電動三車輪簡易篷設(shè)計(河南奔馬王紅軍)

1、延安大學(xué)本科畢業(yè)論文成人教育畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目： 電動三輪車簡易篷設(shè)計 學(xué)生姓名： 王紅軍 學(xué) 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)教師： 二一四年十月 摘 要電動三輪車，最高車速一般都控制在20km/h，速度較低，價格較便宜，深受廣大市民的喜愛。市場上大部分電動三輪車主要分為客運(yùn)、貨運(yùn)兩種形式，其中駕駛員操縱區(qū)均為敞開漏天式，給駕駛員造成諸多不便，盡管有些電動三輪車配備有雨衣等防水工具，但實際在車輛行駛中易遮擋駕駛員視線，極為不方便且容易造成車輛行駛安全隱患。電動車廠家有直接配備簡易篷車型或全封閉式駕駛室車型，但價格均較貴，個別小修理鋪盲目的去加裝簡易篷，價格雖比電車廠家較便宜，但整車安全性能

2、很難保證，潛在的埋下了安全隱患?；谏鲜鲆蛩?，從材料利用率、車輛運(yùn)行安全、較低成本、簡易篷輕量化等角度性能出發(fā)，設(shè)計電動三輪車簡易篷：簡易篷前擋風(fēng)玻璃及頂部蒙皮均采用新材料厚度為3mm的PC耐力透明板，有著耐沖擊、抗震動、材料輕、透光好且不易碎裂的良好性能；簡易篷采用冷彎方管框架焊接結(jié)構(gòu)，牢固可靠，重量較輕；倒車鏡安裝在簡易篷兩側(cè)，擴(kuò)大了原車后視鏡的后視野觀察范圍，減小了后盲區(qū)，加大了整車安全性能；簡易篷與電動三輪車采用螺栓連接，鎖緊牢固，可靠；整體的外觀設(shè)計結(jié)合了汽車優(yōu)美外觀流線型的設(shè)計思想，依據(jù)人機(jī)工程，結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)適用，安全性能高。關(guān)鍵詞：簡易篷,PC耐力板,冷彎型鋼，電動三輪車目 錄

3、引 言1第一章 總體方案31.1 簡易篷整體外觀圖31.1.1 參考車型31.1.2 前檔風(fēng)玻璃材料選用51.2 簡易篷玻璃的安裝方式的選擇61.3 簡易篷框架材料的選用8第二章 簡易篷零加設(shè)計92.1 簡易篷設(shè)計圖及主要零件92.2 簡易篷玻璃設(shè)計102.2.1 簡易篷玻璃受力分析102.2.2 簡易篷玻璃重量計算112.2.3 簡易篷玻璃鉚釘選擇112.2.4 簡易篷玻璃鉚釘孔的設(shè)132.3 簡易篷左右骨架設(shè)計132.4 簡易篷中間橫梁的設(shè)計16結(jié) 論26參考文獻(xiàn)27致 謝28引 言 電動三輪車是人們是常的交通工作，特別是電動客運(yùn)三輪車、電動貨運(yùn)三輪車，因其輕巧靈變，速度低，價格便宜，普遍

4、得到市民的認(rèn)可，作為家庭、運(yùn)輸?shù)戎饕煌üぞ?，在市區(qū)占具交通工具的70%。但因其價格便宜，這些電動三輪車均沒有可以遮風(fēng)擋雨設(shè)備，電動三輪車廠家設(shè)計的帶有簡易篷或全封駕駛室的車型，價格均較貴，市場銷量并不好?；谏鲜鲈颍夜疽罁?jù)用戶的需求，在增加少量成本，價格變化不大的要求下，針對電動環(huán)衛(wèi)三輪車這一車型，增加簡易篷設(shè)計。簡易篷設(shè)計采用汽車駕駛室設(shè)計理念，不但要依據(jù)GB7258機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮汽車車輛道路行駛的要求，不能影響車輛正常行駛，滿足后視鏡所需視野的觀察范圍，不得出現(xiàn)盲區(qū)及等要求。還得從簡易篷的輕量化出發(fā)，采用新材料。擋風(fēng)玻璃設(shè)計，正常的擋風(fēng)玻璃比較重，鋼化玻璃的密度較大，約為

5、2.5×10³kg/m³ ，且鋼化玻璃不能冷彎曲成型，如果采用熱成型玻璃，給產(chǎn)品的多樣化造成了麻煩，且運(yùn)輸、倉儲都很不便；有機(jī)玻璃盡管比鋼化玻璃較輕，但冷彎曲成型還有一定的局限性，且回彈力較大，安裝較困難，如若采用熱彎曲成型，同樣也在存運(yùn)輸、倉儲等問題，給產(chǎn)品的多樣性帶來諸多不便。經(jīng)過對比分析，采用新材料PC耐力透明板，該材料密度較小，只有1.2×10³kg/m³，同面積的PC耐力透明板較輕，另外PC透明耐力板抗沖擊能力是普通玻璃的250倍，是鋼化玻璃的150倍，是有機(jī)玻璃的30倍，且不易碎裂；另外該材料可見光透光率為92%，透光性能

