將文件導(dǎo)入到ansys workbench dg模塊中。（3）進(jìn)入ds模塊后按下列步驟處理給模型施加材料特性彈性模量泊松比為0.3密度=7.90kg/dm3劃分網(wǎng)格size為10mm指定分析類型static structural施加位移約束和載荷選擇前橋和后軸安裝處圓弧施加cylindrical suport類型約束；載重量和發(fā)動機(jī)重量按壓力施加于座位面和發(fā)動機(jī)安裝橫梁上指定求解內(nèi)容求解節(jié)點(diǎn)位移和平均應(yīng)力求解點(diǎn)擊solve求解查看結(jié)果和后處理輸出分析報(bào)告（4）求解結(jié)果分析結(jié)果可知最大應(yīng)力值最小應(yīng)力值最大位移值最小位移值33.046mp

4、a0.00007mpa0.2678mm0.003mm（二）行走裝置設(shè)計(jì)1、前橋（1）轉(zhuǎn)向節(jié)（參考文獻(xiàn)1 141-144）設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果1、制動工況附著系數(shù)取0.8制動時(shí)前軸重量重新分配系數(shù)m1取1z1=m1g12=10.41759.82=343ny1=m1g12=0.810.41759.82=274.4n制動時(shí)作用在轉(zhuǎn)向軸軸頸的彎矩為2、側(cè)滑工況若向右側(cè)滑，則右軸頸所受彎矩遠(yuǎn)大于左軸頸。最大彎矩為=-55.74nm3、越過不平路面時(shí)動載系數(shù)k取2m=kg1c2=20.41759.80.052=34.3nm轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸所受的最大彎矩mmax=55.74nm轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸直徑為d，彎曲截面系數(shù)w

5、=d332轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸根部彎曲應(yīng)力材料為30cr鋼 w=550mpa最大彎矩mmax為55.74nmd取2cm（2）軸承設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果軸承1型號30204，軸承2型號30202，fae等于側(cè)滑力。1、求兩軸承受到的徑向載荷fr1=fr2=fre2=3432=171.5n2、計(jì)算軸向力查參考文獻(xiàn)4表8.8-9有型號額定動載荷額定靜載荷ey3020428.2kn30.6kn0.351.73020222.9kn21.6kn0.292.1fd1=fr12y=171.521.7=50.44nfd2=fr22y=171.522.1=40.83n因?yàn)閒d1+faefd2所以軸有向左竄動的趨勢，軸承

6、2被壓緊，軸承1被放松。故fa1=fd1=50.44nfa2=fae+fd1=411.61+50.44=462.05n3、求當(dāng)量動載荷載荷系數(shù)fp由參考文獻(xiàn)5表13-6取1.8=0.268kn=1.454kn4、驗(yàn)算軸承壽命nmax=60vmax3.6d=60603.63.140.3=1062r/minn取1200r/min危險(xiǎn)軸承為軸承2fae=411.6n選擇單列圓錐滾子軸承，選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級。軸承1選取30204軸承2選取30202（3）主銷（參考文獻(xiàn)2 158）設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果側(cè)滑時(shí)，外前輪主銷所承受載荷及主銷襯套的壓力最大。側(cè)滑時(shí)車輪要受垂直載荷gf0和由路面產(chǎn)生的

7、水平載荷s1=f-bcgf0=0.072-0.1130.0750.41759.812=-187.51ns2=e-bcgf0=0.085-0.1130.0750.41759.812=-128.05n1、主銷襯套的許用擠壓應(yīng)力j=50mpa擠壓應(yīng)力2、主銷下端所受彎曲應(yīng)力3、主銷下端所受剪切應(yīng)力最大力為s1d取1.5cm2、后輪總成（1）后軸設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果1、側(cè)滑時(shí)受力分析（向外側(cè)滑）解得作出彎矩圖，則有mmax=flc2-g22b2=g22a+r由彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)式有危險(xiǎn)截面直徑材料為40cr鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理w=500mpa軸中間段d取2cm為2.5（2）軸承設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果軸承1型

