微型汽車底盤實訓(xùn)臺架

熊維平 朱蕊 何旋 莫旨穎 吳華龍

【摘 ?要】隨著這些年來對汽車底盤的研究在不斷加深，對汽車行業(yè)人員的挑戰(zhàn)也逐漸增加，更是要求學(xué)校相關(guān)教育的設(shè)備更加豐富。結(jié)合目前教學(xué)實踐環(huán)節(jié)存在的問題，設(shè)備更新跟不上教學(xué)需求，實訓(xùn)教學(xué)設(shè)備老化陳舊，這些都面臨著更新變換。而國內(nèi)外市面上的汽車實訓(xùn)臺架價格相對較貴，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制作不易，汽車實訓(xùn)底盤的質(zhì)量也較為笨重?；谝陨蠋c考慮，本文對設(shè)計制作了微型汽車底盤實訓(xùn)臺架，該實訓(xùn)臺架可用作日常汽車專業(yè)教學(xué)、實訓(xùn)、技能考核等。

【關(guān)鍵詞】底盤;臺架;實訓(xùn)

1概述

實訓(xùn)臺的制作設(shè)計是真實還原演示出微車底盤基本構(gòu)造和正常工作狀況，而此設(shè)計制作出實訓(xùn)臺架的目的和功用是：（1）讓汽車專業(yè)的學(xué)生更形象清楚的理解汽車底盤各系統(tǒng)的基本構(gòu)造和工作情況。（2）方便老師更形象的形容出所需教學(xué)的系統(tǒng)和便于教師實現(xiàn)功能演示。（3）便于在實訓(xùn)課中學(xué)生進(jìn)行實際操作來完成動手檢測和拆裝，很大程度提高學(xué)生對底盤各系相關(guān)知識的理解和實際動手操作能力，同時讓學(xué)生能更加形象生動的理解和分析出底盤各系統(tǒng)的工作狀況。（4）底盤作為汽車的重要組成部分之一，它的研究具有重要的意義。結(jié)合教學(xué)對微車的底盤研究具有重要意義。

2設(shè)計目的與意義

目前我國對微車底盤的有關(guān)研究很多，市場上也有很多價格昂貴的微車底盤實訓(xùn)臺架，但是結(jié)合目前教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，市場上的底盤實訓(xùn)臺架在教學(xué)范圍還不夠適用。本設(shè)計對微車底盤實訓(xùn)臺架的設(shè)計和制作是結(jié)合各學(xué)校實訓(xùn)教學(xué)方案和技術(shù)、成本、設(shè)計技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計目的以及書本網(wǎng)上資料等等內(nèi)容。讓同學(xué)們直觀的了解和實際動手操作來更加深刻的去理解和掌握微車底盤的相關(guān)工作原理和組成結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到教學(xué)目的。

3構(gòu)建實訓(xùn)臺架

3.1基本思路

此次設(shè)計制作的底盤臺架確定下來的設(shè)計方案是真實模擬實車。根據(jù)現(xiàn)有汽車同類設(shè)備的普遍昂貴和缺少實用性，我們根據(jù)現(xiàn)教學(xué)需求來考慮制作結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、穩(wěn)定性強、批量生產(chǎn)成本低的實訓(xùn)臺架。首先，采用微型車底盤布置形式和邊梁式車架的設(shè)計;其次，材料上選擇方鋼和角鋼;最后，零部件的選擇考慮到實訓(xùn)臺架的保養(yǎng)方便和價格便宜，選擇臺架所需的零部件均是目前市場上主流、保有量大的微車系列零部件，主要零件包括：離合器、變速器（5檔手動）、非斷開式驅(qū)動后橋所組成的傳動系統(tǒng)、萬向傳動裝置、獨立前懸掛一對等。根據(jù)設(shè)計目的和意義為出發(fā)點，主要設(shè)計思路總結(jié)如下：

（1）選用制作臺架所需的零部件都是用五菱之光且市場上存有量大的底盤零部件。

（2）此次設(shè)計制作的實訓(xùn)臺架經(jīng)過測量底盤各系統(tǒng)零部件的實際安裝尺寸而設(shè)計布置，根據(jù)安裝實車的整體布置來安排，使其更加接近于實車。

（3）根據(jù)實車對底盤實訓(xùn)臺架的裝配并對裝配不足之處進(jìn)行改進(jìn)。

3.2主要零部件的選用及改進(jìn)

此次設(shè)計制作的底盤臺架確定下來的設(shè)計方案是真實模擬實車，制作臺架所需的零部件都是用五菱之光且市場上存有量大的底盤零部件，主要有轉(zhuǎn)向器、前獨立懸架、手動變速器、后橋、萬向傳動裝置和換檔機構(gòu)等，這些五菱微車零部件普遍存在市場上，所設(shè)計出來的實訓(xùn)臺架能夠更好的適應(yīng)于目前的需求。主要設(shè)計如下：