6、好；另外耐侯性較好，適用于-40120的惡劣氣候條件，仍能保持其性能。其適用范圍較廣，戶外廣告、汽車擋風(fēng)玻璃、公共電話亭、軍警盾牌，高檔室內(nèi)裝飾材料，采光天幕、工業(yè)廠房、溫室大棚、觀察窗、聲屏障、展覽采光，等場所，是一種運(yùn)用比較成熟的新型材料。另其最大的優(yōu)點(diǎn)就是且有較好的冷彎曲成型性能，特別適用于現(xiàn)場冷彎，品種多樣化、運(yùn)輸倉儲都很方便。簡易篷框架采用冷彎方管彎曲成型，由方管焊接成框架結(jié)構(gòu)，承載能力較強(qiáng)，但重量較輕。特別是電動三輪車，整車重量設(shè)計是一個很重要的參數(shù)，重量的增加將會大大降低電動三輪車的續(xù)駛里程，簡易篷重量設(shè)計輕量化是也是關(guān)鍵因素。根據(jù)汽車設(shè)計理念及人機(jī)工程原理，在不影響駕駛員操縱區(qū)

7、范圍的情況下，在滿足人機(jī)工程要求的情況下，盡量減小簡易篷外形尺寸，是減小簡易篷重量的關(guān)鍵因素，簡易篷外寬880mm，略寬于駕駛員座椅寬度，簡易篷頂部距座椅尺寸1000mm。簡易篷的安裝，簡易篷的安裝優(yōu)為重要，安裝位置不合適，固定點(diǎn)偏少等，都會造成簡易篷運(yùn)行過程中震動，本設(shè)計簡易篷后部采用左右兩側(cè)兩點(diǎn)固定，兩側(cè)固定點(diǎn)即能固定，又能限位，前部左右兩側(cè)采用兩點(diǎn)固定，兩側(cè)下部與電動三輪車底盤車架固定在一起，兩側(cè)前部與電動三輪車前擋風(fēng)檔固定在一起，這種固定結(jié)構(gòu)十分牢固、可靠，且穩(wěn)定性較好。簡易篷左右兩側(cè)下支架設(shè)計，外觀造型美觀，采用工業(yè)設(shè)計優(yōu)化方案，抗震動彎曲能力強(qiáng)，有效提高了簡易篷安裝后的穩(wěn)定性。第一

8、章 總體方案 1.1 簡易篷整體外觀圖圖（1-1） 簡易篷整體外觀圖 1.1.1 參考車型圖（1-2) 參考車型 1.1.2 前檔風(fēng)玻璃材料選用1. 鋼化玻玻 鋼化玻璃與同等厚度的普通玻璃相比，其抗彎強(qiáng)度、耐沖擊強(qiáng)度高35倍。普通玻璃受荷載彎曲時，上表層受到壓應(yīng)力下表層受到拉壓力，玻璃的抗張強(qiáng)度較低，超過抗張強(qiáng)度就會破裂，所以普通玻璃的強(qiáng)度很低。而鋼化玻璃受到荷載時，其最大張應(yīng)力不像普通玻璃一樣位于玻璃表面，而是在鋼化玻璃的板中心，所以鋼化玻璃在相同的荷載下并不破裂。缺點(diǎn)：密度較大，不具備冷彎曲變形能力。 2.有機(jī)玻璃 有機(jī)玻璃耐候及耐酸堿性能好，不會因常年累月的日曬雨淋，而產(chǎn)生泛黃及水解的現(xiàn)

9、象；壽命長，與其它材料制品相比，壽命長三年以上；透光性佳，可達(dá)92%以上，所需的燈光強(qiáng)度較小；抗沖擊力強(qiáng)，是普通玻璃的十六倍，適合安裝在特別需要安全的地帶；絕緣性能優(yōu)良，適合各種電器設(shè)備；自重輕，重量是普通玻璃的一半，相對而言建筑物及支架承受的負(fù)荷??；色彩艷麗、高亮度，是其他材料不能比美的；可塑性強(qiáng)，造型變化大，加工成型容易；可回收率高，為日漸加強(qiáng)的環(huán)保意識所認(rèn)同；維護(hù)方便，易清潔，雨水可自然清潔，或用肥皂和軟布擦洗即可。缺點(diǎn)：有一定的冷彎曲變形能力，但受到一定的限制，冷彎曲半徑較大；3. 用PC透明耐力板 （1）透光性：耐力板透光率最高可達(dá)89%，可與玻璃相妣美。UV涂層板在太陽光下爆曬不會