8、號30205，軸承2型號30205，fae等于側(cè)滑力。1、求兩軸承受到的徑向載荷fr1=fr2=fre2=0.69.81752=0.51kn2、計(jì)算軸向力查參考文獻(xiàn)4表8.8-9有型號額定動載荷額定靜載荷ey3020532.2kn37.0kn0.371.6fd1=fr12y=0.5121.6=0.16knfd2=fr22y=05121.6=0.16kn因?yàn)閒d2+faefd1所以軸有向右竄動的趨勢，軸承1被壓緊，軸承2被放松。故fa2=fd2=0.16nfa1=fae+fd2=1.23+0.16=1.39kn3、求當(dāng)量動載荷軸承1為危險(xiǎn)軸承載荷系數(shù)fp由參考文獻(xiàn)5表13-6取1.84、驗(yàn)算軸承

9、壽命nmax=60vmax3.6d=60603.63.140.4=796r/minn取1000r/min5、軸承的配合（1）軸承的載荷性質(zhì)為內(nèi)圈受固定載荷、外圈受旋轉(zhuǎn)載荷。由參考文獻(xiàn)4機(jī)械零部件設(shè)計(jì)卷 表84 3有，內(nèi)外圈配合性質(zhì)為：內(nèi)圈偏松的配合，外圈偏緊的配合（2）由表84 3有載荷性質(zhì)為重載荷（3）取軸承為0級公差由表84-5選取軸頸公差為g6由表84-6選取軸承座孔公差為n76、軸向游離間隙軸向游隙00.017、軸承潤滑鋰基皂化脂潤滑選擇單列圓錐滾子軸承，選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級。軸承1為危險(xiǎn)軸承選取軸承30205軸頸公差為g6軸承座孔公差為n7裝配后軸向游隙00.01潤滑方式：鋰

10、基皂化脂潤滑（三）傳動裝置1、鏈條設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果1、確定傳動比從動輪轉(zhuǎn)速取n2=800r/min傳動比i=n2n1=2500800=3.125取i=3取2、確定計(jì)算功率取 ，單排鏈pca=kakzp=1.11.353.5=5.2kw3、選擇鏈條型號和節(jié)距型號08a，節(jié)距p為12.74、計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選a0=3050p=381mm635mm ，取a0=400mm相應(yīng)鏈長節(jié)數(shù)為lp0=2a0p+z1+z22+z2-z122pa0=240012.7+19+572+57-192212.7400取鏈長節(jié)數(shù)lp=102查表有 f1=0.24552最大中心距5、計(jì)算鏈速可采用油盤飛濺潤滑6、壓

11、軸力有效圓周力水平布置，壓軸力系數(shù)kfp=1.15壓軸力傳動比取3滾子鏈為08a-1-102 gb/t 1243-1997滴油潤滑壓軸力2、鏈輪08a滾子鏈參數(shù)（單位：mm）節(jié)距p12.7滾子直徑d17.92內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b17.85內(nèi)鏈板高度h212.07滾子鏈鏈輪主要尺寸（單位mm）名稱符號鏈輪1鏈輪2分度圓直徑d77.16230.54齒頂圓直徑damin80234damax85238齒根圓直徑df69.24222.62齒高h(yuǎn)amin2.392.39hamax4.514.16確定的最大軸凸緣直徑dg62216滾子鏈鏈輪軸向齒廓尺寸（單位mm）名稱符號計(jì)算齒寬bf1bf1=0.93b1=7.30

12、齒側(cè)倒角齒側(cè)半徑設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果鏈輪公差(參考文獻(xiàn)4傳動設(shè)計(jì)卷表)齒根圓直徑極限偏差，按gb1801-79取h11量具測量距極限偏差，其極限偏差與相應(yīng)的齒根圓直徑極限偏差相同滾子鏈鏈輪的齒根圓徑向圓跳動和端面圓跳動，取10級齒頂圓直徑，公差帶h11齒寬，公差帶h14極限偏差為鏈輪1鏈輪2鏈輪1mr鏈輪2mr鏈輪10.12鏈輪20.185鏈輪1節(jié)距p12.7滾子外徑d17.92齒數(shù)z19量具測量距mr量具直徑dr齒廓按3r gb1244-85鏈輪2節(jié)距p12.7滾子外徑d17.92齒數(shù)z19量具測量距mr量具直徑dr齒廓按3r gb1244-853、從動鏈輪與輪轂螺栓組連接設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)

