详情

原文传递有轨卡丁车车架及悬架设计分析

论文题名：	有轨卡丁车车架及悬架设计分析
关键词：	有轨卡丁车;车架设计;悬架设计;数字三维模型
摘要：	有轨卡丁车是一种新型电动娱乐车辆，其专用赛道中设置有轨道，可同时为车辆导向和供电。相比传统燃油卡丁车，有轨卡丁车在安全性、经济性以及环境友好性等方面表现更加优异，因而具有很好的发展前景。　　根据有轨卡丁车车型特点，首先开展了车架结构选型、车架空间结构设计、车架纵向与横向关键尺寸计算及材料与加工方式选择等前期基础性工作；其次在UG软件平台上构建了车架的数字三维模型；最后利用ANSYS Workbench工具对车架模型进行静态加载分析，算得单根梁上重力产生的最大弯矩为161Nm，转弯时受到的最大弯矩为145Nm，侧倾角为3.57°。通过有限元模拟可分析得到的车架位移和应力云图，检验车架的强度和刚度是否符合要求，为车架结构改进与优化提供依据。本文车架直行和转向时节点的最大位移分别为0.352×10-6m和0.725×10-6m，其等效应力均小于材料的许用弯曲应力，符合相关要求。分别模拟了弯曲、扭转、弯曲结合扭转与紧急制动等4种工况下的车架受力情况，得到了节点位移图和应力云图，其中扭转、弯曲、扭转弯曲结合以及紧急制动时最大变形量分别为0.09mm、0.14mm、2.4mm和0.14mm，变形程度在允许范围内，应力最大值分别为14.23MPa、47.4MPa，147MPa和49.2MPa，符合相关要求。　　对比现有的各种悬架，对其方案进行了论证，本文选择钢板弹簧非独立悬架形式，采用线性特性的传统多片钢板弹簧和纵置对称式的布置方式，板簧叶片截面选用矩形截面，端部采用梯形（片端切角）结构；主片采用最为常见的上卷耳形式，第二片不采用包耳的形式；吊耳和弹簧销结构上采用自润滑式弹簧销结构，中心螺栓直径设计为8mm。对悬架系统进行了数字化设计，确定了悬架系统的关键零部件的结构，进行车架及悬架的装配形式。　　前后悬架偏频分别选定为1.3Hz、1.5Hz，非簧载质量设定为104kg，满载弧高为15mm，总片数为3片，前板簧片宽45mm，后板簧宽度66mm，厚度均为5mm；前后第1、2、3片板簧的长度分别为560mm、395mm和230mm。校核了钢板弹簧的强度和刚度等指标，紧急制动工况时，前悬架板簧最大应力σmax为802.6MPa<1000MPa；启动工况时，后悬架钢板弹簧最大应力σmax为890.6MPa<1000MPa，结果表明符合项目的预期指标。
作者：	简志雄
专业：	材料工程
导师：	张福全;陈超
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2019
正文语种：	中文