10、產(chǎn)生黃變，霧化，透光不佳，十年后透光流失僅為10%，PVC流失率則高達(dá)15%20%，玻璃纖維為12%-20%。 （2）抗撞擊：撞擊強(qiáng)度是普通玻璃的250-300倍，同等厚度亞克力板的30倍，是鋼化玻璃的2-20倍，用3kg錘以下兩米墜下也無裂痕，有“不碎玻璃”和“響鋼”、“透明鋼板”的美稱。 （3）防紫外線：PC板一面共擠有抗紫外線（UV）涂層，另一面具有抗冷凝處理，集抗紫外線、隔熱防霧滴功能于一身?？勺钃踝贤饩€穿過，及適合保護(hù)貴重藝術(shù)品及展品，使其不受紫外線破壞。 （4）重量輕：比重僅為玻璃的一半，節(jié)省運(yùn)輸、搬卸、安裝以及支撐框架的成本。 圖(1-3) PC透明耐力板 （5）阻燃：國家標(biāo)準(zhǔn)G

11、B5022295確認(rèn)，耐力板為難燃一級，即B1級。PC板自身燃點(diǎn)是580，離火后自熄，燃燒時不會產(chǎn)生有毒氣體，不會助長火勢的蔓延。 （6）可彎曲性：可依設(shè)計圖在工地現(xiàn)場采用冷彎方式，安裝成拱形，半圓形頂和窗。最小彎曲半徑為采用板厚度的175倍，亦可熱彎。PC耐力板抗彎性良好，即使彎曲角度達(dá)90°，仍不斷裂 （7）隔音性：耐力板隔音效果明顯，比同等厚度的玻璃和亞加力板有更佳的音響絕緣性，在厚度相同的條件下，耐力板的隔聲量比玻璃提高59DB。在國際上是高速公路隔音屏障的首選材料。 （8）節(jié)能性：夏天保涼，冬天保溫，耐力板有更低于普通玻璃和其它塑料的熱導(dǎo)率（K值），隔熱效果比同等玻璃高7%

12、-25%，耐力板的隔熱最高至49%。從而使熱量損失大大降低，用于有暖設(shè)備的建筑，屬環(huán)保材料。 （9）溫度適應(yīng)性：PC板在-40時不發(fā)生冷脆，在125時不軟化，在惡劣的環(huán)境中其力學(xué)，機(jī)械性能等均無明顯變化。 (10) 拉伸強(qiáng)度好，PC耐力板耐熱性佳：即使在120，其拉伸強(qiáng)度仍可達(dá)350kgf/cm2。 (11) 抗疲勞與抗蠕變性：PC耐力板抗蠕變性在熱塑性塑膠中是最好的。即使在高溫下其蠕變?nèi)院苄　?鑒于上述對比分析，PC耐力透明板具有較好的機(jī)械性能及光學(xué)性能，熱蠕變無明顯變化等優(yōu)點(diǎn)，且其價格較便宜，每平方米約為30元。 1.2 簡易篷玻璃的安裝方式的選擇 玻璃的安裝有三種方法，第一種是用玻璃密封

13、條固定玻璃，第二種是用玻璃膠粘接玻璃，第三種方法直接用鉚釘把玻璃鉚接在簡易篷框架上。首先，從上面選用PC耐力透明板的主要意圖來看，選擇PC耐力透明板的原因是比重小，重量輕，價格便宜外，其主要原因是其冷彎曲性能較好?，F(xiàn)設(shè)計簡易篷擋風(fēng)玻璃，其彎曲曲面完全是在冷彎條件下，隨著簡易篷框架曲面形狀而然彎曲而成。為此，若采用密封條固定方式，玻璃會在其彎曲應(yīng)力的情況下脫出密封條，且增加密封條相應(yīng)增加成本，此種方法不可取。 另外若選用粘接玻璃形式，玻璃膠的選擇也相當(dāng)嚴(yán)，PC耐力板必須選用中性硅膠才能粘接，其它性能的膠會與其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，短時間內(nèi)不會有什么問題，長時間就會導(dǎo)致粘接部位變形，老化，從而影響整塊玻璃

14、的性能，且粘接成本也相對較高，此種方法亦不可取。 下面再看看鉚接方法。鉚接工藝在玻璃的施工運(yùn)用上比較成熟，運(yùn)用范圍也比較廣，特別是耐力板在鉚接方面更是運(yùn)用比較多，小到街面上賣小吃的小推車，大到電話廳，采用棚、陽光溫施等，均采用鉚接法，且鉚接工藝簡單，施工方便，成本較低.以下附圖為鉚接工藝示例圖（1-4） 鉚接工藝示例 1.3 簡易篷框架材料的選用 為便于簡易篷框架的制作，玻璃的安裝，體現(xiàn)整體輕量化的要求，簡易篷框架各材料選取如下：1. 簡易篷框架左、右邊框簡易篷框架左、右邊框第一是起著支承簡易篷其總重量，連接中間各橫撐的關(guān)鍵因素，另外擋風(fēng)玻璃兩側(cè)要靠其左、右邊框弧形成型，另外還得便于玻璃左右兩