手動變速器方面設(shè)計使用了一個手搖的手柄代替實車原有的動力傳動，這有助于對變速器進(jìn)行手動的拆裝和檢測。通過轉(zhuǎn)動手柄使用者能夠根據(jù)檔位的變換和選擇來檢測出變速器的傳動比，讓其更加清楚變速器的工作原理和內(nèi)部構(gòu)造。該設(shè)計能夠為高校與其相關(guān)的培訓(xùn)機構(gòu)提供了培訓(xùn)有關(guān)的培訓(xùn)項目。

后橋所選用的是五菱之光的整體式后橋，其購買成本低、市場容有量多、工作穩(wěn)定、后期維護(hù)成本低及拆裝容易，也可進(jìn)行多項實訓(xùn)項目。

在設(shè)計行駛系時，主要把底盤各系統(tǒng)的功能表現(xiàn)出來，基于這點，本實訓(xùn)臺架不加入動力系統(tǒng)。車架方面采用了Q235的方鋼來焊接成的一個車架，能為底盤各系統(tǒng)提供一個與實車大致相同的穩(wěn)定的行駛系。

為了實訓(xùn)臺架在使用過程中的移動方便，在底盤臺架的地步安裝了六個五寸可拆卸的萬向輪，其中臺架前后兩端安裝的四個是帶剎車的，中間兩個沒有帶剎車。

前懸架選用獨立前懸架，其能夠適應(yīng)我校目前的教育模式，結(jié)構(gòu)相對簡單，操縱性良好很適合專業(yè)性教學(xué)所用，也適用于初學(xué)的學(xué)生用之學(xué)習(xí)。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向器選用齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，其原理結(jié)構(gòu)簡單，方便于教學(xué)，適用于學(xué)生學(xué)習(xí)。

3.3底盤臺架總體布置設(shè)計

臺架的尺寸經(jīng)過測量底盤各系統(tǒng)零部件的實際安裝尺寸而設(shè)計布置的，根據(jù)安裝實車的整體布置來安排，使其更加接近于實車。

從前往后，從前獨立懸架到后橋的固定位置如總裝圖可見;對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所以此次設(shè)計在上在另外兩個固定點上加了兩條加強肋;踏板固定結(jié)構(gòu)固定形式和方式設(shè)計如圖;方向盤的固定設(shè)計是利用三根直徑為10mm的鋼筋經(jīng)過三個不同方向進(jìn)行可拆卸三點式固定，不僅能保證能正常工作，而且可以使整個方向盤更加牢固穩(wěn)定對于手剎固定結(jié)構(gòu)這一塊，在設(shè)計時，使前手剎拉鎖到后手剎拉鎖之間處于同一軸線上，保證工作受力是不易變形而導(dǎo)致?lián)p壞，也為了方便以后維修或者出現(xiàn)問題時可拆卸下來;后橋的固定，設(shè)計的固定結(jié)構(gòu)為直角梯形，能夠保證其穩(wěn)定性。駕駛座椅選用了結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉且作為平時上課時使用的座椅，不僅符合人體工程學(xué)還大大降低了制作成本、制作時間;

在底盤臺架底部可移動方面使用了6個小滑輪，四個角上所使用的是4個可拆卸的5寸萬向剎車輪以及中間部分2個可拆卸不帶剎車的5寸萬向車輪。通過購買載重能力大滑輪使得滑輪能均勻受力，采用6個萬向輪使得中間部分的強度大穩(wěn)定性高。

3.4技術(shù)關(guān)鍵

實訓(xùn)臺架尺寸的確定和框架結(jié)構(gòu)布置、框架焊接方式、前懸架固定方式、方轉(zhuǎn)向器固定位置、踏板固定方式、向盤固定結(jié)構(gòu)、變速器固定方式、手剎固定方式、后橋固定位置、座椅選擇及固定、三維建模設(shè)計等。

3.5底盤臺架的設(shè)計與制作

3.5.1底盤框架尺寸設(shè)計以及結(jié)構(gòu)布置

本次底盤框架是根據(jù)邊梁式車架設(shè)計的，其作用是連接和安裝微車底盤系統(tǒng)的各個零部件。設(shè)計是根據(jù)測量各零部件的實際尺寸和安裝尺寸，然后對臺架上各系統(tǒng)固定結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計。讓這些零部件合理的布置固定擺放在臺架上，同時先是參照實車上的布置確定各系統(tǒng)固定結(jié)構(gòu)的布置形式。