13、計(jì)結(jié)果1、螺栓組分布形式圓形均布4個雙頭螺柱。2、受力分析螺栓組受轉(zhuǎn)矩t作用于結(jié)合面內(nèi)，需確定最大轉(zhuǎn)矩tmax。驅(qū)動力由后輪與地面摩擦力提供，故tmax=g2r=0.810290.2=164.64nm各螺栓所需的預(yù)緊力為3、強(qiáng)度計(jì)算，取性能等級8.8危險(xiǎn)截面的拉伸強(qiáng)度條件為預(yù)緊力是否合適綜上所述，選取m10螺栓組采用圓形均布4個的分布形式性能等級8.8取m10（四）轉(zhuǎn)向裝置1、轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)計(jì)算由圖示幾何關(guān)系有l(wèi)oi=k-2mcos由有k-mcos-i-mcos+o2+msin-i-msin+o2=k-2mcos2又由理論轉(zhuǎn)角特性方程記k=lab ，由以上兩式，化簡有o=cos-12cos2-2

14、kmcos+2kmsinsini-1-2-ioe=cot-1kl+coti優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)利用matlab繪制出目標(biāo)函數(shù)的等高線圖可知合適的梯形底角x2和臂長x1。由可知轉(zhuǎn)向梯形底角=72轉(zhuǎn)向梯形臂長m=10cm2、轉(zhuǎn)向拉桿的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果1、原地轉(zhuǎn)向阻力矩計(jì)算在瀝青或混凝土路面，采用半經(jīng)驗(yàn)公式（參考文獻(xiàn)2）滑動摩擦系數(shù)f取0.7輪胎氣壓p取2個大氣壓mr=f3g13p=0.730.41759.8320.101106=9.33nm2、作用在轉(zhuǎn)向拉桿上的力fmax=mrl1min=mrm1sin-omax=9.336sin72-25=208.06n3、拉桿穩(wěn)定性（1）截面幾何性質(zhì)計(jì)算i

15、=ia=d14-d1464d12-d124=d12+d124=102+824=3.20mm（2）柔度計(jì)算=li=10.33.2010-3=93.75（3）校核穩(wěn)定性該壓桿失穩(wěn)屬于a類截面，由參考文獻(xiàn)3表12-4并用線性插值有=0.691-0.750.691-0.684=0.686于是有d=0.686200mpa=137.2mpa計(jì)算工作壓力并校核穩(wěn)定性=fmaxa=208.0628.2610-6=7.36mpa137.2mpa可見該桿滿足穩(wěn)定性要求材料為q235鋼桿長度小于0.3m圓桿大徑為10mm小徑為8mm3、轉(zhuǎn)向橫拉桿穩(wěn)定性校核設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)果1、作用在轉(zhuǎn)向橫拉桿上的力fmax=m

16、r2lmin=mr2msin-omax=9.33210sin47=63.79n2、拉桿穩(wěn)定性（1）截面幾何性質(zhì)計(jì)算i=ia=d14-d1464d12-d124=d12+d124=102+824=3.20mm（2）柔度計(jì)算=li=10.61823.2010-3=193.18（3）校核穩(wěn)定性該壓桿失穩(wěn)屬于a類截面，由參考文獻(xiàn)3表12-4并用線性插值有=0.187-0.180.187-0.186=0.1868于是有d=0.1868200mpa=37.36mpa計(jì)算工作壓力并校核穩(wěn)定性=fmaxa=63.7928.2610-6=2.26mpa37.36mpa可見該桿滿足穩(wěn)定性要求材料為q235桿長度小于0.61m圓桿大徑為10mm小徑為8mm參考文獻(xiàn)1 林寧 主編.汽車設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,19992 過學(xué)迅,鄭亞東.汽車設(shè)計(jì).北京：人民交