15、側(cè)與框架的鉚接，特別是與玻璃接觸面太小時，鉚釘位置相對于玻璃來說比較靠外，不能滿足玻璃鉚接時，鉚釘孔中心相對于玻璃邊緣位置要求，易造成玻璃從鉚釘孔處撕裂；另外若選用材料過大，不利于輕量化設(shè)計，根據(jù)玻璃鉚接孔位置要求，并考慮其承承能力，現(xiàn)采用“不等邊L”型左右邊框結(jié)構(gòu)，“不等邊L”型左右邊框與玻璃接觸面尺寸較大，便于玻璃鉚接，另一面只要能滿足承載能力即可，尺寸較小。2. 簡易篷中間橫梁簡易篷中間橫梁其主要功能連接左右框架，把左右框架連接為整體，整體受力不大，僅起支撐和連接作用，可選用材料較薄的小方管即可，其它無特殊要求。3. 簡易篷前下支架簡易篷前下支架，采用冷彎方焊接而成，其承載能力不大，局部

16、彎曲部位可采用增加加強(qiáng)板，提高其支架抗彎曲變形能。第二章 簡易篷零加設(shè)計 2.1 簡易篷設(shè)計圖及主要零件1.簡易篷設(shè)計圖總成，見圖（2-1）1.左右骨架 2.中間橫梁 3.前擋風(fēng)玻璃 4.前橫梁5. 左右下支架總成。圖（2-1） 簡易篷設(shè)計圖總成2. 簡易篷零部件明細(xì)匯總表表 2-1序號名稱數(shù)量（件）單件重量（kg）總重(kg)1左右骨架21.823.642中間橫梁40.8253.33前擋風(fēng)玻璃16.516.514前橫梁10.9330.9335前下支架總成21.8113.62合計18 2.2 簡易篷玻璃設(shè)計 2.2.1 簡易篷玻璃受力分析電動三輪車，其最高車速為20km/h，玻璃正迎風(fēng)面積，如

17、下圖(2-2)所示,圖示箭頭所示正投影面積，即為前擋風(fēng)玻璃的迎風(fēng)面積。圖(2-2) 簡易篷玻璃受力分析面積計算公式 A=h*w （2-1)其中A為迎風(fēng)面積，單位平方米，h為正投影高度尺寸，單位為米，w玻璃寬度尺寸，即前擋風(fēng)玻璃的正投影寬度，單位為米，A=h*w=1*0.88=0.88(平方米)根據(jù)汽車?yán)碚摾韺W(xué)公式，前擋風(fēng)玻璃所承受的迎風(fēng)阻力公式按：=1/16·A·Cw·v2(kg) （2-2）其中為空氣阻力，單位kg, A為迎風(fēng)面積，單為m2，v為速度，單位為m/s，已知面積為0.88，車速為20km/h可轉(zhuǎn)為為5.56m/s,風(fēng)阻系數(shù)取為Cw為 0.4，則：=1

18、/16·A·Cw·v2=1/16*(0.88*0.4*(5.56*5.56)=0.68(kg)=6.64(N)，根據(jù)計算所得風(fēng)阻阻力為6.4N，其阻力很小，可以忽略不計，基本上對擋風(fēng)玻璃不其任何作用，即車輛在最高車速行駛狀態(tài)下，前擋風(fēng)玻璃不會因受到風(fēng)阻阻力而變形，根本就不用進(jìn)行強(qiáng)度計算。 2.2.2 簡易篷玻璃重量計算 簡易篷前擋風(fēng)玻璃及頂部蒙皮均采用PC耐力板，耐力板厚度為3mm，耐力板密度為1200kg/m3耐力板總寬度為880mm,耐力板總長度為2055mm，計算總重量m= （2-3）則 m=1200*（0.88*2.055*0.003）=6.51kg 2.

19、2.3 簡易篷玻璃鉚釘選擇1. 鉚釘型號選擇首先確定鉚釘為抽芯鉚釘，但抽芯鉚釘?shù)男吞栍兴姆N，分別為開口型扁圓頭抽芯鉚釘(GB/T 12618-1990)、封閉型扁圓頭抽芯鉚釘(GB/T 12615-1990)、開口沉頭抽芯鉚釘（GB/T 12617-1990）、封閉型沉頭抽芯鉚釘(GB/T 12616-1990)共4種，根據(jù)實際鉚接情況，選用開口型鉚釘，由于接觸面玻璃為平面，本設(shè)計選用開口型扁圓頭抽芯鉚釘；2. 開口型扁圓頭抽芯鉚釘(GB/T 12618-1990)外形圖（見圖（2-3）及尺寸系列 圖（2-3）開口型扁圓頭抽芯鉚釘外形圖 標(biāo)記示例 :公稱直徑d=5mm、公稱長度L=10 mm、

20、性能等級為10級的開口型扁圓頭鉚釘?shù)臉?biāo)記：抽芯鉚釘 GB/T 12618  5x10 表 2-2d公稱3(3.2)456Min2.933.113.914.915.91max3.073.294.095.096.09dk        max6.248.299.8912.35k        max1.41.72.02.5d1        1.82.182.83.6L1 

21、;       min262731R5.06.88.29.3L2        maxL+3.4L+3.5L+4.0L+4.5L*        商品規(guī)格范圍7197198209341040 注：盡可能不采用括號內(nèi)的規(guī)格*L長度系列為：720（1進(jìn)位）、2240（2進(jìn)位）。3. 鉚釘長度的選擇工作總厚度一般為鉚釘長度的45%-65%，已知玻璃厚度為3mm，與玻璃鉚接骨架厚度為2mm，總厚

