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小型 机动 载货 三轮车 设计

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湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表学 部： 理工学部 学生姓名陈观龙学 号200841914106年级专业及班级08级机械设计制造及其自动化(1)班指导教师姓名杨文敏指导教师职称副教授毕业论文题目小型机动载货三轮车的设计毕业论文工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题1.查找资料相关文献，了解大量关于三轮车的信息2.完成了开题报告、开题论证等并交予指导老师已合格3. 完成蓄电池、电动机及其控制器、轮胎、轮辋等的选型4.绘制出了初步的装配图 1.总体方案的计算2.关键零件的计算如：齿轮、轴承等3.典型零件如车架等结构设计说明4.设计总结指导教师意见指导教师签名： 年 月 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名： 年 月 日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名陈观龙学号200841914106年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化(1)班指导教师及职称杨文敏 副教授开题时间毕业论文（设计）题目小型机动载货三轮车的设计选题研究意义一、 针对农村运输业的特点：运量小、运距短、货物分散，并且可行驶的道路条件差,设计以柴油机为动力，结构简单，车速较汽车低，稳定性较好的小型机动载货三轮车, 在保证基本使用功能并保证安全驾驶的前提下，尽量简化结构，降低制造成本，以满足广大农民的需要和购买能力它在改变农村的交通运输的落后的面貌，进一步促进的农村经济发展。二、通过设计小型机动载货三轮车提高自己对所学知识的融会贯通，提高自己的动手查阅能力和自己的综合分析能力。国内外研究现状我国小型机动载货三轮车诞生于1980年前后,当时促进了农村商品经济迅速发展,货物与人员的流通量急剧增加。当时我国的运输车辆,无论品种和数量均不能满足要求。起初由比较了解农村、熟悉农民的一些农机企业为满足当时的农村体质变化后运输市场的需求，开发了一种适合农村公路运输特点的小吨位、低速、三个车轮的运输车辆，也就是三轮车。由于小型机动载货三轮车的实用和廉价，使得其这些年来得到了迅速的发展。1997年的产量达到220余万辆，保有量1000万辆左右，已成为农村交通运输工具的主力军之一。小型机动载货三轮车是一种介于拖拉机和轻型汽车之间的农用运输机械，主要为农业生产服务。根据我国目前的农业运输的“三中”(中小吨位。中小等级道路和中等驾驶水平)的实际情况，我国的设计原则是在保证基本使用功能并保证安全驾驶的前提下，尽量简化结构，降低制造成本，以满足广大农民的需要和购买能力。我国早期研制的是装配170型柴油机的骑式三轮车。之后在结构上进行了重大改进，将骑式改为坐式，配用的动力由单一的170型柴油机拓展到180、185、190等多种型号的柴油机。传动的方式不仅有链传动，而且有皮带传动，动力输出轴传动等多种方式。操作的方式不仅有把式，也有方向盘式。有无驾驶室的，也有带驾驶室的。目前，全国已有定点的生产厂家87个，年产量超过30万辆的有山东时风集团公司、南京金蛙集团、山东巨力集团有限公司和山东聊城双力农用车集团公司。近年来，国家不断加强对三轮运输车生产和使用的管理。1990年你、原机电部和公安部对所有的生产企业的生产必备条件及车型进行了考核认证，并对三轮车进行了目录管理；1992年，国家颁布了三轮车运输车特定技术条件，随后国家颁布了更多的相关政策，使得三轮运输车进入了依法科学管理的轨道。随着三轮运输车的结构设计的不断改进，企业的生产条件的日臻完善，产品质量明显提高。国外现主要以倒三轮为主,国外的技术较国内的技术先进些,主要的生产公司有国外的宝马，铃木的改装的1300正三轮、雷诺、川崎、英国的诺顿。主要参考文献1文献检索关键词：三轮车 农用运输车 运输车 机动三轮车 2 机械工业部农机工业局.柴油机动三轮车使用与维修.中国农业机械出版社 .19863 李晋善,谭德荣.拖拉机与农用运输车的使用设计.机械工业出版社.19964 李问盈,王桂显.农用运输车的使用与维修. 中国农业出版社.20005胡亚庄.农用三轮车四轮车驾驶保养修理195例. 吉林科学技术出版社.19966孙雨生.三轮农业运输车的使用与维修问答. 人民邮电交通出版社.2009.2001研究方案研究目的：通过设计小型机动载货三轮车提高自己对所学知识的融会贯通，提高自己的动手查阅能力和自己的综合分析能力，增强自身的设计分析能力。