卡丁車設(shè)計及制造畢業(yè)論文

1、昆明學院 2018 屆畢業(yè)論文（設(shè)計）論文（設(shè)計）題目 卡丁車設(shè)計及制造 子課題題目 卡丁車車架設(shè)計 姓 名 徐學琦 學 號 201404100118 所屬院系 自動控制與機械工程學院 專業(yè)年級 14級機制4班（汽車工程方向） 指導教師 俞 安 2017年12月摘要本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容為卡丁車車架設(shè)計。通過確定卡丁車車架的各個尺寸參數(shù)，并進行結(jié)構(gòu)強度、剛度以及應(yīng)變載荷的分析來確定其可靠性和安全性，節(jié)省材料的消耗，降低車架的重量以滿足設(shè)計要求，利用三維繪圖軟件Pro/ENGINEER進行建模，繪制實體圖形。再對車架進行各種工況的應(yīng)力和應(yīng)變的分析，最后再對不合理的地方進行改進，最終獲得符合設(shè)計要

2、求的卡丁車車架。利用Pro/ENGINEER進行導出總體布置二維工程圖，理出數(shù)據(jù)清單，并制成總體參數(shù)表，對懸架和轉(zhuǎn)向機構(gòu)，方向機等留出適合間隙，仍需考慮生產(chǎn)時存在的誤差，保留能存在間隙存在的情況。然后制定卡丁車的零件的制造及其采購后組裝。關(guān)鍵詞：卡丁車車架;焊接;強度;剛度;改進設(shè)計AbstractThe main content of this graduation design is the car frame design. Through the kart frame of each size parameters, and structural strength, stiffness

3、 and strain load analysis to determine its reliability and safety, saving the consumption of materials, reduce the weight of the frame in order to meet the design requirements, the use of 3 d drawing software Pro/ENGINEER for modeling and rendering entity graph. The stress and strain analysis of the

4、 various working conditions of the frame are analyzed. Finally, the unreasonableness is improved and the carting frame is finally obtained. The use of Pro/ENGINEER for export overall layout, two-dimensional engineering graphics out data list, and the population parameter table, for suspension and st

5、eering mechanism, the direction of the machine set aside for gap, still need to consider the error exist in production, can retain the problems exist. Then make the manufacturing of the parts and assemble the purchaseKeywords: Thekartingframe; intensity; stiffness; Toimprovethedesign; lightweight目錄第

6、一章卡丁車車架的功用及設(shè)計要求11.1卡丁車車架的功用11.2卡丁車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求1第二章車架的結(jié)構(gòu)形式對比與確定22.1 一體式金屬車架22.2 單體式車架22.3 桁架式車架3第三章卡丁車車架的設(shè)計43.1車架的設(shè)計參考43.2 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計6第四章車架材料和尺寸的確定84.1車架材料的材料力學分析84.2 車架材料的選擇84.3 車架焊接方式的選擇8第五章卡丁車車架模型的建立125.1 Pro/E軟件的介紹125.2 三維模型的建立135.3 車架整體參數(shù)135.5 車架建模13第六章車架的受力分析與計算176.1 受力與計算176.2 車架的改進18第七章卡丁車車架制造工藝設(shè)

7、計197.1 機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則：197.2 定位基準的選擇207.3 工藝路線擬定21第八章卡丁車實物制造24總結(jié)27參考文獻28謝辭30第一章 卡丁車車架的功用及設(shè)計要求1.1卡丁車車架的功用卡丁車車架作為卡丁車的重要組成部件之一，是卡丁車的主要承載構(gòu)件，其功用是支撐卡丁車的發(fā)動機、轉(zhuǎn)向器、制動系統(tǒng)、駕駛員等絕大部分載荷。也是車身和各主要成的安裝基礎(chǔ)，同時承受這些總成的重力以及其傳給車架的各種力和力矩，因此，車架應(yīng)有足夠的抗彎曲強度，以便裝在其上的有關(guān)機構(gòu)之間的相對位置在行駛過程中保持不變并使車身變形量較?。卉嚰芤矐?yīng)具有足夠的強度，以便保證其具有足夠的可靠性和壽命，車架主要零件在使