3.5.2制作底盤框架材料的選擇

在底盤臺架的框架基本尺寸確定后，接下來考慮的是制作底盤臺架框架材料的選擇，考慮到后期制作加工的難度，市場占有率，方便等因素，因此設(shè)計選擇的材料的選擇Q235.40mm*40mm，2.0mm厚的方鋼和Q235，40mm*40mm，2.0mm厚的角鋼。從設(shè)計的底盤框架結(jié)構(gòu)來看，主要受力部分是兩根邊梁，因此為了能保證其強度和穩(wěn)定性，在設(shè)計中更加注重兩根邊梁的受力情況，使制作出來的臺架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強，同時外形和整體結(jié)構(gòu)更加美觀實用。

3.5.3轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固定結(jié)構(gòu)設(shè)計

轉(zhuǎn)向系在底盤臺架上非常重要，它的主要作用是實現(xiàn)和實車相同的轉(zhuǎn)向。臺架上教學(xué)用具，雖然相對于實車上的固定裝置要求沒那么嚴(yán)格，但如果固定不牢發(fā)生在實車上，轉(zhuǎn)向器就會發(fā)生松動而導(dǎo)致轉(zhuǎn)向不精準(zhǔn)，這對在高速行駛的汽車來說是致命的，因此設(shè)計要點是加強固定結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)向器的固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，充分利用轉(zhuǎn)向器自帶的固定結(jié)構(gòu)的同時增加了一個卡緊機構(gòu)卡扣。

根據(jù)轉(zhuǎn)向器原有的固定孔設(shè)計出的固定結(jié)構(gòu)，使之不會輕易松動。該臺架設(shè)計了一個和轉(zhuǎn)向器自帶固定結(jié)構(gòu)相匹配的固定結(jié)構(gòu)。將2個帶孔的4mm厚鐵板焊接在支撐轉(zhuǎn)向器底座的兩端，通過卡扣和原有的固定結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)向器牢牢固定在底座上，使之工作是不能發(fā)生松動，保證其工作穩(wěn)定。由于這里是利用螺栓螺母通過這三點固定，能使其受力均勻保持穩(wěn)定性，也方便后期的維護(hù)和拆卸。

3.5.4前懸架固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計

設(shè)計要在受力過程中均勻，在長期的使用后不會發(fā)生松動且每個連接處在懸架工作時拉伸不易斷裂，該實訓(xùn)臺在此方面進(jìn)行了優(yōu)化，使其在懸架工作時受力足夠均勻，強度穩(wěn)定性高。同時用一根長150mm兩個孔直徑為8mm的方鋼焊接在底盤臺架上，用于螺栓螺母鎖緊固定結(jié)構(gòu)。該設(shè)計不僅強度大穩(wěn)定性好，而且美觀簡潔，同時也便于拆卸和維修。

3.5.5方向盤固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計

設(shè)計方案如下：根據(jù)轉(zhuǎn)向軸原有的固定襯套和人體工程學(xué)，焊接三根不同方向的固定拉桿。使之適合各體型學(xué)生學(xué)習(xí)之用，同時和實車更加接近。實現(xiàn)可拆卸，裝配簡單，結(jié)構(gòu)簡便美觀。

3.5.6駐車制動器固定結(jié)構(gòu)的設(shè)計

1.盡量使剎車線和手剎前線處于同一軸線上，不要出現(xiàn)彎曲;2.把手剎的安裝位置與固定剎車線結(jié)構(gòu)安裝在同一邊上;3.為了便于拆卸整個結(jié)構(gòu)，固定手剎的焊合件利用螺母安裝在底盤框架上。便得出了所示的結(jié)構(gòu)。手剎拉鎖固定座是用來固定剎車線拉鎖。同時盡量使這兩個固定結(jié)構(gòu)焊接在同一邊、同一軸線、同一高度，這保證了后剎車線和手剎前線在工作時沒有其他方向的扭曲力，便避免發(fā)生問題導(dǎo)致剎車線的損壞。

3.5.7駐車制動器制動力檢測裝置

根據(jù)資料查出微車空載是的總質(zhì)量是大約1.5噸。重力加速度取g=10㎡/s，坡度取15°，取輪胎與坡度路面的附著系數(shù)為0.7，模擬實車駐車制動器產(chǎn)生的制動力。得出如下圖受力分析，根據(jù)受力分析圖求解如下：

由受力分析圖1可得：

G=1600kg×g=16000N

Fn=G cos15°=1600kg×g×cos15°=15454.81N

Fs=G sin15°=1600kg×g×sin15°= 4141.10N

f=Fn×u=15454.81×0.7=10818.37N

故微車所要克服的力：

F=Fs-f=15454.81-10818.37=4636.44N

對AC 結(jié)構(gòu)連接后橋制動鼓上的對角兩顆螺栓進(jìn)