研究内容：明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；总体方案的拟定与计算，关键零件的强度的计算与分析：如传动齿轮、轴等，典型零件如车架的结构设计说明。研究方法：通过网上资料的搜索和对市场的亲身调查去了解现在小型机动载货三轮车的发展现状、现在的技术水平和现在的一些设计数据，然后针对指导老师所给的课题通过前面的参考、大学四年所学的知识、各种渠道查到的数据资料、自己的数据计算和指导老师的帮助，完成好这份小型机动载货三轮车的设计任务。预期成果：1、不少于设计图纸4张（0#），全部是CAD绘制。、计算说明书不得少于1.0万字。包括:1）前言：主要写设计的目的、意义、研究的现状、本毕业设计的主要内容。2）总体方案的拟定与计算：方案的比较、选优、必要的简图和设计计算，验证能达到上述设计目标。蓄电池、电动机及其控制器、轮胎、轮辋等的选型说明。3）关键零件的强度的计算与分析：如齿轮、轴等，可以用计算机辅助设计计算。4）典型零件如车架的结构设计说明：有必要的插图，文字针对插图进行说明。5）设计总结：是对整个毕业设计主要成果的总结。在总结中明确指出本毕业设计的优点和缺点（或没有考虑周全的地方)，对其应用前景和社会、经济价值等加以预测和评价，并指出今后进一步改进设计的方向与设想。6）致谢：对老师和给予指导或协助完成毕业设计工作的组织和个人表示感谢。 条件保障：通过计算的校核、计算数值的是否合理、适当的计算机演示的及图纸样子的合理性可以判断出自己所设计的小型机动载货三轮车是否有问题，这样就可以保障自己设计。 时间进程安排起止日期主要工作内容2011年11月25日前查阅文献收集资料、调研2012年2月1日前完成总装图、部装图和零件图的设计绘制2012年4月1日前中期考核2012年5月1日前撰写设计计算说明书2012年5月18日前毕业设计审查2012年5月28日毕业设计答辩开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日专业委员会意见专业教研室主任签名： 年 月 日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）任务书学生姓名陈观龙学 号200841914106年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化(1)班指导教师及职称杨文敏副教授学 部理工学部20 年 月 日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（二）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（三）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目小型机动载货三轮车的设计主要内容和要求拟设计的小型三轮车以汽油机为动力，采用方向把式转向，传动系统要求简单，最小离地间隙应大于或等于160 mm，最高车速小于30km/h，最大载货重量小于500kg，其他要求参照JB/T 72362001。要求对发动机、轮胎、轮辋等选型，作整体结构设计，对传动系统进行设计计算，写出设计计算说明书。具体要求如下：1、设计图纸不得少于4张（0#），全部用CAD绘制。、设计计算说明书不得少于1.0万字。正文的主要结构层次:1）前言：主要写设计的目的、意义、研究的现状、本毕业设计的主要内容。2）总体方案的拟定与计算：要有方案的比较、选优、必要的简图和设计计算，验证能达到上述设计目标。蓄电池、电动机及其控制器、轮胎、轮辋等的选型说明。3）关键零件的强度的计算与分析：如齿轮、轴等，可以用计算机辅助设计计算，但要写清采用的计算软件，对设计的已知条件和结果可以用图形、表格等方式整理。4）典型零件如车架的结构设计说明：要有必要的插图，文字针对插图进行说明。5）设计总结：是对整个毕业设计主要成果的总结。在总结中应明确指出本毕业设计的优点和缺点（或没有考虑周全的地方)，对其应用前景和社会、经济价值等加以预测和评价，并指出今后进一步改进设计的方向与设想。6）致谢：对老师和给予指导或协助完成毕业设计工作的组织和个人表示感谢。内容应简洁明了、实事求是。主要参考资料（具体格式以规范化要求规定为准）1文献检索关键词：三轮车 农用运输车 运输车 机动三轮车 2 机械工业部农机工业局.柴油机动三轮车使用与维修.中国农业机械出版社 .19863 李晋善,谭德荣.拖拉机与农用运输车的使用设计.机械工业出版社.19964 李问盈,王桂显.农用运输车的使用与维修. 中国农业出版社.20005胡亚庄.农用三轮车四轮车驾驶保养修理195例. 吉林科学技术出版社.19966孙雨生.三轮农业运输车的使用与维修问答. 