毕业设计（论文）-电动三车轮简易篷设计.doc

延安大学本科毕业论文提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询成人教育毕业论文（设计）题 目： 电动三轮车简易篷设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 二一四年十月 摘 要电动三轮车，最高车速一般都控制在20km/h，速度较低，价格较便宜，深受广大市民的喜爱。市场上大部分电动三轮车主要分为客运、货运两种形式，其中驾驶员操纵区均为敞开漏天式，给驾驶员造成诸多不便，尽管有些电动三轮车配备有雨衣等防水工具，但实际在车辆行驶中易遮挡驾驶员视线，极为不方便且容易造成车辆行驶安全隐患。电动车厂家有直接配备简易篷车型或全封闭式驾驶室车型，但价格均较贵，个别小修理铺盲目的去加装简易篷，价格虽比电车厂家较便宜，但整车安全性能很难保证，潜在的埋下了安全隐患。基于上述因素，从材料利用率、车辆运行安全、较低成本、简易篷轻量化等角度性能出发，设计电动三轮车简易篷：简易篷前挡风玻璃及顶部蒙皮均采用新材料厚度为3mm的pc耐力透明板，有着耐冲击、抗震动、材料轻、透光好且不易碎裂的良好性能；简易篷采用冷弯方管框架焊接结构，牢固可靠，重量较轻；倒车镜安装在简易篷两侧，扩大了原车后视镜的后视野观察范围，减小了后盲区，加大了整车安全性能；简易篷与电动三轮车采用螺栓连接，锁紧牢固，可靠；整体的外观设计结合了汽车优美外观流线型的设计思想，依据人机工程，结构合理，经济适用，安全性能高。关键词：简易篷,pc耐力板,冷弯型钢，电动三轮车目 录引 言1第一章 总体方案31.1 简易篷整体外观图31.1.1 参考车型31.1.2 前档风玻璃材料选用51.2 简易篷玻璃的安装方式的选择61.3 简易篷框架材料的选用8第二章 简易篷零加设计92.1 简易篷设计图及主要零件92.2 简易篷玻璃设计102.2.1 简易篷玻璃受力分析102.2.2 简易篷玻璃重量计算112.2.3 简易篷玻璃铆钉选择112.2.4 简易篷玻璃铆钉孔的设132.3 简易篷左右骨架设计132.4 简易篷中间横梁的设计16结 论26参考文献27致 谢28引 言 电动三轮车是人们是常的交通工作，特别是电动客运三轮车、电动货运三轮车，因其轻巧灵变，速度低，价格便宜，普遍得到市民的认可，作为家庭、运输等主要交通工具，在市区占具交通工具的70%。但因其价格便宜，这些电动三轮车均没有可以遮风挡雨设备，电动三轮车厂家设计的带有简易篷或全封驾驶室的车型，价格均较贵，市场销量并不好。基于上述原因，我公司依据用户的需求，在增加少量成本，价格变化不大的要求下，针对电动环卫三轮车这一车型，增加简易篷设计。简易篷设计采用汽车驾驶室设计理念，不但要依据gb7258机动车安全标准，还要考虑汽车车辆道路行驶的要求，不能影响车辆正常行驶，满足后视镜所需视野的观察范围，不得出现盲区及等要求。还得从简易篷的轻量化出发，采用新材料。挡风玻璃设计，正常的挡风玻璃比较重，钢化玻璃的密度较大，约为2.510kg/m ，且钢化玻璃不能冷弯曲成型，如果采用热成型玻璃，给产品的多样化造成了麻烦，且运输、仓储都很不便；有机玻璃尽管比钢化玻璃较轻，但冷弯曲成型还有一定的局限性，且回弹力较大，安装较困难，如若采用热弯曲成型，同样也在存运输、仓储等问题，给产品的多样性带来诸多不便。经过对比分析，采用新材料pc耐力透明板，该材料密度较小，只有1.210kg/m，同面积的pc耐力透明板较轻，另外pc透明耐力板抗冲击能力是普通玻璃的250倍，是钢化玻璃的150倍，是有机玻璃的30倍，且不易碎裂；另外该材料可见光透光率为92%，透光性能好；另外耐侯性较好，适用于-40120的恶劣气候条件，仍能保持其性能。