金鉆

（南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院，江蘇 南京 210000）

提 要：文章介紹了漂移三輪車的設(shè)計(jì)過(guò)程，論述其車架的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)，車架之間的連接方式，橫梁和縱梁的布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)安裝的位置及布局，并分析了車架的強(qiáng)度和剛度。

關(guān)鍵字：漂移；車架；結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度

引言

漂移三輪車是近幾年悄然興起的極限運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，操控更加簡(jiǎn)單，能夠讓更多的人輕易體會(huì)到漂移的樂(lè)趣。漂移三輪車的車架結(jié)合了小輪車和卡丁車的特點(diǎn)，隨著目前中國(guó)社會(huì)汽車保有量的增加，汽車改裝文化的逐漸流行，汽車漂移引起了越來(lái)越多的汽車愛(ài)好者的興趣，一些城市中有一些小型的卡丁車賽車場(chǎng)，但這樣的賽車場(chǎng)是讓更多的愛(ài)好者體驗(yàn)到的是競(jìng)速的樂(lè)趣，很難體會(huì)到漂移的樂(lè)趣。漂移三輪車的出現(xiàn)也很好地彌補(bǔ)了這一相對(duì)低端的漂移賽車市場(chǎng)的空白，在這樣的背景下，設(shè)計(jì)出一款容易制作的漂移三輪車。其車架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 車架簡(jiǎn)圖

1 車架的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 車架材料的確定

車架是漂移三輪車的基礎(chǔ)部分，發(fā)動(dòng)機(jī)和其他所有的零部件都置于其上方，為了讓漂移三輪車的制作更加容易，其結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，并且簡(jiǎn)化工藝，成本更低且有足夠的強(qiáng)度能夠撐起整個(gè)車身，車架采用304不銹鋼鋼管進(jìn)行切割，彎管和焊接。

1.2 車架前部的設(shè)計(jì)

漂移三輪車車架前部是一個(gè)自行車前半部分的結(jié)構(gòu)，這是這輛漂移三輪車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，為了保證這輛漂移三輪車不因車架的受力形變而影響其轉(zhuǎn)彎特性和漂移時(shí)的操控穩(wěn)定性。因此在前端布置了三根304不銹鋼鋼管，保證車架前半部分的強(qiáng)度。[1]

1.3 車架長(zhǎng)度的確定

漂移三輪車的車架結(jié)合了小輪車和卡丁車的特點(diǎn)，車架的長(zhǎng)度主要由整車的長(zhǎng)度來(lái)確定，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸（400mm*370mm*410mm）及橫梁和座椅等部件的布置情況，確定車架的軸距為1350mm，除自行車部分外的車架總長(zhǎng)為1050 mm，腳架長(zhǎng)350mm。

1.4 車架寬度的確定

車架寬度受后軸的影響，結(jié)合整車的布局，發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置等因素的綜合考量，確定裝上后軸和后輪之后的總寬度為1250mm，車架寬為650mm。

1.5 車架橫梁的布置結(jié)構(gòu)

橫梁的作用主要是連接車架內(nèi)側(cè)的兩根縱梁，并在之后連接前面的自行車部分和后車架部分時(shí)起到穩(wěn)固連接的作用，同時(shí)和車架的前半部分構(gòu)成了一個(gè)完整的框架,保證車架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。對(duì)于車架結(jié)構(gòu)，合理布置橫梁及其連接形式則是保證車架具有剛度的必要條件，而在這輛漂移三輪車中，車架的橫梁又是安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝基體，因此在確定各橫梁的位置前，必須合理考慮到整車各總成的布置情況，保證其他部件的正常安裝。[2]

1.6 車架縱梁的布置結(jié)構(gòu)

縱梁是車架的主體，承載了后車架上的發(fā)動(dòng)機(jī)橫梁及其他部件，選用兩根鋼管直接與車架的外沿部分進(jìn)行焊接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本車架縱梁由兩根長(zhǎng)1100mm的304不銹鋼鋼管組成，間距為240mm。