8、用期內(nèi)不能有嚴重變形或者開裂。車架剛度不足會引起震動和噪聲，也使卡丁車輪胎的接地性變差，從而通過性變壞。在保證強度、剛度的前提下車架的自身質(zhì)量應(yīng)盡可能小，以減少整車質(zhì)量。從被動安全性考慮車架應(yīng)具有吸收撞擊能力的特點，此外，車架設(shè)計時，還要考慮卡丁車技術(shù)規(guī)范中的要求。從提高整車的橫梁穩(wěn)定性以及較小縱梁側(cè)裝置的懸架伸出長度來看，希望盡量能增大車架寬度，從而簡化制造工藝和避免縱梁寬度轉(zhuǎn)折處引起應(yīng)力集中而導致車架損壞來看，還要求最好車架前后等寬，但是考慮到整車的總布置，上述要求往往難以滿足，所以也應(yīng)該從便于安裝的方面考慮。目前，卡丁車應(yīng)用最廣泛的是單體式車架和空間桁架式車架?？ǘ≤囓嚰芸v梁承擔了車架受

9、力的大部分，而車架橫梁將左右縱梁連接起來，構(gòu)成一個框架，不僅用來保證車架的扭轉(zhuǎn)剛度和承受縱向載荷，而且還用以支撐卡丁車上的主要部件。1.2卡丁車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求（1）卡丁車車架應(yīng)有足夠的強度，保證卡丁車在行駛期間的轉(zhuǎn)彎、制動等各種工況下卡丁車的零部件不會因受力過大而失效，保證行駛時駕駛員的安全。（2）保證卡丁車車架有足夠的剛度，避免變形過大影響車架上總成的正常配合和各零部件的過早損壞。（3）卡丁車的車架強度和剛度在滿足要求的情況下，車架的整體質(zhì)量應(yīng)盡可能的小，有效的降低卡丁車的整備質(zhì)量。第二章車架的結(jié)構(gòu)形式對比與確定卡丁車車架是卡丁車的主體結(jié)構(gòu)，它為其它部件，如懸架、發(fā)動機、座椅、踏板、

10、傳動裝置等提供安裝的位置，并承受所有部件傳來的力。車架一般采用兩種形式：一是單體式車架，另一種是桁架式車架。2.1 一體式金屬車架一體式金屬車架，整個車身的外殼就屬于車架的一部分。所以它不同于傳統(tǒng)的梯形車架或者管式車架，需要在車架外包裹外殼。事實上，按嚴格的定義來說，一體式車架都是由不同的組件裝嵌而成的，其中最大的一塊就是地臺，其余的如車頂、側(cè)板大小各異，所有的板件都是由高壓壓模機壓制出來的，利用機械臂做電焊處理，有的甚至使用激光焊接技術(shù)。因此，一體式車架主要為了適應(yīng)高度機械化的流水生產(chǎn)作業(yè)大量生產(chǎn)，這樣做可以大大的降低生產(chǎn)成本。而且一體式車架先天擁有良好的撞擊保護能力，車頭以及車尾加裝副車架

11、一方面有利于吸收撞擊所造成的沖擊力，另一方面對車架行駛的剛性也有所幫助。其次，一體式車架能夠預留用以吸收撞擊能量的皺褶區(qū)外，車架本身的包裹式構(gòu)造還可以將裙皺區(qū)域吸收不完的能力經(jīng)過車柱分散到車體的其余部分，避免猛烈撞擊力在瞬間過于集中而對乘客造成嚴重的創(chuàng)傷。相對于其他的車架構(gòu)造，一體式車架沒有高而闊的門欖、防滑動支撐架和大型的傳動軸管道等，空間的利用率極高。但一體式車架生產(chǎn)前的配套投資極其龐大，不適合小批量生產(chǎn)。另外一個明顯的缺陷就是一體式車架因為使用大量的金屬，重量偏高。外殼的作用主要是用來營造理想的空間效果，而車架的設(shè)計主要由金屬鋼片構(gòu)成，雖然鋼片已經(jīng)作了開坑的加強韌度處理，但是在物理結(jié)構(gòu)上

