觀光車總體計(jì)算書

1、14座電動(dòng)觀光車設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 書制 訂 部 門: 文 件 編 號(hào): 版 本/版 次: A/2 總 頁 次: 6 發(fā) 行 代 號(hào): 生 效 日 期: 2011年3月1日 設(shè)計(jì)說明設(shè)計(jì)依據(jù)和原則：為了適應(yīng)市場對(duì)載客量超過14座的電動(dòng)旅游觀光車的需求，減少用戶的使用成本，在廣泛調(diào)研論證的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，基于GB/T 21268-2007非公路用旅游觀光車通用技術(shù)條件而設(shè)計(jì)開發(fā)旅游觀光車，本產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)引用了GB72582004、GB10827、GB/T13055、GB/T18385、GB/T18386等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本產(chǎn)品充分考慮到工廠生產(chǎn)方式和工藝的可繼承性，努力使本廠產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)系列化，通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。

2、本車共4排座位，駕駛室2人、其余每排3人，為減少軸距，最后一排座朝后。采用承載式車身結(jié)構(gòu)，玻璃鋼車身與車架融為一體參與承載、減輕整車重量，避免行駛中發(fā)生異響。發(fā)動(dòng)機(jī)后置，前懸、后懸采用縱置彈簧鋼板加筒式減震器結(jié)構(gòu)，以獲得較高的行駛舒適性。主要性能和設(shè)計(jì)參數(shù)項(xiàng) 目單 位設(shè)計(jì)值額定載人數(shù)(含駕駛員)/相當(dāng)于載重量人14最高車速(空載/滿載)Km/h空載：28 滿載 26.5爬坡能力(滿載)15%最小離地間隙mm空載：145外形尺寸(長 x 寬x 高)mm5140*1510*2000最小轉(zhuǎn)彎半徑m6. 5最大制動(dòng)距離(速度30km/h時(shí))初速度：30km/h/空載：7.30m （要求7.84m）軸

3、距mm2680輪距(前/后)mm前：1205-后：1200整車重重/載重kg1180蓄電 池組(8X6V)、12X6V12X6V軸荷分配 前軸/后軸 （滿載）kg空載：1180前軸：595 后軸：585滿載：2330 （載人）前軸：1005 后軸：1325電機(jī)(功率/電壓、轉(zhuǎn)速，扭矩)KW/V功率/電壓：5.5kw 72V電機(jī)額定轉(zhuǎn)速2500r/min 最高3800r/min輪胎型號(hào) 直徑輪胎型號(hào):145R12LT標(biāo)定直徑：546mm電控功率kw額定功率為8.2kw后橋減速比12.49總體計(jì)算一：動(dòng)力匹配：初設(shè)定最高車速為：28km/h=7.7m/s 電機(jī)功率選定為5.5kw，轉(zhuǎn)速為1625轉(zhuǎn)

4、/分鐘，扭矩為81.1N·m 設(shè)定機(jī)械系的傳動(dòng)效率 90%電機(jī)效率70-80%，計(jì)算取75%后橋傳動(dòng)比：12.49滾動(dòng)摩擦最高車速速比： 12.49 :1 最高車速校核按空載狀態(tài)進(jìn)行，前軸荷 595kg，后軸荷 585kg 汽車的行駛滾動(dòng)阻力: 計(jì)算最高行駛速度：=31.31 其中： n 電機(jī)轉(zhuǎn)速；r 車輪半徑。 最高速度：31.31km/h （計(jì)算所得最高速度為31.31，滿足最高速度要求）滿載最高速度： =29.59滿載最高車速：29.59km/h (設(shè)計(jì)滿載最高車速為29.59，滿足要求)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算：空氣阻力： 動(dòng)力因素：爬坡度的計(jì)算，爬坡能力為：16.7% (設(shè)計(jì)滿載爬坡能力