人民邮电交通出版社.2009.2001 工作进度安排起止日期主要工作内容2011年11月25日前查阅文献收集资料、调研2012年2月1日前完成总装图、部装图和零件图的设计绘制2012年4月1日前中期考核2012年5月1日前撰写设计计算说明书2012年5月18日前毕业设计审查2012年5月28日毕业设计答辩要求完成日期：20 年 月 日 指导教师签名： 接受任务日期：20 年 月 日； 学生本人签名： 湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证记录学 部： 理工学部 学生姓名陈观龙学 号200841914106年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化专业(1)班指导教师姓名杨文敏指导教师职称副教授毕业论文（设计）题目小型机动载货三轮车的设计论证小组质疑及指导意见学生回答简要记录论证小组成员签名 记录人签名： 论证时间： 2011 年12 月14 日 湖南农业大学东方科技学院湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计全日制普通本科生毕业设计小型机动载货三轮车的设计小型机动载货三轮车的设计THE DESIGN OF SMALL MOTORIZED TRICYCLE学生姓名学生姓名：陈 观 龙学学 号：号：200841914106年级专业及班级：年级专业及班级：2008 级机械设计制造及其自动化（1）班指导老师及职称：指导老师及职称：杨文敏 副教授学学 部：部：理工学部湖南长沙提交日期：2012 年 5 月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除设计中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本设计的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。同时，本设计的著作权由本人与湖南农业大学东方科技学院、指导教师共同拥有。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日目 录摘要1关键词1 1 前言11.1 设计的目的和意义 21.3 国内外现状21.4 本次设计的主要内容32 方案的比较和确定32.1 不同的车身设计32.2 动力系统不同的的机动三轮车32.3 动力与后轮轴传动不同的机动三轮车42.4 机动三轮车设计方案的确定43 发动机的选型53.1 总质量的计算53.2 发动机功率的选择Pemax44 轮胎、轮辋的选型74.1 满载前后轮质量分配74.2 轮胎的选型74.3 选择轮辋的型号85 车身整体结构设计85.1 前叉设计85.2 前叉转向轴的设计85.3 车身总体尺寸86 传动系统的设计96.1 传动装置方案的确定96.2 传动装置的总传动比及各级传动比的分配106.2.1 总传动比的计算106.2.2 各种传动比的分配106.2.3 传动装置的参数107 链传动设计117.1 选择链轮的齿数117.2 确定计算功率117.3 选着链条的型号和节距117.4 计算中心距和链节数117.5 计算链速 v 确定润滑方式117.6 计算压轴力128 锥齿轮设计128.1 2 轴与 3 轴之间的锥齿轮设计129 差速器设计149.1 差速器的功能、组成及原理1410 大链轮链轴设计1610.1 轴的最小直径的确定1610.2 轴的结构设计1610.2.1 拟定轴上零件的装配方案，确定轴的各段直径和长度1610.2.2 轴上零件的周向定位1710.3 轴的校核1710.3.1 齿轮的力分析计算1711 键连接的强度校核计算1911.1 链轮与轴之间的键连接校核1911.2 锥齿轮与轴之间的键连接校核1912 结论19参考文献 20致谢211小型机动载货三轮车的设计小型机动载货三轮车的设计学 生：陈观龙指导老师：杨文敏(湖南农业大学东方科技学院,长沙 410128)摘摘 要要：小型机动三轮车改变农村交通运输的落后的面貌，进一步促进的农村经济发展。我国农村运输业的特点：运量小、运距短、货物分散，并且可行驶的道路条件差。小型机动载货三轮车以汽油机为动力，结构简单，车速较低，稳定性较好。在保证基本使用功能并保证安全驾驶的前提下，尽量简化结构，降低制造成本，以满足广大农民的需要和购买能力。主要设计其传动系统、车身总体，并对轮毂、轮胎选型。