12、的剛度，特別是非水平扭動，始終不及桁架式車架。如果以重量和剛性比較的話，使用同等金屬重量所制作出來的一體式車架是所有車架中剛性表現(xiàn)最不差的。2.2 單體式車架單體式車架也稱作整體式或承載式車架。單體式車架是用金屬制成堅固的車架，再將發(fā)動機、懸架等機械零件直接安裝在車架上。承載式車架由鋼或者鋁經(jīng)沖壓、焊接而成，對設(shè)計和生產(chǎn)工藝的要求都很高。2.3 桁架式車架桁架式車架是選用很多不同直徑的金屬管件焊接成一定的空間結(jié)構(gòu)的框架。此種結(jié)構(gòu)在卡丁車中較為傳統(tǒng)、也最常見，制作過程較為簡單，車架的制作方式一般為焊接和鉚接，生產(chǎn)工藝相對簡單。并且桁架式車架制造成本低，強度也能得到保證。綜合以上三種車架結(jié)構(gòu)形式，

13、并且結(jié)合我們自身的實際設(shè)計要求及加工條件，確定選用桁架式車架作為本次卡丁車車架形式。第三章卡丁車車架的設(shè)計通過各種對國內(nèi)為車架的借鑒對車架進行設(shè)計，通過車架的設(shè)計來完成本次設(shè)計的初步內(nèi)容。3.1車架的設(shè)計參考首先是對國內(nèi)外車架的的借鑒。（如圖3.1-1-圖3.1-4）圖3.1-1圖3.1-2圖3.1-3圖3.1-43.2 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)借鑒以上車架對本次車架要滿足以下需求：車架作為自制部件中最重的部分，首先需要考慮的是車內(nèi)物體的安放空間。車內(nèi)體積最大的是車手、發(fā)動機和傳動系統(tǒng)，放置好后就能圍繞它們布置管件，勾勒出車架的輪廓。從而草繪出卡丁車總體布置圖。賽車的總體布置是根據(jù)以上參考進行的，最

14、后對車架進行了總體的布置（如圖3.2-1）圖3.2-1總體布置是由發(fā)動機后置后驅(qū)的布置形式，而選用發(fā)動機后置后驅(qū)的原因有以下幾點：（1）如果選用發(fā)動機前置前驅(qū)使其結(jié)構(gòu)復雜化，總體布置工作較為困難，維修與保養(yǎng)時的接近性變差。（2）選擇后置后驅(qū)時，其結(jié)構(gòu)簡單化，自然整車的制造成本降低。（3）后置后驅(qū)的方式改善了卡丁車駕駛員的視野，讓駕駛員更能觀察道路的情況，同時做出相應(yīng)的調(diào)整。（4）在上坡時后置后驅(qū)驅(qū)動輪上的附著力增加爬坡能力。第四章車架材料和尺寸的確定4.1車架材料的材料力學分析車架的材料應(yīng)具有足夠的屈服極限和疲勞極限，低的應(yīng)力集中敏感性，良好的冷沖壓性和焊接性能。車架材料與所選定的制造工藝密切

15、相關(guān)。拉伸尺寸較大或形狀復雜的沖壓件需要采用沖壓性能好的低碳鋼或低碳合金鋼；拉伸尺寸不大，形狀不復雜的沖壓件常采用強度較高且冷沖壓時不宜沖壓和回彈的材料。鋼材在冷沖壓成型后，其疲勞強度降低，靜強度提高，延伸率較小的材料的降低幅度更大，常用材料在沖壓成型后的疲勞強度一般為140160MPa。同時，由于車架是一個大型的焊接件，選擇材時要考慮材料的可焊接性。4.2 車架材料的選擇幾種材料的特性：1.Q235屈服強度235MPa抗拉強度205MPa焊接性良好2.4130屈服強度785MPa抗拉強度930MPa焊接性優(yōu)良3.Q345屈服強度345MPa抗拉強度490MPa焊接性良好通過以上幾種材料的性能