5、為14%，滿足要求) 因此在汽車的最高車速下，電機(jī)需要提供驅(qū)動(dòng)扭矩：電機(jī)需提供的轉(zhuǎn)速：電機(jī)需提供的功率：（有功率富余，滿足設(shè)計(jì)要求）爬坡能力：16.7%坡度：9°坡度檔位速比：12.49:1爬坡能力按14座滿載狀態(tài)進(jìn)行，電機(jī)需要提供的扭矩：（額定值為91N·m）二：車架校核1整車參數(shù)。14座蓄電池觀光車的總長為5140mm，額定載客人數(shù)為14人，其整備質(zhì)量約為1180kg，最大裝載質(zhì)量約為1150kg;軸距：2680mm,前輪距：1205 mm，后輪距：1200 mm。2本校核將對(duì)14座蓄電池觀光車車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并校核其強(qiáng)度。車架結(jié)構(gòu)示意圖如下：21 縱梁結(jié)構(gòu)與形狀 車架

6、縱梁采用抗彎強(qiáng)度較好的矩形冷彎空心型鋼，材料為Q235。 22 橫梁的布置結(jié)構(gòu) 221車架前部 車架前部裝有平弧形駕駛室和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，為了保證駕駛室在汽車行駛當(dāng)中不致扭壞，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不至于因車架的撓曲變形而影響轉(zhuǎn)向特性和操縱穩(wěn)定性在前端布置了兩根抗彎強(qiáng)度較大的橫梁(前橫梁和前下橫梁)。 222 車架中部 車架前后兩段剛性都較大，而大部分車架變形(包括彎曲、扭轉(zhuǎn))均集中在車架中部，這一段應(yīng)允許有一定的撓曲變形，以起到緩沖作用，同時(shí)也可避免應(yīng)力集中。在這一段布置了兩根與縱梁連接的橫梁。此外，考慮到零件的工藝性，在左、右縱梁的外側(cè)加兩根側(cè)梁，增加縱梁的抗彎強(qiáng)度。側(cè)梁與主縱梁由七根短橫梁連接，增加了抗扭強(qiáng)

7、度。 223 車架后部 該車后鋼板彈簧為平衡懸架 ，懸架支座只與大梁與側(cè)梁連接短橫梁的下翼面連接。為了保證觀光車操縱穩(wěn)定，減少軸轉(zhuǎn)向，提高側(cè)傾的穩(wěn)定性，這一部份的設(shè)計(jì)剛性應(yīng)較大。所以，增加了此處短橫梁的截面積，也與平衡懸架組成了一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，保證車架的剛度和平衡懸架受力的傳遞。在車架尾部布置了一個(gè)槽形梁。 23 橫梁的固定及聯(lián)接 縱梁與橫梁的固定一般采用焊接法、鉚接法和螺栓連接法將縱梁與橫梁連接成堅(jiān)固的剛性構(gòu)架。焊接能夠保證很高的彎曲強(qiáng)度，且連接牢固，車架采用焊接的方法。鉚釘連接的成本低，但不能保證很高的彎曲強(qiáng)度。螺栓連接主要用在某些需要互換或拆卸的部件上，缺點(diǎn)在于長期使用中，容易松動(dòng)。但目前

8、國外一些先進(jìn)廠家已采用了預(yù)應(yīng)力螺栓固定。231 橫梁的設(shè)計(jì) 橫梁以設(shè)計(jì)成直線形的效果最好 ，一般做成簡單的直槽形。但有時(shí)為了提高橫梁的剛度，橫梁的斷面可采用圓管或箱型斷面。為了避讓傳動(dòng)軸等部件時(shí)橫梁不能設(shè)計(jì)成直梁，傳動(dòng)軸安裝位置的橫梁一般做成拱形，但彎曲處要盡量平緩過渡避免應(yīng)力集中。對(duì)于安裝了后拖鉤的車架，后橫梁要承受拖鉤傳來的很大的作用力 ，應(yīng)用角撐進(jìn)行加強(qiáng)。24 加強(qiáng)板的布置 車架縱梁下翼面中部即前懸后支架到平衡懸架支架之間這一區(qū)域所受彎曲、扭曲最大，而且還是水平方向彎曲最大的部位 ，在這一區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)?？紤]到零件的工藝性 ，在左 、右縱梁的外側(cè)加兩根側(cè)梁，增加縱梁的抗彎強(qiáng)度。側(cè)梁與主縱梁由