关键词：关键词：小型机动载货三轮车； 传动系统； 车身 The Design of Small Motorized TricycleAuthor: Chen GuanlongTutor: Yang Wenmin(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract: Small motorized tricycles changed the transportation of the face of the backward, and further promoted the development of rural economy. The characteristics of Chinas rural transportation are as follows ,freight volume small, the distance short, the goods to disperse, and on the poor road conditions. Small motorized tricycles used gasoline, simple structure, low speed, stability good. In guarantee basic use function and guaranteeing the safe driving, undering the premise of try to simplify structure, lowering the manufacturing cost, in order to meet the needs of farmers and purchasing power. The main design of small motorized tricycle include transmission system, overall body, wheel hub, tire selection.Keyword: Small motor parts of tricycle; The transmission system; Body1 前言三轮摩托车作为运输车辆家族的新成员，是近几年才在农村大面积推广使用的，2三轮摩托车适用于农村野外作业的较为经济实用的运输车辆，该车体积小、重量轻、1且牵引力、载重量较大，三轮车自问世以来，深受广大客户的青睐，因而具有较好的市场销路。1.1 设计的目的和意义研究意义一、 针对农村运输业的特点：运量小、运距短、货物分散，并且可行驶的道路条件差,设计以柴油机为动力，结构简单，车速较汽车低，稳定性较好的小型机动载货三轮车, 在保证基本使用功能并保证安全驾驶的前提下，尽量简化结构，降低制造成本，以满足广大农民的需要和购买能力它在改变农村的交通运输的落后的面貌，进一步促进的农村经济发展。二、通过设计小型机动载货三轮车提高自己对2所学知识的融会贯通，提高自己的动手查阅能力和自己的综合分析能力。1.2 国内外现状我国小型机动载货三轮车诞生于 1980 年前后,当时促进了农村商品经济迅速发展,货物与人员的流通量急剧增加。当时我国的运输车辆,无论品种和数量均不能满足要求。起初由比较了解农村、熟悉农民的一些农机企业为满足当时的农村体质变化后运输市场的需求，开发了一种适合农村公路运输特点的小吨位、低速、三个车轮的运输车辆，也就是三轮车。由于小型机动载货三轮车的实用和廉价，使得其这些年来得到了迅3速的发展。1997 年的产量达到 220 余万辆，保有量 1000 万辆左右，已成为农村交通运输工具的主力军之一。小型机动载货三轮车是一种介于拖拉机和轻型汽车之间的农用运输机械，主要为农业生产服务。根据我国目前的农业运输的“三中”(中小吨位。中小等级道路和中等驾驶水平)的实际情况，我国的设计原则是在保证基本使用功能并保证安全驾驶的前提下，尽量简化结构，降低制造成本，以满足广大农民的需要和购买能力。我国早期研制的是装配 170 型柴油机的骑式三轮车。之后在结构上进行了重大改进，将骑式改为坐式，配用的动力由单一的 170 型柴油机拓展到180、185、190 等多种型号的柴油机。传动的方式不仅有链传动，而且有皮带传动，动力输出轴传动等多种方式。操作的方式不仅有把式，也有方向盘式。有无驾驶室的，也有带驾驶室的。目前，全国已有定点的生产厂家 87 个，年产量超过 30 万辆的有山东时风集团公司、南京金蛙集团、山东巨力集团有限公司和山东聊城双力农用车集团公司。近年来，国家不断加强对三轮运输车生产和使用的管理。1990 年你、原机电4部和公安部对所有的生产企业的生产必备条件及车型进行了考核认证，并对三轮车进行了目录管理；1992 年，国家颁布了三轮车运输车特定技术条件 ，随后国家颁布了更多的相关政策，使得三轮运输车进入了依法科学管理的轨道。随着三轮运输车的3结构设计的不断改进，企业的生产条件的日臻完善，产品质量明显提高。国外现主要以倒三轮为主,国外的技术较国内的技术先进些,主要的生产公司有国外的宝马，铃木的改装的 1300 正三轮、雷诺、川崎、英国的诺顿。51.4 本次设计的主要内容 这次主要设计内容：蓄电池、电动机及其控制器、轮胎、轮辋等的选型说明、车架的结构设计、关键零件的强度的计算与分析：如齿轮、轴等。2 方案的比较和确定2.1 不同的车身设计不采用车棚设计，这种让驾驶员的视野更加宽广，有利于驾驶员对路面状况的了解，但是无对雨雪和风沙的遮挡的效果。