16、可以看出Q235和Q345的焊接性好但機械性較差，4130的屈服強度大，焊接性能也好，因此選用4130高強度鋼。在確定材料和尺寸后，進行初步估計所需的材料需要量，然后對所用的材料我們在市場上對比之后以采購的形式獲得4.3 車架焊接方式的選擇目前常用的焊接工藝有：金屬的焊接,按其工藝過程的特點分有熔焊,壓焊和釬焊三大類。按焊接種類有：1、焊條電弧焊2、埋弧焊（自動焊）3、二氧化碳氣體保護焊（自動或半自動焊）4、MIG/MAG焊（熔化極惰性氣體保護焊）5、TIG焊（鎢極惰性氣體保護焊）6、等離子弧焊等但焊接拼裝目前使用最廣的是電弧焊。電弧焊主要有以下幾種:(1)交流焊機手工焊接這種焊接設(shè)備簡單，操

17、作簡便，可用來焊接各種位置的接口。是目前應(yīng)用最廣的焊接方法，特別是建筑工地現(xiàn)場焊接，應(yīng)用極為廣泛。(2)直流焊機手工焊接焊接技術(shù)和操作與交流焊機手工焊類同，成本比交流焊機高。但焊接時電弧較穩(wěn)定，容易保證焊接質(zhì)量，因此一般用來焊接質(zhì)量要求較高的鋼結(jié)構(gòu)。(3)半自動焊一般用來焊接較短的或彎曲的對接、貼角焊縫。焊接效率高、質(zhì)量好，操作也較靈活，但使用不太方便。(4)埋弧自動焊埋弧自動焊宜于在工廠中使用，用來焊接長度較大的對接、貼角焊縫，一般是焊有規(guī)律的直焊縫。這種方法操作技術(shù)要求低，勞動條件較好，并且焊接質(zhì)量有保證，效率也高。(5)二氧化碳氣體保護焊保護焊適用于薄鋼板和其他金屬焊接。是用二氧化碳氣體

18、保護的光焊條焊接，焊縫質(zhì)量好，且可用于所有方位的焊縫。焊接時要避風。焊條電弧焊是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法，它的原理是利用電弧放電（俗稱電弧燃燒）所產(chǎn)生的熱量將焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫，從而獲得牢固接頭的焊接過程。電焊的基本工作原理是通過常用的220V電壓或者380V的工業(yè)用電，通過電焊機里的減壓器降低了電壓，增強了電流，并使電能產(chǎn)生巨大的電弧熱量融化焊條和鋼鐵，而焊條熔融使鋼鐵之間的融合性更高。電焊條的外層包有藥皮，焊條藥皮是指涂在焊芯表面的涂料層。藥皮在焊接過程中分解熔化后形成氣體和熔渣，起到機械保護、冶金處理、改善工藝性能的作用。藥皮的組成物有：礦物類（如大理石、氟石等）

19、、鐵合金和金屬粉類（如錳鐵、鈦鐵等）、有機物類（如木粉、淀粉等）、化工產(chǎn)品類（如鈦白粉、水玻璃等）。焊條藥皮是決定焊縫質(zhì)量的重要因素，在焊接過程中有以下幾方面的作用：一、提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。無藥皮的光焊條不容易引燃電弧。即使引燃了也不能穩(wěn)定地燃燒。在焊條藥皮中，一般含有鉀、鈉、鈣等電離電位低的物質(zhì)，這可以提高電弧的穩(wěn)定性，保證焊接過程持續(xù)進行。二、保護焊接熔池。焊接過程中，空氣中的氧、氮及水蒸氣浸入焊縫，會給焊縫帶來不利的影響。不僅形成氣孔，而且還會降低焊縫的機械性能，甚至導致裂紋。而焊條藥皮熔化后，產(chǎn)生的大量氣體籠罩著電弧和熔池，會減少熔化的金屬和空氣的相互作用。焊縫冷卻時，熔化后的藥皮形