9、七根短橫梁連接，增加了抗扭強(qiáng)度。車架后部平衡懸架固定在車架縱梁與側(cè)梁連接的短橫梁上，避免了縱梁在平衡懸架處受很大支撐反力。保證該區(qū)域抗彎強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度。 3. 車架強(qiáng)度分析及驗(yàn)算在實(shí)際使用中，車架除承受彎曲載荷外還承受扭轉(zhuǎn)載荷和剪切載荷。在車架初步設(shè)計(jì)時(shí)一般只需對(duì)車架縱梁進(jìn)行彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算。31 基本假設(shè)計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)，對(duì)縱梁進(jìn)行如下簡化：縱梁是支承在懸架支座上的簡支梁，所有作用力均通過車架縱梁斷面的彎曲中心，即縱梁只發(fā)生純彎曲。 32 載荷在車架上的分配 為了在初步設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算方便作以下簡化 ：空車時(shí)簧載質(zhì)量平均分配在左、右縱梁上；各個(gè)零部件及總成按其質(zhì)心位置作用在車架上；車架質(zhì)量均認(rèn)為是均布載

10、荷。 （1）縱梁彎曲應(yīng)力 式中 W截面系數(shù)。W21.33cm3彎矩M可以用彎矩差法或力多邊形法求得。對(duì)于本車，可假設(shè)空車簧上重量Gs及載重Ge均布在縱梁全長上，每根梁的均布載荷為： ；式中Gs=11800N Ge=11500N a=977mm、b=858mm L=2680mm代入數(shù)據(jù)得：q=2.58N/mm顯而易見，在軸距段的縱梁中點(diǎn)處產(chǎn)生的彎矩最大（即x=1340mm），此處的彎矩為：；代入以上數(shù)據(jù)得 =1303346.5N/mm =105.225Mpa縱梁材料Q235的彎曲許用應(yīng)力 可以滿足本車的強(qiáng)度要求（2）板簧吊耳的強(qiáng)度板簧吊耳處承受著板簧上所傳遞的力，此處也是強(qiáng)度要求很高的一點(diǎn)，所以

11、對(duì)其強(qiáng)度驗(yàn)算也是很重要的。吊耳的材料為Q235，由厚度為8mm的鋼板焊接而成，與板簧的連接是通過M12的螺栓連接。材料的許用應(yīng)力 拉壓基本許用應(yīng)力 取折減系數(shù)K=1.2則許用應(yīng)力 吊耳可承受的最大作用力F=最大載重 m=2605kg可以滿足本車的強(qiáng)度要求。（3）前減震固定板的強(qiáng)度前輪的受力通過減震傳遞到減震固定板，因此此處的強(qiáng)度要求很高，對(duì)其強(qiáng)度驗(yàn)算也是很重要的。固定板的材料為Q235，由厚度為5mm的鋼板折彎而成。減震器上端蓋的外圓直徑為130mm，其直接作用于固定板上。材料的許用應(yīng)力 剪切基本許用應(yīng)力 取折減系數(shù)K=1.2則剪切許用應(yīng)力 可承受的最大作用力F=最大載重 m=17.6t可以滿