如下图图 1 无车棚三轮车Fig 1 No carport tricycle采用有车棚的车身设计，此种设计对驾驶员的视线有一点的遮挡，但可以遮挡太阳、风雨和沙尘。该设计棚顶两侧增加机制加强边，使得其稳定性和适用性大大提高,外型美观是她最大的亮点。2.2 动力系统不同的的机动三轮车采用柴油机作为动力，其特点：热效率和经济性较好，柴油机采用 压缩空气的办法提高 空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。 但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机的喷油与喷嘴制造精度要4求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。采用体积小的汽油发动机作为动力，这种发动机的体积小，结构紧凑，输出功率也较高，但是还需油箱的辅助配件。下图是 LF155FMJ 型发动机。图 2 LF155FMJ 摩托发动机Fig 2 LF155FMJ motorcycle engine2.3 动力与后轮轴传动不同的机动三轮车轴传动最大的优点是不会被拉长而需要调整轮距，无油污染基本上可以免维护,而且损耗小驱动效率高，但却没有链条的吸震效果。链传动最大的优点是便宜适用性广，且在引擎制动时,由于链条有许多间隙,故能吸收震动.缺点是链条和齿轮摩擦容易使链条松弛齿轮磨损，噪声高。图 3 链传动型Fig 3 Chain type2.4 机动三轮车设计方案的确定因为涉及题目要求：以汽油机为动力，采用方向把式转向，传动系统要求简单，最小离地间隙应大于或等于 160 mm，最高车速小于 30km/h，最大载货重量小于500kg，小型三轮车本身体积小，如采用大型整体的发动机所占的体积很大，其他零5件就相对就要小些，所以动力采用小型的汽油发动机。对于传动方式设计要求传动简单所以在发动机与后轮轴之间采用链传动。前刹采用手动，后刹采用脚踏式，设计的雏形大致与以下图相似。图 4 机动三轮车雏形Fig 4 Motorized tricycles prototypes3 发动机的选型3.1 总质量的计算总质量：指整车装备质量及装载质量（含驾驶员质量）的总和。估计人与车身本身的质量约为300Kg所以总质量G=300+500=800Kg （1）3.2 发动机功率的选择Pemax根据所设计摩托车的总重量m=800kg 和最高车速Vmax =30（km/h）,引用汽车发动机最大功率估算式：Pemax=1.2(ma g fr vamax/3600+CDAmax/76140)/T （2）3V11Pemax 发动机的最大功率kW；ma 摩托车总质量kg；g 重力加速度9.8m/s2；fr 滚动阻力系数；CD 空气阻力系数；A 摩托车正面投影面积m2；T 传动效率；6滚动阻力系数fr=0.02空气阻力系数CD,一般摩托车CD=0. 570.78，赛车为0.320.36；取CD=0.70摩托车正面投影面积A, 根据初步估算：宽高=1.2mm1.4 mm1.68 m2传动效率T：0.86,由于发动机输出轴距后桥距离较大，所以采用链传动取0.96；发动机的传动效率为0.93；所以T=0.960.960.93=0.86。Pemax=1.2(ma g fr vamax/3600+CDAmax/76140)/T3V =2.41KW用下式计算确定发动机的最大扭矩Temax=9550Pemax/np （3）=95502.41/7000=3.29NmTemax 最大扭矩（Nm）Pemax 发动机最大功率（kW）np 最大功率转速， r/min，np=设7000根据以上计算发动机最大功率Pemax 及最大扭矩Temax 选择LF155FMJ发动机。初级传动比 4.055一档传动比 2.769二档传动比 1.882三档传动比 1.400四档传动比 1.130五档传动比 0.960型式单缸、风冷、四冲程、电/脚起动、手动离合机型主要参数如表表 1 LF155FMJ 型发动机参数Table 1 LF155FMJ type engine parameters参数名称 大小 缸径行程 5563mm 总排量 149.6ml压缩比 9.3：1最大净功率/相应转速 7.5KW/7000 r/min3500r/min最大扭矩/相应转速 11Nm/5000 r/min250r/min7参数名称 大小 最低空载稳定转速(怠速) 1000 100r/min 4 轮胎、轮辋的选型4.1 满载前后轮质量分配：前轮：G1=300Kg后轮：G2=500Kg 单个轮子250Kg4.2 轮胎的选型表2150/60-13M/C加强型轮胎参数Table 2 150/60-13 M/C reinforced tire parameters参数名称 大小 负荷指数 66量轮辋宽度代号 4.25负荷能力 300Kg设计的断面宽度 151mm设计的外直径 510mm最大使用断面宽度 166mm最大使用外直径 522mm轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产。