20、成一層熔渣，覆蓋在焊縫表面，保護焊縫金屬并使之緩慢冷卻、減少產(chǎn)生氣孔的可能性。三、保證焊縫脫氧、去硫磷雜質(zhì)。焊接過程中雖然進行了保護，但仍難免有少量氧進入熔池，使金屬及合金元素氧化，燒損合金元素，降低焊縫質(zhì)量。因此，需要在焊條藥皮中加入還原劑(如錳、硅、鈦、鋁等)，使已進入熔池的氧化物還原。四、為焊縫補充合金元素。由于電弧的高溫作用，焊縫金屬的合金元素會被蒸發(fā)燒損，使焊縫的機械性能降低。因此，必須通過藥皮向焊縫加入適當?shù)暮辖鹪兀詮浹a合金元素的燒損，保證或提高焊縫的機械性能。對有些合金鋼的焊接，也需要通過藥皮向焊縫滲入合金，使焊縫金屬能與母材金屬成分相接近，機械性能趕上甚至超過基本金屬。五、

21、提高焊接生產(chǎn)率，減少飛濺。焊條藥皮具有使熔滴增加而減少飛濺的作用。焊條藥皮的熔點稍低于焊芯的焊點，但因焊芯處于電弧的中心區(qū)，溫度較高，所以焊芯先熔化，藥皮稍遲一點熔化。這樣，在焊條端頭形成一短段藥皮套管，加上電弧吹力的作用，使熔滴徑直射到熔池上，使之有利于仰焊和立焊。另外，在焊芯涂了藥皮后，電弧熱量更集中。同時，由于減少了由飛濺引起的金屬損失，提高了熔敷系數(shù)，也就提高了焊接生產(chǎn)率。另外，焊接過程中發(fā)塵量也會減少。六、藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用。若采用無藥皮的光焊條焊接，則在焊接過程中，空氣中的氧和氮會大量侵入熔化金屬，將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化形成各種氧化物和氮化物，并殘

22、留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池中的氣體可能使焊縫產(chǎn)生大量氣孔，這些因素都能使焊縫的機械性能（強度、沖擊值等）大大降低，同時使焊縫變脆。此外采用光焊條焊接，電弧很不穩(wěn)定，飛濺嚴重，焊縫成形很差。人們在實踐過程中發(fā)現(xiàn)如果在光焊條外面涂一層由各種礦物等組成的藥皮，能使電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫質(zhì)量得到提高，這種焊條叫藥皮焊條。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們創(chuàng)制出了廣泛應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)厚藥皮焊條。七、焊條藥皮類型及主要特點。按照藥皮的主要成分可以確定焊條的藥皮類型。由于藥皮配方組成不同，致使各種藥皮類型焊條的熔渣特性、焊接工藝性能以及焊縫金屬力學性能有很大差別。即使是同一類型藥皮，但不同牌號的焊條也因為藥

23、皮成分和配比不同，焊條的工藝性能等也會出現(xiàn)明顯的差別。適用范圍：焊條電弧焊是用手工操縱焊條進行焊接工作的，可以進行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多位置焊接。另外由于焊條電弧焊設(shè)備輕便，搬運靈活，所以說，焊條電弧焊可以在任何有電源的地方進行焊接作業(yè)。適用于各種金屬材料、各種厚度、各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。綜合以上條件我們選擇交流焊機手工焊，因為這種焊接設(shè)備簡單，操作簡便，可用來焊接各種位置的接口，并且我們實驗室因條件的限制，所以選擇交流焊機來焊接車架是很好的選擇。第五章卡丁車車架模型的建立5.1 Pro/E軟件的介紹1985 年，PTC 公司成立于美國波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。1988 年，V1.0

24、 的 Pro/ENGINEER 誕生了。經(jīng)過 10 余年的發(fā)展，Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。下面就 Pro/ENGINEER 的特點及主要模塊進行簡單的介紹。主要特性全相關(guān)性：Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵

25、在開發(fā)周期的任一點進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用?；谔卣鞯膮?shù)化造型：Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預先設(shè)置很容易的進行修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。裝配、加工、制造以及其它學科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實現(xiàn)這種效率，必須允

26、許多個學科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并行工程中同時進行的各項工作，由于使用了 Pro/ENGINEER 獨特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。裝配管理：Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功能支持大型復雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項，同時提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學習和使用。5.2 三維模型的建立通過運用Proe軟件建