12、足本車的強(qiáng)度要求4、小結(jié)通過以上分析與計(jì)算，可以看出整個(gè)車架在剛度和強(qiáng)度上可以滿足本觀光車的總布置要求和使用要求。三：傳動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算3.1 觀光車傳動(dòng)比的確定。 電機(jī)與輪胎已選定，選傳動(dòng)比最接近(i12.49)型號(hào)為8062的驅(qū)動(dòng)橋。3.2驅(qū)動(dòng)軸殼計(jì)算8062驅(qū)動(dòng)橋：D=65，d=55驅(qū)動(dòng)軸殼的最大應(yīng)力通常發(fā)生在鋼板彈簧座附近3.2.1 計(jì)算危險(xiǎn)斷面的抗彎模量W3.14(D4-d4)/32D 3.14×(654554) ÷(32×65)4183mm33.2.2按三種工況進(jìn)行強(qiáng)度校核A. 電動(dòng)觀光車滿載緊急制動(dòng)時(shí)，滿載時(shí)后輪壓力G2 T后×10 948.3&

13、#215;109483N水平彎矩：MBFB×(B-s)/2m2× G2(Bs) /4 N.mFB 單邊制動(dòng)力，N；B 后輪距，mS 兩鋼板彈簧座間距離，m；G2 落在兩驅(qū)動(dòng)輪胎上的重量，Nm2 制動(dòng)時(shí)重量轉(zhuǎn)移系數(shù)，制動(dòng)時(shí)為0.40.6；選0.6附著系數(shù)，取0.8；MB0.6×9483×(1.220.79)×0.8÷4489.3 N.m垂直重量產(chǎn)生的彎矩M=G2(Bs)/4=9483×(1.220.79)/4 =1019.4 N.m其合成彎矩為：M總1=M×MMB×MB=1131N·m該彎曲應(yīng)力為

14、1M總1 /W1131×103÷4183270 N/mm2軸殼還受最大制動(dòng)力引起的反作用扭矩MRG2×rr/4 9483×0.21×0.8÷4398 N.m軸殼所受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為MR / Wt398×1000÷2091.5190.3 N/mm2rr 驅(qū)動(dòng)輪胎半徑，mWt 抗扭截面系數(shù)，mm3合應(yīng)力為1×1 ×=330 N/mm2B通過不平路面時(shí)通過不平路面時(shí),軸殼受到最大垂直動(dòng)載荷，危險(xiǎn)斷面發(fā)生在鋼板彈簧座附近，其彎矩為：MBk(G2/2-gw) (B-s)/2 1176.8 N.mk 動(dòng)載荷系數(shù)，

15、取1.75gw 單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪胎重量，此時(shí)軸殼所受彎曲應(yīng)力為MB/W =281.3 N/mm2C最大側(cè)向力時(shí) 電動(dòng)觀光車滿載載轉(zhuǎn)彎時(shí)處于側(cè)翻臨界狀態(tài)而對(duì)側(cè)翻方向相反的車輪上垂直反力和橫向力等于零時(shí)，外輪上橫向力最大而沒有縱向力作用，此時(shí)計(jì)算危險(xiǎn)斷面在軸承位置處。輪軸上受力情況最嚴(yán)重是橫向力最大時(shí)，所以計(jì)算輪軸應(yīng)力時(shí)，除垂直載荷外，尚須考慮橫向力。因?yàn)槠囂幱趥?cè)翻臨界狀態(tài)，所以橫向力Y2=G2，垂直載荷Z2=G2。垂直載荷產(chǎn)生的彎矩為M1=Z2×b =474N·m橫向力產(chǎn)生的彎矩為M2= Y2×rr = G2×rr=1991.4 N·m側(cè)滑時(shí)附著系數(shù)

16、，取1.0軸承所受徑向力為：S1=G2其合成彎矩為 M=M1×M1M2×M2 =2047 N·m 1=M/W =489 N/mm2剪應(yīng)力為 2= S1/S =13.4N/ mm2=1×12×2=489N/ mm2以上三種工況，以滿載側(cè)滑時(shí)達(dá)到最大489 N/mm2 驅(qū)動(dòng)橋軸殼采用中碳合金鋼半軸套管>=500N/mm2結(jié)論：通過計(jì)算，符合強(qiáng)度要求3.3半軸強(qiáng)度計(jì)算半軸結(jié)構(gòu)采用半浮式，故半軸除傳遞扭矩外，還要承受垂直力Z2、側(cè)向力Y2及縱向力X2所作用的彎矩Z2b、Y2rr、X2b。3.3.1（1）縱向力最大時(shí)，即制動(dòng)力最大時(shí)，最大值Z2。此