行模擬校核。

由由受力分析圖2可得：

∑M=0

F×AB-G重物×AC=0

由上述條件可知：AB=0.12m，AC=1m*AB*cos45°=1.06m

故可求得：

G重物 = 524.88N

由于后輪有兩個，所以兩個輪子分擔(dān)了相同的力也就是G重物/2，所以單邊所掛重物是262.44N，單邊所掛重物的質(zhì)量是26.244kg。

3.6底盤實訓(xùn)臺架的調(diào)試

整個實訓(xùn)臺架主要是采用邊梁式設(shè)計制作的，主要零部件是有臺架，前懸架，轉(zhuǎn)向器，制動器，變速器，傳動軸及其后橋構(gòu)成。底盤整體臺架的調(diào)試主要是：根據(jù)固定結(jié)構(gòu)把所有的零部件都安裝好，然后對各個系統(tǒng)進(jìn)行逐步有序的試用，根據(jù)整個系統(tǒng)的工作狀況來觀察，是否有部分零件出現(xiàn)卡死，不工作等現(xiàn)象，然后通過調(diào)整和修改來滿足調(diào)試要求。

4臺架功能

4.1制動系

（1）液壓制動系統(tǒng)原理以及結(jié)構(gòu)的分析與構(gòu)造;（2）液壓制動系統(tǒng)常見故障檢測與排除;（3）盤式、鼓式制動器的原理及其構(gòu)造的分析與拆裝;（4）盤式、鼓式制動器常見故障的檢測與調(diào)整;（5）輪胎的拆裝;（6）制動踏板自由行程的調(diào)節(jié);（7）駐車制動器的檢查與調(diào)整。

4.2傳動系

（1）傳動系整個系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)的分析與拆裝;（2）離合器的原理結(jié)構(gòu)分析與拆裝;（3）離合器故障的檢測與調(diào)整;（4）驅(qū)動橋的常見故障檢測與調(diào)整;（5）兩軸式變速器的原理結(jié)構(gòu)分析與拆裝;（6）變速器常見故障檢測與調(diào)整;（7）離合踏板自由行程的調(diào)整;（8）換擋機構(gòu)的檢測與調(diào)整。

4.3轉(zhuǎn)向系

（1）轉(zhuǎn)向器原理及結(jié)構(gòu)的分析與拆裝;（2）轉(zhuǎn)向系的自由轉(zhuǎn)動量的調(diào)節(jié)。

4.4懸架系

（1）前懸架系統(tǒng)的簡單工作原理分析與結(jié)構(gòu)的拆裝;（2）檢測主銷后傾角以及主銷內(nèi)傾角。

5注意事項

為了保證其使用壽命，我們要按時保養(yǎng)，以下是對其進(jìn)行保養(yǎng)的幾個要求：

（1）實訓(xùn)臺架應(yīng)該放置在室內(nèi)固定的位置，避免外部潮濕空氣加速氧化，太陽的暴曬，雨水的腐蝕。

（2）實訓(xùn)課使用臺架時，對臺架個系統(tǒng)固定結(jié)構(gòu)拆卸時，應(yīng)把零件放置在工作盤內(nèi)，避免丟失或者損壞。

（3）實訓(xùn)課使用臺架時，同學(xué)們應(yīng)該聽從老師的安排，遵守實訓(xùn)項目的規(guī)定，愛護(hù)公共財產(chǎn)，保護(hù)好實訓(xùn)臺架，保證臺架的正常使用和增加使用壽命。

（4）實訓(xùn)課使用時，盡量避免多人站在臺架上，同時盡量避免執(zhí)行超過各系統(tǒng)的工作極限的操作。

（5）在實訓(xùn)課使用過后，同學(xué)們要對臺架表面進(jìn)行清理和打掃，保證臺架表面干凈整潔。

（6）在使用臺架過后，同學(xué)們要把各系統(tǒng)恢復(fù)其正常的工作狀態(tài)。

（7）要定期對實現(xiàn)臺架進(jìn)行漆面保養(yǎng)和個系統(tǒng)的連接螺栓螺母進(jìn)行潤滑。

結(jié)束語

該作品以汽車底盤各系統(tǒng)為基礎(chǔ)，充分展示汽車底盤各系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。包括汽車前后懸掛系、轉(zhuǎn)向系、傳動系、手動變速器及掛檔機構(gòu)、制動系等系統(tǒng)、安裝腳輪的可移動式臺架等組成。適用于學(xué)校對底盤各系統(tǒng)的理論和維修實訓(xùn)的教學(xué)需要，汽車類相關(guān)專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可實現(xiàn)實訓(xùn)（實驗）項目豐富、理實一體教學(xué)形式多樣化，實踐教學(xué)內(nèi)容真實性和可操作性。

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作者簡介：

熊維平（1952-），男（漢族），廣西柳州人，中專，高級工程師，主要研究方向為汽車服務(wù)工程。

（作者單位：廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院汽車工程系）