8图 5 车轮Fig 5 Wheel 根据题目的要求车身最低离地值为 160mm，经分析轮胎与轮毂的直径越小，传动系统的传动比越小。综上经查表选择名义高度比为 60 系列的 150/60-13M/C 加强型轮胎。其参数如上表。4.3 选择轮辋的型号轮辋俗称轮圈，是车轮周边安装轮胎的部件。 我国轮辋规格代号，基本上与国际接轨。其名义宽度和名义直径用英寸表示。中间的联结符号（ *或-）表示是否整体轮辋。由轮胎选型中的测量轮辋宽度代号及查表，选择 5斜底式胎圈座轮辋中 MT4.25型轮辋5 车身整体结构设计5.1 前叉设计前叉部件：前叉部件在电动三轮车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。 转动车把和前叉，可以使前轮改变方向，起到了电动三轮车的导向作用。此外，还可以起到控制电动三轮车行驶的作用。前叉部件的受力情况属悬臂梁性质，故前叉部件必须具有足够的强度等性质。导向系统：由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。那么前叉又是连接车体和前轮的载体，起到非常重要的作用。通常的前叉由前叉立管、下档、钢珠、下碗、车架子、上碗、钢珠、上档组成。5.2 前叉转向轴的设计轴的材料选择和最小直径估计： 根据工作条件，初选轴的材料为 45 钢，调质处理。按钮转强度法进行最小直径估算，即： （3）300pdAn79发动机额定功率：7.2KW、最高车速：30 km/h、三轮车总承重：800kg 经计算前叉轴径为直径为:45mm, 上下立管轴径为:35 mm,减震套筒为外径:45mm,内径为:35mm 的圆管状5.3 车身总体尺寸车架采用无缝焊接，采用 45 号钢材。据查表和计算有 车身大致的总体尺如下:车架总长度为：2525mm、车前身长度为：1210mm、车斗部分长度为：1315mm车架总高为：1215mm、车身最宽为：1024mm两轮轴的距离：1697mm两传动轴的距离：809mm图形如下图图 6 车身整体结构Fig 6 Body structure6 传动系统的设计6.1 传动装置方案的确定传动方案反映了机械运动和动力传递路线及其各个部件的组成和连接关系,同时也是为传动装置中各装置中各零部件的设计提供了依据。本设计题目要求传动方式简单，对车的型号定义为小型。对本次设计的三轮车的传动系统，我设计了以下 2 种传动方式：第一个设计如下图，其传动路线为 发动机输出轴-锥齿轮-联轴器-万向节-联轴器-差速器-后轮轴，这种传动方案传动的比较稳定，传动的力大，但是比较复杂，设计的内容量大，且有 2 个箱体需要设计。10图 7 传动方案 1 示意图Fig 7 Transmission scheme 1 schemes第二种设计如下，在发动机与后轴之间采用链传动，将锥齿轮和差速器放在后轴的箱体中，这个传动设计比价简单，且只有一个变速箱。图 8 传动方案 2 示意图Fig 8 Transmission scheme 2 schemes 比较以上 2 种传动方式，半轴与太阳轮采用花键连接，经分析第二种的传动设计较简单，三轮车的发动机轴与后轮轴相距比较远，且三轮车规定载重不的超过500KG，所以宜采用链传动。第二种齿轮集中，无需设计多个变速箱。6.2 传动装置的总传动比及各级传动比的分配6.2.1 总传动比的计算 前面已对发动机和轮胎选型了，由此可以算出轮胎最快转速为 （4）min/1 .31260301000rDnw D 轮胎的直径 510mm=0.51m总传动比11 （5）241 .3127500wnni发动机6.2.2 各种传动比的分配 经查各类传动的传动比的数值范围，设链传动的传动比为=3，锥齿轮的传动比为链i2，差速器的传动比为4，所以 3242424，可行。锥i差i6.2.3 传动装置的参数各轴的转速 1 轴 min/ r70001n（6） 2 轴 （7min/r3 .2333in12链n） 3 轴 （8min/ r7 .1166in23锥n） 4 轴 （9min/ r7 .291in34差n）各轴的功率1 轴 KWP5 . 71（10） 2 轴 （11KWPP2 . 71212）3 轴 （12KWPP77. 62323）4 轴 （13KWPP06. 63434）各轴的转矩 1 轴 m.111NT （14）2 轴 （15mNiTT.68.311212链） 3 轴 （16mNiTT.62.592323锥）124 轴 （17mNiTT.9 .2193434差）7 链传动设计7.1 选择链轮的齿数 取小齿轮的齿数为=17，大链轮的齿数为=173=51.00001Z2Z7.2 确定计算功率 查表得=1.0, =1.51,单排链，则计算功率为AKZK=1.01.217.511.325KW （18）caPAK1PZK7.3 选着链条的型号和节距 根据=11.325KW 和查得，可选 8A 型，差得设计手册节距为caPmin/ r70001np=12.7mm。