17、時(shí)橫向力為零，附著系數(shù)在計(jì)算中取為0.8。 Z2=G2/2gw X2= G2/2G2當(dāng)汽車不動(dòng)時(shí)作用在左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上的重量；Z2=9483/2140=4601.5NX2=3793.2N合成彎矩為 MB=bZ2×Z2X2×X2=298170.1N·b汽車輪胎中心到軸承位置距離，1=MB/W=298170.1/2650.6=112.5N/ mm2扭矩為 MT=X2×rr =796572 N·扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 2= MT/WT=150.3N/ mm2合成應(yīng)力為3=1×12×2=187.8 N/ mm2（2）汽車通過不平路面垂直力最大時(shí)

18、，最大值Z2k，此處k是動(dòng)載荷系數(shù)。沒有縱向力和橫向力作用。對(duì)于電動(dòng)車動(dòng)載荷系數(shù)k取為1.75。 半浮式半軸受彎矩 MB=kG2b/2=414881 N· 此時(shí)半軸所受彎曲應(yīng)力為 = MB/W=156.5 N /mm2（3） 側(cè)向力Y2=最大時(shí)，最大值Z1（橫向滑移）。沒有縱向力作用。橫向滑移時(shí)的附著系數(shù)1在計(jì)算中取為1.0。在這種情況下半軸只承受彎矩。合力矩：M=2047 N·m合成應(yīng)力為：=M/W=772 N /mm2（4）扭矩最大時(shí) M1=0.6Me×i× =69.4Nm扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 1= M1/WT=13.1N/ mm2合成應(yīng)力為3=1×

19、12×2=90.4 N/ mm2綜上所敘四種情況中第三種情況達(dá)到最大=772 N /mm2選用40Cr做半軸材料，其許用應(yīng)力為>=785 N /mm2滿足使用要求。3.3.4半軸剛度計(jì)算M×180/E*J ×3.14 其中 E80×109(剪切彈性模量)J3.14d4/32(慣性矩)0.626度/m3.3.5半軸連接螺栓計(jì)算螺栓為M12，分布圓直徑D102 mm，材料35調(diào)質(zhì)796572×2÷102÷(4×113.04)34.5 N/mm235鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后300 N/mm2，當(dāng)安全系數(shù)為2時(shí)，150 N/m

20、m2，而0.50.6故螺栓強(qiáng)度符合要求3.3.6軸承壽命的計(jì)算，驅(qū)動(dòng)橋采用的軸承型號(hào)為深溝球軸承6206C19.5KN，計(jì)算徑向負(fù)荷：S19483/24741.5 N計(jì)算軸向負(fù)荷P S14741.5 N軸承轉(zhuǎn)速,以車速V22 Km/h計(jì)算，n278 rpm查表得軸承壽命為Ln1426小時(shí)3.4制動(dòng)器計(jì)算3.4.1 電動(dòng)觀光車所需制動(dòng)力矩計(jì)算根據(jù)汽車標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行制動(dòng)距離修正空載S1=v1t1+0.5jt1×t1重載S2= v2t2+0.5j2t2×t2v1、v2空載、滿載時(shí)車最大速度，/sj剎車后減速度，由汽車設(shè)計(jì)一般取4.5m/（s×s）S1=5.76mS2=4.2m2.4.1.1正常制動(dòng)力矩滿載M1414.5N.m空載M760.7N.m3.4.2制動(dòng)性能計(jì)算3.4.2.1制動(dòng)器產(chǎn)生的力矩d120mm (初選分泵活塞直徑)d2=24mm(初選總泵活塞直徑)p200N（初選制動(dòng)踏板力）i500/80=6.25M200×6.25×0.80×（20×20）×0.64×4/（24×24）1777 N.m760.7 N.m