游乐卡丁车设计计算书.doc

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1、游乐卡丁车设计计算书一、车架强度及刚度计算1、车架强度校验车架受力示意图：图一前端受冲击的受力图车身自重为Gk=399kg，按均布载荷考虑，则q===2793（N/m）最大速度v=12km/h=3.3m/s故冲击载荷Rc===9058.5(N)支座反力Ra===2139（N）Rb===3270（N）图二后端受冲击的受力图支座反力Ra===3822（N）Rb===1589（N）为了保证其安全性，取大值。Ra=3822（N）（图二），Rb=3270（N）（图一）材料的抗弯模量W=16.822×10-6（m3）材料Q235的抗拉强度σb=335（Mpa），安全系数取n=5材料Q235的许用应力为

2、[σ]==67（Mpa）车架的剪力图和弯矩图如下：图三车架的剪力弯矩图危险断面在离后轴中心443mm处在离后轴中心443mm的弯矩M2=Rb×0.957－q×0.957×0.957/2=3270×0.957－2793×0.957×0.957/2=1850（Nm）σ===27.4（Mpa）＜[σ]符合要求。冲击力Rc对斜柱的冲击弯矩M3=Rc×0.13＝9058.5×0.13＝1178（Nm）σ===34（Mpa）＜[σ]符合要求。所以,车架强度符合要求。2、车架刚度校验材料弹性模量E=206（Gpa）材料的惯性矩I=50.468×10-8（m4）车架自身的挠度fmax===0.00095（

3、m）=1.34（mm）（中点）冲击力Rc产生的挠度fmax===0.0014（m）=1.4（mm）活载荷Qk产生的挠度fmaxa=0.957，b=0.443，x===0.77fmax===0.00017（m）=0.17（mm）合计挠度约2.91刚度符合要求。一、碰撞轴的强度与刚度计算（1）、前碰撞轴受力图如下：图四前碰撞轴受力图1、强度校验侧向最大速度v=1/312km/h=1.1m/s故冲击载荷Rc===3019.5(N)按均布载荷考虑，则q===43（N/mm）材料45钢的抗拉强度σb=600Mpa,安全系数取5材料45钢的许用应力为[σ]==120（Mpa）轴的最大弯曲正应力发生于固

4、定端=2985kNmmσ===0.012（Mpa）＜[σ]符合要求。2、刚度校验材料的弹性模量取E=206(Gpa)材料的惯性矩I=1.3()轴的最大扰度发生在另一端fmax===6.4m符合要求（2）、后碰撞轴受力图如下图五后碰撞轴受力图1、强度校验轴的最大弯曲正应力发生于固定端=4693kNmmσ===0.018（Mpa）＜[σ]符合要求。2、刚度校验轴的最大扰度发生在另一端fmax===2.2m符合要求一、左、右转向节及刚度计算1、左、右转向节强度计算左、右转向节的受力图如下：图六左右转向节受力图轴的材料选45钢，调质处理，其抗拉强度σb=630（Mpa），安全系数取n=5材料45钢

5、的许用应力为[σ]===126（Mpa）F=最大的弯矩在端部为M1=F×0.057=1635×0.057=93.2（Nm）该处的抗弯模量W1===4.2×10-6(m3)该处弯曲应力σx===22.19（Mpa）<[σ]2、左、右转向节的刚度计算材料的弹性模量取E=206(Gpa)材料的惯性矩I1=2.4()，I2=0.6()轴的最大扰度发生在轴的自由端fmax=f1+f1+===1.06()符合要求四、板簧的刚度校验其中：代入可求:钢板弹簧装配总成后的刚度176.89五、前后碰撞装置根据所查资料的碰撞时间的计算方法可知，此碰撞基本假设为完全非弹性碰撞。由非球形物体碰撞时间的计算公式，得出

6、求出两滑块作非完全弹性纵向碰撞的时间为为两车纵向质心的距离为两车车速e为碰撞恢复系数在完全非弹性碰撞中，取e=0，通过数模的实际尺寸测量，而根据碰撞前后动量守恒和冲量定理：碰撞前速度，碰撞后速度，质量为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　将，，，将上述取值代入，可得：　　弹簧刚度的计算公式d为簧丝的直径G为剪切模量R为弹簧直径N为弹簧有效圈数　将弹簧直径ｄ＝８ｍｍ，有效圈数n=２０，Ｒ＝１５ｍｍ,G=80Gpa带入公式可得[k]=75.8Kn/m。　k<[k],故满足要求。六、滑轴的强度校核滑轴的端部受到压力的作用

7、，受力图如下：图七滑轴受力图材料为45钢，其抗压强度σbb=355Mpa安全系数取n=5,[σ]=71Mpa滑轴端部受到冲击载荷的作用，其中取极限值F=Rc=3019.5N受压面积<[σ]故符合要求。六、电机的选择汽车的动力性主要取决于发动机的最大功率，发动机的功率越大，动力性能越好，最大功率值根据的要求的最高车速Vamax计算，如下其中：Pmax-最大功率，kw-传动系效率，对于单级减速器取0.9G-重力加速度，9.8