7.4 计算中心距和链节数初选中心距=（3050）p,最大可以取 80 p.取=822mm.相应的链长节数为0a0a （19）mmPZZZZpaL63.115a)2(220112200p1取节数=116 节。pL查表得中心距计算系数=0.24778，则链传动的最大中心距为 1f mmZZLpp1032(2fa121）（20）7.5 计算链速 v 确定润滑方式 （21）smpzn/04. 5100060v111由链速和型号可查表得润滑方式要采用滴油润滑。7.6 计算压轴力pF有效圆周力为=1000p/v=1440N（1）eF链轮水平布置时的压轴力系数=1.15，则压轴力为=1656N （22）FpKpFeFFpK8 锥齿轮设计这里的设计主要采用机械原理课程设计程序库软件设计。本程序通过系统而简明地阐述机械运动方案设计的基本理论、原则、技巧和若干典型设计实例，提供计算机辅助机构分析、综合与仿真方法与程序，引入 CAD / CAM 实验、模型实验、动画与仿真实验，引导学生综合应用所学过的机械原理知识，进行机构的选型、组合、分析与综合，以训练机械运动方案的设计能力，培养创新思维。程序中主要是机械原理课13程设计实施方案、机械系统运动方案设计、机械驱动装置与传动系统的设计、常用机构设计的补充知识、常用机构的计算机建模与仿真（ADAMS） 、机器与机构的模拟实现、机械运动简图设计实例等。此软件安装在 CAD2004 中，操作方便，大大提高了设计的效率和绘图的效率。8.1 2 轴与 3 轴之间的锥齿轮设计打开 CAD2004,点击标题栏中的机械零件设计，点击其中的锥齿轮的设计计算和绘图，会弹出如下画面，根据设计情况将数据输入其中。根据本设计的计算，其中最大传递功率为 7.06KW，小齿轮的转速时 2333.3r/min,名义传动 3，预计工作寿命2000h，齿轮传动精度等级 8，小齿轮的材料为合金刚调质，大齿轮为合金钢调质，转配条件为无悬臂，传动方式为闭式传动，齿轮的粗糙度为 3.2，允许有少量点蚀，齿轮系数为 1.1，齿宽系数 0.3。点击设计键，经计算会有很多符合设计的尺寸，根据题目设计要求我选着小齿轮为 20 的设计。图 9 锥齿轮传动设计及绘图操作界面Fig 9 Bevel gear transmission design and drawing interface点击校核，14图 10 渐开线直齿锥齿轮传动校核操作界面Fig 10 Involute spur bevel gear transmission checking operations interface显示校核后再点击绘图，选着装配图，小轮轮轴直径 18，大轮轮轴的直径为 28。图 11 锥齿轮结构设计操作界面Fig 11 Bevel gear structure design interface点击确定，绘出的图如下，到此这对锥齿轮设计完毕。15图 12 绘制的 CAD 锥齿轮Fig 12 Draw CAD bevel gear经设计，2 轴上的锥齿轮齿数为 20,与其配合的 3 轴上的大锥齿轮齿数为 40,3 轴上的小锥齿轮为 20，与其配合的差速器壳上的大锥齿轮的齿数为 80，行星轮上的齿数为 17，太阳轮上的齿数为 30。9 差速器设计9.1 差速器的功能、组成及原理差速器是驱动桥的主件。它的作用就是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。三轮车在拐弯时车轮的轨线是圆弧，如果三轮车向左转弯，圆弧的中心点在左侧，在相同的时间里，右侧轮子走的弧线比左侧轮子长，为了平衡这个差异，就要左边轮子慢一点，右边轮子 快一点，用不同的转速来弥补距离的差异。 如果后做成一个整体，就无法做到两侧轮子的转速差异，也就是做不到自动调整。图 13 锥齿轮差速器示意图Fig 13 Bevel gear differential schemes16普通差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。发动机机的动力经传东轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器的设计要求满足：（左半轴转速）+（右半轴转速）=2（行星轮架转速）。当 三轮车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在 三轮车车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。差速器的这种调整是自动的，这里涉及到 “最小能耗原理”，也就是地球上所有物体都倾向于耗能最小的状态。