22、度為5mm。則Lt/45% （2-4）經(jīng)計算L5/45%5/65%=711.1,與鉚釘長度規(guī)格核對，鉚釘最小長度為選為10mm；4. 鉚釘直徑的選擇鉚釘直徑通常為鉚接材料的1.8倍，鉚接材料通常以厚度較薄的為依據(jù)，其計算公式d=1.8t （2-4）經(jīng)計算d=1.8t=1.8*2=3.6,核對鉚釘規(guī)格表，選取直徑為4mm的鉚釘。5. 鉚接時增加4大平墊為保證鉚接玻璃時，鉚釘頭部應(yīng)與玻璃能有較大的接觸面積，但鉚釘頭部規(guī)格所限，查鉚釘規(guī)格表，鉚釘為直徑8.29，為了增加其接觸面積，鉚接時，在鉚釘頭部與玻璃之間加裝4大平墊圈，經(jīng)查汽車標(biāo)準(zhǔn)，4大平墊圈規(guī)格為Q40204，平墊外徑為12，故選用Q4020

23、4大平墊圈4。經(jīng)上所述，本設(shè)計選用開口型扁圓頭抽芯鉚釘(GB/T 12618-1990)鉚釘規(guī)格為：抽芯鉚釘 GB/T 12618  4x10 2.2.4 簡易篷玻璃鉚釘孔的設(shè)1.鉚釘孔距玻璃邊緣尺寸的設(shè)計通常情況下，鉚釘孔距玻璃邊緣的尺寸應(yīng)在30mm50mm，有時結(jié)構(gòu)受限制時，鉚釘孔中心距玻璃邊緣的最小尺寸不得小于2.5倍的鉚釘直徑，鉚釘直徑為5mm，鉚釘孔距邊緣尺寸不得小于12.5mm，現(xiàn)設(shè)計鉚釘孔距邊緣為20mm;2.鉚釘孔間距選擇通常情況下，板厚小于3mm時，間距小于200mm，板厚大于3mm時，間距小于300mm，由于玻璃與鉚接骨架總厚度為5mm，所以孔間距應(yīng)大于200mm

24、，小于300mm；玻璃總寬度為880，根據(jù)鉚釘孔距邊緣設(shè)計20mm，假定橫向單排鉚釘數(shù)量為5，鉚釘孔間距為210mm，假定橫向單排鉚釘數(shù)量為4，鉚釘孔間距為280mm，現(xiàn)選定為鉚釘數(shù)量為5，鉚釘間距為210mm3.鉚釘孔直徑的設(shè)計PC板采用普通鉆打孔，孔徑應(yīng)至少是鉚釘直徑的1.5倍。鉚釘直徑5mm，鉚釘孔直徑應(yīng)為8mm。4.曲面鉚釘數(shù)量的設(shè)計為保證PC玻璃左右兩側(cè)曲面能夠與框架曲面貼合嚴(yán)密，在玻璃左右兩側(cè)與框架接觸面也增加鉚釘鉚接，鉚釘?shù)臄?shù)量不宜太多。單側(cè)曲面鉚釘間距應(yīng)盡可能大，鉚釘數(shù)量應(yīng)可能少，以保證玻璃受熱變形時，能夠靠鉚釘與鉚釘孔間隙進(jìn)行彌補(bǔ)，玻璃沿曲面方向的總長為2055，去除兩端鉚釘

25、孔與邊緣距離，沿曲面之間鉚釘孔有效距離為2000，設(shè)定鉚釘數(shù)量為5，單側(cè)鉚釘間隔為400mm，左右兩側(cè)鉚釘孔中心距左右兩側(cè)邊緣距離按20mm設(shè)計。 2.3 簡易篷左右骨架設(shè)計簡易篷左右骨架，是簡易篷的主要承載零件，也是彎曲成型后，使玻璃隨其形狀而彎曲的骨架，其承載能力能否支撐起玻璃，以致于不使簡易篷框架發(fā)生震顫的主要結(jié)構(gòu)件，考慮到玻璃與其接觸面鉚接尺寸的需要，與玻璃接觸面選為30mm，從輕量化設(shè)計的角度考慮，左右骨架選則為“不等邊L型”結(jié)構(gòu)，即不等邊角鋼樣式結(jié)構(gòu)，另一邊尺寸選為20mm，材料厚度為2mm。斷面尺寸見下圖（2-4）：圖（2-4） 斷面尺寸圖1.骨架展開尺寸計算 參考雜志江蘇電器2

26、003 No.3，工藝與裝備篇，由南京師范大學(xué)紫金校區(qū)蔡敬義編寫的薄鋼板折彎零件展開尺寸的計算，有關(guān)薄鋼板折彎零件展開尺寸的計算，特別是直角零件的展開尺寸換算，可按以下要求選擇：1.1 直角折彎模型圖見圖（2-5) 圖（2-5)直角折彎模型圖1.2直角折彎展開尺寸計算公式 L=a+b-x （2-5 ） 1.3直角折彎展開尺寸換算表表2-31.4查上表并利用公式（2-5）計算展開尺寸 L=a+b-x=30+20-3.6=46.4(mm)2 .兩邊左右骨架總重量骨架材料為普通碳鋼，材料牌號為Q235，查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，鋼的密度為7850kg/m3，單邊骨架總長度為2500mm，單邊骨架重量依據(jù)公式（2-