27、模的強大功能，掃描，拉伸的功能將車架的模型建立出來。在對卡丁車車架的模型建立之前，首先我們要確定一個車架的設(shè)計流程，其設(shè)計流程如下：(1)根據(jù)總布置要求確定車架整體參數(shù)；(2)根據(jù)懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、座椅、發(fā)動機懸置等的安裝位置來確定車架結(jié)構(gòu)5.3 車架整體參數(shù)外形尺寸（mm）2500*1400*1225軸距（mm）1800前輪距（mm）1200后輪距（mm）1150整備質(zhì)量（kg）240方管尺寸（mm）40*40方管厚度（mm）3發(fā)動機質(zhì)量（kg） 50載重質(zhì)量（kg）555.4 車架建模用proe進行繪制，創(chuàng)建平面，經(jīng)過拉伸、陣列、去除材料、鏡像等方法繪制車架如下圖（圖5.4-1

28、-圖5.4-4）：圖5.4-1圖5.4-2圖5.4-3圖5.4-4當設(shè)計好后的二維工程圖如下（圖5.4-5-圖5.4-6）：圖5.4-5圖5.4-6第六章車架的受力分析與計算6.1 受力與計算分別對加載載荷進行計算：壓強公式：p=FS座椅對車架橫梁的壓強：P=FS=550546*25*106=40293Pa發(fā)動機對車架縱梁的壓強：P=FS=250700*25*106=14286pa車架側(cè)翻時主環(huán)所受的力計算：Ft=mv1-mv2F指賽車側(cè)翻時主環(huán)所承受的力t當發(fā)生側(cè)翻時候有最高車速變?yōu)? 車速的時間，根據(jù)經(jīng)驗值選用0.5sm賽車的整備質(zhì)量約為240kgv1賽車的最高速度約為60km/hv2賽車

29、車速變?yōu)镺 時表示。所以F=mv1-mv2t=240*16.670.5=8001.6N=車架彎曲剛度的計算：車架所承受的載荷包括有效載荷和自身載荷，其自身載荷主要指的是車架的自重與安裝在車架上的發(fā)動機和其附件等集中載荷。有效載荷是指車手的重量以分布載荷的形式作用在駕駛艙座椅安裝桿件上。以車架的縱向位移是2mm。為了方便計算，可以將車架簡化成簡支梁，在梁的中間施加集中載荷，得到車架的垂直撓度和彎曲剛度，關(guān)系式為EI=Fax(L2-a2-x2)6Lf式中， EI-彎曲剛度，N.m² F-集中載荷，N a -加載點到支點的距離，m x -測量點到支點的距離，m f -測量點的撓度，m L

30、-兩支點距離，m本文將前、后軸中點處的剛度作為車架的彎曲剛度，即 a = x=L/2，EI=FL348f則彎曲剛度為：EI=2000×1.8248×2×10-3=6.75×104N·m26.2 車架的改進（1）發(fā)動機上部安裝桿的改進發(fā)動機上部安裝桿受力較大，形成了懸臂梁的結(jié)構(gòu)，為了減小根部的受力可以選用以下三種解決方案：1，減小跨度和增加支撐；2.增大安裝桿的抗彎剛度3.改變加載方式和支座位置。因為發(fā)動機安裝的尺寸是一定值并且桿件已經(jīng)確定，所以安裝支座、抗彎剛度和加載方式無法改變，因此解決方法只能是在安裝桿的下部加設(shè)支撐桿來減小懸臂的長度，相當

31、于減小桿的彎矩，根部受到的應(yīng)力和支座處的靜撓度也會減小。（2）前艙底桿的改進對于整車來說，前環(huán)以前的載荷分配明顯小于前環(huán)之后的結(jié)構(gòu)，前艙的底板主要布置轉(zhuǎn)向機，加速、制動和離合踏板，垂向載荷不大，并且由于三角形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此將底面橫桿間增設(shè)桿件變?yōu)槿切谓Y(jié)構(gòu)。（3）車架管件直徑、壁厚的改進桁架式車架側(cè)邊的防撞結(jié)構(gòu)必須由車手兩側(cè)各至少3根管件組成，最上部的桿件不作為側(cè)邊防撞結(jié)構(gòu)，因此將25.4×1.6mm改為25.4×1.2mm，將駕駛艙前部橫向底桿壁厚改為1.2mm，車架最后部的支撐桿厚度減為1.2mm。第七章卡丁車車架制造工藝設(shè)計不同的生產(chǎn)類型對工藝規(guī)程的要求不同。單件