例如把一粒豆子放进一个碗内，豆子会自动停留在碗底而绝不会停留在碗壁，因为碗底是能量最低的位置（位能），它自动选择静止（动能最小）而不会不断运动。同样的道理， 车轮在转弯时也会自动趋向能耗最低的状态，自动地按照转弯半径调整左右轮的转速。当转弯时，由于外侧轮有滑拖的现象，内侧轮有滑转的现象，两个驱动轮此时就会产生两个方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然导致两边车轮的转速不同，从而破坏了三者的平衡关系，并通过半轴反映到半轴齿轮上，迫使行星齿轮产生自转，使外侧半轴转速加快，内侧半轴转速减慢，从而实现两边车轮转速的差异。驱动桥两侧的驱动轮若图 14 差速器 CAD 图Fig 14 Differential CAD drawings用一根整轴刚性连接，则两轮只能以相同的角度旋转。这样，当 三轮车转向行驶时，由于外侧车轮要比内侧车轮移过的距离大，将使外侧车轮在滚动的同时产生滑拖，而内侧车轮在滚动的同时产生滑转。即使是 三轮车直线行驶，也会因路面不17平或虽然路面平直但轮胎滚动半径不等（轮胎制造误差、磨损不同、受载不均或气压不等）而引起车轮的滑动。 车轮滑动时不仅加剧轮胎磨损、增加功率和燃料消耗，还会使 三轮车转向困难、制动性能变差。为使车轮尽可能不发生滑动，在结构上必须保证各车轮能以不同的角度转动。 10 大链轮链轴设计10.1 轴的最小直径的确定按扭转强度条件计算，轴的扭转强度条件为 （23）395500000.2TTTPTnWd式中：扭转切应力，单位为 MPa;T T轴所受的扭矩，单位为 N mm； 轴的抗扭截面系数，单位为 mm3 TW 轴的转速，单位为 r/min;n 轴传递的功率，单位为 Kw;P 计算截面处轴的直径，单位为 mm；d 需用扭转切应力，单位为 MPaT轴的直径 （24）333955000095500000.20.2TTPPdnn 式中 309550000/0.2TA我选着 45 好钢为材料,查表得=1200A （25）mmnPAd6 .1732202 （26）mmnPAd6 .2133303 （27）mmnPAd5 .333440410.2 轴的结构设计10.2.1 拟定轴上零件的装配方案，确定轴的各段直径和长度18右起第一段的直径为了满足链轮的轴向定位要求，第一段轴左端需制mmd181出一段轴肩，故第二段轴的直径。 左端用轴端定位，按轴端直径取挡圈直mmd222径第三段轴的直径。mmD28图 15 轴的尺寸Fig.15 The size of the shaft参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取圆锥滚珠轴承mmd22232022。第四段轴与轴承配合的直径，。取轴承端盖处的直径mmd224mmL124；齿轮左端与链轮之间直径。与链轮的配合长度是 20,所以这里mmd205mmd186的长度是 22mm.其他的长度如上图。10.2.2 轴上零件的周向定位齿轮、与轴的周向定位均采用平键联接。按由机械设计手册,查得平14mmd181键截面，键槽用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轴配mmmmmmLhb2055合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，链轮与轴的联接，67/nH选用平键为 A 型，带轮与轴的配合为。mmmmmmLhb155567/nH 10.3 轴的校核10.3.1 齿轮的力分析计算 圆周力 （28）NdTFt350734596202222径向力 （29）NFFtr1137costan轴向力 （30）NinFFta580stan从轴的结构图和弯矩和扭矩图开看出截面 3 处是轴危险截面。根据轴单向旋转，19扭矩切应力为脉动循环变应力，取=0.6，根据公式以下可算出轴的应力为表 3 轴的载荷数据表Table 3 The shaft load data tables载 荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F弯矩 M总弯矩扭矩 T NFNH65852NFNH35073NFNV8772NFNV20143 mmNMH.778322mmNMH.946833mmNMV.306953mmNM.7783207783222mmNM.99534)94683(30695223mmNT.31680图 16 轴的载荷分析图Fig 16 The shaft load were20 （31）WTM)(23ca 1 -其中331 . 032ddW带代入数据可算出 47MPa=60MPaWTM)(23ca 1 -经查表可以得知合格。11 键连接的强度校核计算11.1 链轮与轴之间的键连接校核链轮与轴键连接的尺寸，根据公式mmmm