27、3）計算總重量m=v=7850*(2500*46.4*2)=1.82(kg)，兩側(cè)總重3.64kg;3.兩邊左右骨架零件圖,見圖（2-6）附圖6圖（2-6） 左右骨架零件圖 2.4 簡易篷中間橫梁的設(shè)計 簡易篷中間橫梁，起著連接左右骨架的作用，把整個簡易篷形成框架結(jié)構(gòu)，中間橫梁與左右骨架采用焊接的連接方式。焊接工具采用二氧化碳保護(hù)焊，根據(jù)二氧化碳保護(hù)焊焊接電流的選擇規(guī)范，焊接電流一般 I=(2030), 中間橫梁材料選用20x20x1.5的矩型管，材料壁厚為1.5mm，另外與其配合的材料厚度為2mm，故材料總厚度為3.5,電流選擇范圍應(yīng)為70A105A，電流不能太小，也不能太大，電流太小焊縫鋪

28、展不開，成堆積狀，尤其不開坡口的角焊縫，流太大，易出現(xiàn)焊漏工件的現(xiàn)象。本設(shè)計選用電流為100A。1. 中間橫梁結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計簡易篷外寬880mm，左右骨架材料壁料為2mm，中間橫梁長度L=880-2-2=876（mm），2. 中間橫梁兩端結(jié)構(gòu)尺寸中間橫梁與左右骨架焊接后，應(yīng)保證外平面與玻璃貼合嚴(yán)實，因此必須保證左右骨架外平面與中間橫梁外平面在同一平面上，為此，中間橫梁兩端與左右框架焊接時，應(yīng)去除材料厚度2mm，另外，中間橫梁與左右骨架兩側(cè)內(nèi)表面結(jié)合時，左右骨架兩圓弧角與中間橫梁干涉，中間橫梁兩端必須切去一個倒角，保證良好的成型,而且倒角尺寸應(yīng)大于左右骨架內(nèi)折彎半徑R，由左右骨架零件設(shè)計圖可知內(nèi)圓

29、角半徑R2mm，所以中間橫梁兩端倒角必須大于2mm，通常設(shè)計時應(yīng)比R內(nèi)圓弧大1mm2mm，以避免應(yīng)內(nèi)圓弧加工誤差而導(dǎo)致兩者配合時有干涉現(xiàn)象，本設(shè)計選取為倒角尺寸為3mm。3. 中間橫梁兩端的倒角形式選取中間橫梁兩端的倒角形式選取，主要取決于其加工手段，由于中間橫梁材料規(guī)格選取的是20x20x1.5的冷彎型材，即通俗叫說為方管。首先在剪斷機(jī)上下料，下料長度為中間橫梁的公稱尺寸，即876mm，而后其兩端端頭的形狀應(yīng)該選等離子割割出來的，等離子割的時侯應(yīng)該靠在與其端頭形狀相似的樣板上，這樣即可以保證端頭形狀，又可以控制加工尺寸。由于等離子割在工作時，在很小的拐角尺寸要求小，只能是割為R圓弧比較容易，

30、故中間橫梁兩端的倒角應(yīng)選取圓弧倒角，本設(shè)計選取倒角為R3。4. 中間橫梁長度公差尺寸的選擇為保證簡易篷整體外寬尺寸，能夠滿足簡易篷整體外寬符合設(shè)計公差要求的情況下，能夠很容易把中間橫梁按設(shè)計要求焊接在簡易篷框架上，在選取左右骨架與中間橫梁配合公差方面，應(yīng)選為間隙配合。另外，由于左右骨架與中間橫梁配合間隙要求不是很嚴(yán)格，它們之間沒有嚴(yán)格的配合關(guān)系，僅僅是保證焊接后整體簡易篷外寬與設(shè)計要求相符即可，中間橫梁與左右骨架兩端間隙就是稍為大一點(diǎn)，也不會影響整體簡易篷外寬尺寸，這是因為簡易篷焊接時還要靠一定的工裝定位來保證外寬不能太小，為此在設(shè)計中間橫梁公差選取時，尺寸公差能控制在1mm，上偏差不能為0，

31、通常上偏差選“-0.5”，下偏差就選為“-1.5”，這樣焊間后即可以保證外寬尺寸不會太大，也不會偏小。 5中間橫梁重量的計算，查相關(guān)金屬材料手冊，中間橫梁的重量為0.825kg. 6. 中間橫梁的零件圖設(shè)計，見圖（2-7）圖（2-7） 中間橫梁的零件圖附圖7 2.5簡易篷左右下支架總成的設(shè)計簡易篷左右下支架總成的設(shè)計，在簡易篷的設(shè)計中，是最關(guān)鍵一步，簡易篷左右下支架承受著簡易篷1/2重量還要多，特別是在車輛行駛過程中，遇到突然剎車時，簡易篷的重心就會前移，加載到簡易篷左右下支架總成的重量就會成倍上升，因此，簡易篷支架強(qiáng)度的強(qiáng)弱，將會引起簡易篷在行車過程中是否會引起震動的主要因素，如果設(shè)計強(qiáng)度不