1.7 漂移三輪車前半部分和后半部分連接處的連接

漂移三輪車車架的前半部分是一輛只留下自行車前半部分的結(jié)構(gòu)，在連接的位置采取如圖2所示的連接方式，在自行車部分與車架的接觸部分，在車架連接處的上下位置分別加上兩根短的304不銹鋼鋼管作為橫梁，增加其連接的強(qiáng)度。

圖2 連接方式

1.8 漂移三輪車腳架位置的安裝及確定

為了讓車手在漂移時(shí)腳能夠有空間放置在車的前半部分，也同時(shí)考慮到整車的前后配重比，車手的腳在漂移以及駕駛時(shí)能夠放在腳架上，同時(shí)也是為了車手的安全考慮，讓車手坐在車上時(shí)能夠有一個(gè)更好的駕駛姿態(tài)。腳架也可以兼做是車架縱梁的一部分，增加車架的強(qiáng)度。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)部分的設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇

為了讓這輛漂移三輪車能夠有一個(gè)合理的推重比，足夠的馬力來(lái)推動(dòng)這輛車，采用一臺(tái)單缸的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的毛重為17kg，排量約為0.2升，并且有較低的成本。[3]

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置的設(shè)計(jì)

因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)后置，為提高發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在車架上的穩(wěn)定性，將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在兩根方管上，將鋼管作為車架的橫梁，再固定到車架上，以保證漂移時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和后軸之間傳遞動(dòng)力的穩(wěn)定性。兩根方管為壁厚為4mm的中空方管，對(duì)這兩根方管需要與發(fā)動(dòng)機(jī)和車架連接的部分進(jìn)行打孔處理，用螺釘將鋼管和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行連接。

3 后軸安裝位置的設(shè)計(jì)

將卡丁車的后軸安裝在車架的最后部分，軸在車架的范圍內(nèi)盡可能地靠后安裝，讓該漂移三輪車的軸距在合理的范圍內(nèi)盡可能的拉長(zhǎng)，使該漂移三輪車更容易做出甩尾的動(dòng)作。[4]

4 車架的強(qiáng)度的計(jì)算和校核檢驗(yàn)

該車的車架主要需要施加兩個(gè)載荷，分別是后車架的發(fā)動(dòng)機(jī)和座椅上的車手。[5]

1）車手座位區(qū)的載荷

假定車手的質(zhì)量是75kg，座椅的面積是40000mm2。

2）發(fā)動(dòng)機(jī)和橫梁處載荷

發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量是17kg，兩根橫梁的質(zhì)量是2kg，發(fā)動(dòng)機(jī)與車架的接觸面積是6000mm2。

根據(jù)使用的304不銹鋼鋼鋼管的抗拉強(qiáng)度，通過(guò)計(jì)算校核車架能夠承受的壓力。（304不銹鋼鋼管的抗拉強(qiáng)度為520MPa，該三輪車采用的是直徑為30mm，壁厚為2mm的鋼管）

由鋼管所能承受的最大壓力的公式，對(duì)于整個(gè)車架的受力來(lái)說(shuō)：

通過(guò)計(jì)算結(jié)果分析出，車架實(shí)際承受的壓力遠(yuǎn)低于其理論上所能承受的最大壓力，符合車架剛度的要求，車架的扭轉(zhuǎn)剛度主要也由車架上所承載的壓力大小決定，綜上所述，該車架滿足性能要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)這輛漂移三輪車從材料選擇，結(jié)構(gòu)布局和剛度分析等方面進(jìn)行了對(duì)該車的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中將這輛車的后車架部分做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能夠達(dá)到所需要的承載強(qiáng)度，在外車架的外沿內(nèi)側(cè)直接加入兩根縱梁，起到承托橫梁和后軸的作用，車架后部的兩根橫梁承載著發(fā)動(dòng)機(jī)，并通過(guò)計(jì)算確定其剛度的合理性。