32、小批生產(chǎn)由于生產(chǎn)的分工比較粗糙，通常只需說明零件的加工工藝路線（即其加工工序順序)，填寫工藝過程卡。對于大批量生產(chǎn)，因其生產(chǎn)組織嚴密分工細致，工藝規(guī)程應(yīng)盡量詳細，要求對每道加工工序的加工精度、操作過程、切削用量、使用的設(shè)備及刀夾、量具等均作出具體規(guī)定。因此，除了工藝藝過程卡外，還應(yīng)有相應(yīng)的加工工序卡。此外,必要時還需要檢驗工序卡和機床調(diào)整卡。中小批量生產(chǎn)經(jīng)常采用機械加工工藝卡，其詳細程度介于工藝過程卡和加工工序卡之間。無論何種生產(chǎn)類型，工藝規(guī)程都是必不可少的，它的意義和重要性在于：1、工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，機械加工車間生產(chǎn)的計劃、調(diào)度，工人的操作，零件的加了質(zhì)量檢驗，加工成本的核算

33、，都是以工藝過程為依據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質(zhì)量事故、應(yīng)按工藝規(guī)程來確定各有關(guān)單位、人員的責任。2、工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的主要依據(jù)，車間要生產(chǎn)新零件時，首先要制訂該零件的機械加工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進行生產(chǎn)準備。如：新零件加工工藝中的關(guān)鍵工序的分析研究；準備所需的刀、夾、量具(外購或自行制造)；原材料及毛坯的采購或制造；新設(shè)備的購置或舊設(shè)備改裝等，均必須根據(jù)工藝規(guī)程來進行。機械加工工藝規(guī)程一旦制訂實施，一切生產(chǎn)人員都不得違反，但在執(zhí)行過程中可根據(jù)實施效果，對工藝規(guī)程進行修改和補充。這是一-項嚴肅認真的工作，必須經(jīng)過充分的討論和嚴格的審批手續(xù)。工藝規(guī)程自身也

34、在不斷地修改補充，更加合理、完善，對生產(chǎn)起到更好的指導作用。不同的生產(chǎn)類型對工藝規(guī)程的要求不同，對于我們制造的卡丁車而言，屬于單件小批量生產(chǎn)，所以在對工藝規(guī)程對的選擇上，選擇單件小批量生產(chǎn)的工藝路線。7.1 機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則：編制機械加工工藝規(guī)程應(yīng)遵循以下原則：1) 編制工藝規(guī)程應(yīng)以保證零件加工質(zhì)量,達到設(shè)計圖紙規(guī)定的各項技術(shù)要求為前提。2) 在保證加工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)使工藝過程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本。3) 應(yīng)充分考慮和利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件,盡可能做到平衡生產(chǎn)、4) 盡量減輕工人勞動強度,保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好、文明勞動條件。5) 積極采用先進技術(shù)和工藝,力爭減少材料和能源消耗，并

35、應(yīng)符合環(huán)境保護要求。制定加工工藝規(guī)程所需的原始資料：1) 產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖。2) 產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標準。3) 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型。4) 零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況。5）車間的生產(chǎn)條件6）各種有關(guān)手冊，標準等技術(shù)資料機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計步驟及內(nèi)容：1） 分析零件工作圖和產(chǎn)品裝配圖 閱讀零件工作圖和產(chǎn)品裝配圖，以了解產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確零件在產(chǎn)品中的位置、公用及其主要的技術(shù)要求。2） 工藝審查 主要審查零件圖上的視圖、尺寸和技術(shù)要求是否完整、正確；分析各項技術(shù)要求指定的依據(jù)，找出其中的主要技術(shù)要求和關(guān)鍵技術(shù)問題，以便在設(shè)計工藝規(guī)程時采取措施予以保證；審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。7