32、夠，簡易篷就會震動，如果強(qiáng)度過剩，將會浪費(fèi)材料，增加整車重量，不僅浪費(fèi)材料，還要浪費(fèi)整車電能，將導(dǎo)致能量的損失，給用戶帶來的將是經(jīng)濟(jì)損失，減少了整車的續(xù)駛里程。另外，此處若設(shè)計得過于復(fù)雜，將會給加工制造帶來麻煩，基于以上要求，左右下支架總成設(shè)計思路采取桿件焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)計時先把起支撐的主體搭建起來，對于薄弱的環(huán)節(jié)采取局部加強(qiáng)的方式，這樣的設(shè)計思路將會使整個構(gòu)件的設(shè)計變得比較簡單可行，具有很強(qiáng)的可操作性。1. 簡易篷左右下支架總成圖(見圖（2-8）)及明細(xì)1. 下支架上支撐 2.下支架下支撐 3.下支架加強(qiáng)板圖（2-8） 左右下支架總成圖2.簡易篷下支架受力分析 簡易篷下支架安裝后，簡易篷靜載荷及

33、運(yùn)動過程中的動載荷均加載到了簡易篷下支架上，特別是運(yùn)運(yùn)過程中產(chǎn)生的動載荷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜載荷，而且是靜載荷的好幾倍。經(jīng)驗表明，汽車在實際使用條件下動載情況，最大彎矩為靜載荷的34.7倍，考慮到疲勞的影響，K=4.26.58。受其影響，各類汽車、掛車設(shè)計多趨于保守，動載荷系數(shù)偏大，至使縱梁截面過大，自重增大。對于三輪電動車，由于其車速較低，大多數(shù)在20km/h，而切其行駛路況與汽車等比較好，如果系數(shù)選得過大，將會造成零部件設(shè)計笨重，影響三輪電動車的載重性能，為此，應(yīng)選擇較小的動載荷系數(shù)比較合理，因此，動載荷系數(shù)應(yīng)選2.52.8，本設(shè)計選擇2.5。根據(jù)簡易篷總重18kg,去除左右下支架總成的重量1.8

34、11kg/件，作用于左右下支架總成上的載荷應(yīng)為 m=m1-m2 （2-6） ，則m=(18-2x1.811)x2.5=35.945(kg)2.1下支架上支撐受力分析在力學(xué)研究中，一個最重要的要求是，能夠把所研究的對象從所有的受力體中分離出來，進(jìn)行單個分析，為此，要想對左右下支架總成進(jìn)行受力研究，首先應(yīng)先對該部件中的下支架支撐進(jìn)行研究，其它構(gòu)件暫不予考慮。下支架上支撐受力圖，見圖（2-9）附圖9圖（2-9） 下支架上支撐受力圖由下支架上支撐受力圖可知，該構(gòu)件可理想化為一個懸臂梁，力學(xué)模可按懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力研究。其懸臂梁力學(xué)模型圖，見圖（2-10）圖（2-10） 懸臂梁力學(xué)模型圖 在力F的作用下

35、，該懸臂梁將在距受力點(diǎn)570處，將會產(chǎn)生力矩，力矩式M=FS （2-7） 則彎距M=FS=/2 （2-8） 其中m為作用在左右下支架總成上的力，單位為千克，g為重力加速度系數(shù)，g為9.8牛頓/千克，計算得F=mg/2=176.13N，則下支架受到的剪切力Q=176.13N,其剪力力圖（2-11）如下：圖（2-11） 下支架剪力力圖根據(jù)力矩式（2-7），其中力F已知，力臂長度為570，則彎矩M=100394.1(N.mm)，則其力矩圖（2-12）如下：圖（2-12） 下支架彎矩圖查機(jī)械設(shè)計手冊，矩形管的抗彎截面系數(shù)=(H4-h4)/6H （2-9）慣性距=(H4-h4)/12 （2-10）其中H

36、=20mm，h=H-3=17mm，則計算=637.325(mm3)=6373.25(mm4)下支架上支撐，設(shè)計選用材料為Q235，查機(jī)械設(shè)計手冊，其彈性模量E=200210GPa,取E=210GPa=2.1x103MPa，Q235材料的許用應(yīng)力=160MPa。彎曲應(yīng)力公式=M/ (2-11)則計算=100394.1/637.325=157.5(), 經(jīng)對比，則設(shè)計滿足性能要求。盡管該零件彎曲和滿足性能使用要求，但彎曲彎形量是多少，是否能夠滿足實際使用要求，還得進(jìn)行其撓度變形計算，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊，其撓度曲線方程y=FX2(3L-X)/6EIz，其最大撓度 =FL3/3EIz （2-12）最大撓