36、.2 定位基準的選擇加工路線的第一步是選擇定位基準。在選擇定位基準時，通常按如下順序考慮：1） 基準重合原則應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準作為定位精基準，這稱之為基準重合原則，采用這一原則，可避免由于基準不重合而產(chǎn)生的定位誤差，否則，將由于存在基準不重合誤差，而增大加工難度。2） 基準統(tǒng)一原則若工件以某一組表面作為精基準定位，可以比較方便地在各工序中加工出大多數(shù)其他表面，則應(yīng)盡早地把這一組基準表面加工出來，并達到一定精度，在后續(xù)工作中均以其作為精基準加工其他表面，這稱之為基準統(tǒng)一原則，采用基準統(tǒng)一原則，避免了因基準轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的誤差，所以易于保證各表面之間的位置精度。 3）互為基準原則 對某些位置

37、精度要求高的表面，反復加工的方法來保證其位置精度。4）自為基準原則 對位置精度要求很高的表面，可以將精加工的表面自身作為定位基準。5）便于裝夾原則 所有的精基準，尤其是主要定位面，應(yīng)有足夠大的面積和精度，以保證定位準確可靠。同時，還應(yīng)使夾緊機構(gòu)簡單，操作方便。7.3 工藝路線擬定根據(jù)下面的圖進行分析和工藝路線擬定（圖7.3-1-圖7.3-3）：圖7.3-1圖7.3-2圖7.3-3如圖上圖，確定前后輪輪距，以前輪安裝支架的中心位置和后輪的安裝點作為基點，然后對3、車架的底部進行焊接，再對前輪的安裝架和方向機的安裝架進行焊接，接著就可以對座椅和發(fā)動機的安裝架進行焊接。如圖7.3-3對于車架的所有方

38、管連接處采用焊接對其進行連接。卡丁車車架工藝路線序號工序名稱定位基準1焊接、手工電弧焊、2鉆孔與前輪相距1800mm處3去毛刺4涂漆5安裝零件6排線7審查8調(diào)試第八章卡丁車實物制造根據(jù)以上的尺寸參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計圖進行焊接制造，其實物如圖：（圖8-1-圖8-3）圖8-1圖8-2圖8-3總結(jié)通過這個學期的畢業(yè)設(shè)計，使我對汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計及其相關(guān)知識有了進一步的了解和認識，特別是對我這次設(shè)計的車架及相關(guān)細節(jié)有了更深刻的理解，懂得了車架設(shè)計的一般過程、方法及跟其他同學結(jié)構(gòu)相匹配的重要性。對于車架的中的設(shè)計我覺得其中的優(yōu)點有：1、本次設(shè)計采用的是桁架式車架，在滿足設(shè)計任務(wù)書和總體布置要求的同時，做到滿足

39、卡丁車所需的強度和剛度。2、對材料的選擇方面，采用4130剛，其中不僅滿足了強度與剛度等的要求，因其價格相比其他比較便宜，所以大大的降低了制造價格。3、在焊接方面，采用手工電弧焊，這種焊接方便易用，焊接的強度也能達到要求并且價格低，所以在本次設(shè)計中在保證車架質(zhì)量的同時，也控制了制造成本。當然其中也有不足之處，如車架的設(shè)計不太美觀，因為時間的限制卡丁車設(shè)計制造出來并沒有足夠的時間調(diào)試、排查相關(guān)問題，留下了較多的遺憾；自己能力、經(jīng)驗有限、時間急促，設(shè)計中難免有很多的錯誤，懇切希望老師對此提出批評、指正。參考文獻1 岳榮剛.中文版Pro/WildFir5.0.北京：清華大學出版社,2016

40、2 劉鴻文.材料力學1(第5版). 北京：高等教育出版社,2010 3 陳家瑞.汽車構(gòu)造(下冊). 北京：機械工業(yè)出版社,20054 張文春.汽車理論 北京：機械工業(yè)出版社,2005 5 王文斌.機械設(shè)計手冊（新版）. 北京：機械工業(yè)出版社,2004 6 汽車工程手冊編委會.汽車工程手冊. 北京：人民交通出版社,2001 7 日.自動車技術(shù)協(xié)會.小林明.汽車工程手冊. 北京：機械工業(yè)出版社,1996 8 劉鴻文.材料力學. 北京：高等教育出版社,19919 侯