37、度時角度變形量=FL2/2EIz (2-13)則=(176.13x5703)/(3x2.1x105x6373.25)=8.12(mm) =(176.13x5702)/(2x2.1x105x6373.25)=0.017（度）根據(jù)上邊計算可知，盡管彎曲強(qiáng)度可以，但其撓度變形量為8.12mm，已經(jīng)嚴(yán)重影響了整車性能，不能足實際使用需求，為此，需要對此結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化加固，加固主要措施，是在底部增加加強(qiáng)板，其加強(qiáng)以后的支架見如下圖（2-13）圖（2-13） 加強(qiáng)后下支架2.2 加強(qiáng)后下支架受力分析加強(qiáng)后的下支架力學(xué)模型如下圖（2-14）圖（2-14）加強(qiáng)后下支架力學(xué)模型圖 下支架增加加強(qiáng)板后，受力最大點(diǎn)A

38、點(diǎn)將發(fā)生轉(zhuǎn)移至B點(diǎn)，加強(qiáng)板的材料厚度為2mm，加強(qiáng)板的高度是原支架高度的好幾倍，由于其抗彎能力與其高度的3次方成正比，因此加強(qiáng)后的受力最大點(diǎn)將為B點(diǎn)，為簡化和計算方便，可似B點(diǎn)為懸臂量的固定點(diǎn)，由公式(2-7)、（2-8）可計算得B點(diǎn)的剪力F=176.13N，M=70452Nmm,其剪力圖和彎矩圖如下所示圖（2-15） 加強(qiáng)后下支架剪力圖和彎矩圖由以上可知，其強(qiáng)度滿足性能要求，現(xiàn)在只需驗證彎曲變形量，根據(jù)公式（2-12）得ymax=(176.13x4003)/(3x2.1x105x6373.25)=2.8mm此變形量很小，但考慮到實際車輛行駛中路況的復(fù)雜程度不太一樣，為了能夠適應(yīng)各種路況，并考

39、慮到外觀造型，現(xiàn)采取了附圖8的設(shè)計方案，為了進(jìn)一步了解附圖8方案到底有多大可靠程度，現(xiàn)將其結(jié)構(gòu)調(diào)整至如臨界下狀態(tài)圖(2-16) 優(yōu)化加強(qiáng)后下支架結(jié)構(gòu)圖2.2 對下支架兩處時行優(yōu)化加強(qiáng)后力學(xué)分析則在其改進(jìn)后的臨界狀態(tài)，其力學(xué)模型可視為跌又疊加的懸臂量梁，疊加后最薄弱點(diǎn)是其臨界點(diǎn)，臨界點(diǎn)處視為高度為2倍的疊加梁，其簡化力學(xué)模型如下：圖（2-17）優(yōu)化加強(qiáng)后下支架力學(xué)模型為了簡化計算，視臨界點(diǎn)B點(diǎn)為懸臂梁的固定點(diǎn)，查機(jī)械設(shè)計手冊，則其慣性矩為=(BH3-bh3)/12 (2-14)其中B=20mm,H=40mm,b=17mm,h=34mm則=（20x403-17x343）/12=50986mm4，根

40、據(jù)公式根據(jù)公式（2-12）得=(176.13x4003)/(3x2.1x105x50986)=0.35mm由計算可知，采取在臨界點(diǎn)處的加固方案，還有0.35的撓性變型，但其變形量已經(jīng)很小了，在整車運(yùn)動行駛過程中，和車輛上的其它震動變形相比，已經(jīng)是微不足道了，更重要的是，實際這個臨界點(diǎn)是不存在的，也就是說，加固后的懸臂重疊梁其高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于了兩個單根梁的高度之和，而且至少是兩個根梁高度之和的2倍以上，根據(jù)慣性矩公式可知，其慣性矩與梁的高度的立方成正比，因此其慣性矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于了50986，因此，其變形量基本接近于零。 左右下支架根據(jù)上述力學(xué)分析與計算，可以說已經(jīng)滿足了實際使用性能，但為了進(jìn)一步減少車輛行駛過程中，簡易篷的震動與變形，現(xiàn)在考慮左右下支架在固定連接方式上，強(qiáng)化其連接鋼度，進(jìn)一步減少簡易篷在車輛行駛過程中的變形量。1. 簡易篷下支架的連接方式設(shè)計3.1.簡易篷下支架的連接方式及依據(jù)簡易篷下支架采取怎樣的連接方式，主要得依據(jù)電動三輪車的前部結(jié)構(gòu)，盡可能的在不改變原電動三輪車結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計，可以進(jìn)一步降低產(chǎn)品設(shè)計成本，減少零部件設(shè)計的數(shù)量，便于生產(chǎn)組織和安排。并根據(jù)下支架的受力分析，下支架主要承載固定部位，應(yīng)與電動三輪車的主體連接在一起，這樣的連接方式，不會因增加簡易篷而影響電動三輪車主體的強(qiáng)度，不會造成因連接點(diǎn)不合適而損壞電動三輪車自身的零件。為此，