其适用范围较广，户外广告、汽车挡风玻璃、公共电话亭、军警盾牌，高档室内装饰材料，采光天幕、工业厂房、温室大棚、观察窗、声屏障、展览采光，等场所，是一种运用比较成熟的新型材料。另其最大的优点就是且有较好的冷弯曲成型性能，特别适用于现场冷弯，品种多样化、运输仓储都很方便。简易篷框架采用冷弯方管弯曲成型，由方管焊接成框架结构，承载能力较强，但重量较轻。特别是电动三轮车，整车重量设计是一个很重要的参数，重量的增加将会大大降低电动三轮车的续驶里程，简易篷重量设计轻量化是也是关键因素。根据汽车设计理念及人机工程原理，在不影响驾驶员操纵区范围的情况下，在满足人机工程要求的情况下，尽量减小简易篷外形尺寸，是减小简易篷重量的关键因素，简易篷外宽880mm，略宽于驾驶员座椅宽度，简易篷顶部距座椅尺寸1000mm。简易篷的安装，简易篷的安装优为重要，安装位置不合适，固定点偏少等，都会造成简易篷运行过程中震动，本设计简易篷后部采用左右两侧两点固定，两侧固定点即能固定，又能限位，前部左右两侧采用两点固定，两侧下部与电动三轮车底盘车架固定在一起，两侧前部与电动三轮车前挡风档固定在一起，这种固定结构十分牢固、可靠，且稳定性较好。简易篷左右两侧下支架设计，外观造型美观，采用工业设计优化方案，抗震动弯曲能力强，有效提高了简易篷安装后的稳定性。第一章 总体方案 1.1 简易篷整体外观图图（1-1） 简易篷整体外观图 1.1.1 参考车型图（1-2) 参考车型 1.1.2 前档风玻璃材料选用1. 钢化玻玻 钢化玻璃与同等厚度的普通玻璃相比，其抗弯强度、耐冲击强度高35倍。普通玻璃受荷载弯曲时，上表层受到压应力下表层受到拉压力，玻璃的抗张强度较低，超过抗张强度就会破裂，所以普通玻璃的强度很低。而钢化玻璃受到荷载时，其最大张应力不像普通玻璃一样位于玻璃表面，而是在钢化玻璃的板中心，所以钢化玻璃在相同的荷载下并不破裂。缺点：密度较大，不具备冷弯曲变形能力。 2.有机玻璃 有机玻璃耐候及耐酸碱性能好，不会因常年累月的日晒雨淋，而产生泛黄及水解的现象；寿命长，与其它材料制品相比，寿命长三年以上；透光性佳，可达92%以上，所需的灯光强度较小；抗冲击力强，是普通玻璃的十六倍，适合安装在特别需要安全的地带；绝缘性能优良，适合各种电器设备；自重轻，重量是普通玻璃的一半，相对而言建筑物及支架承受的负荷小；色彩艳丽、高亮度，是其他材料不能比美的；可塑性强，造型变化大，加工成型容易；可回收率高，为日渐加强的环保意识所认同；维护方便，易清洁，雨水可自然清洁，或用肥皂和软布擦洗即可。缺点：有一定的冷弯曲变形能力，但受到一定的限制，冷弯曲半径较大；3. 用pc透明耐力板 （1）透光性：耐力板透光率最高可达89%，可与玻璃相妣美。uv涂层板在太阳光下爆晒不会产生黄变，雾化，透光不佳，十年后透光流失仅为10%，pvc流失率则高达15%20%，玻璃纤维为12%-20%。 （2）抗撞击：撞击强度是普通玻璃的250-300倍，同等厚度亚克力板的30倍，是钢化玻璃的2-20倍，用3kg锤以下两米坠下也无裂痕，有“不碎玻璃”和“响钢”、“透明钢板”的美称。 （3）防紫外线：pc板一面共挤有抗紫外线（uv）涂层，另一面具有抗冷凝处理，集抗紫外线、隔热防雾滴功能于一身。可阻挡紫外线穿过，及适合保护贵重艺术品及展品，使其不受紫外线破坏。 （4）重量轻：比重仅为玻璃的一半，节省运输、搬卸、安装以及支撑框架的成本。 图(1-3) pc透明耐力板 （5）阻燃：国家标准gb5022295确认，耐力板为难燃一级，即b1级。pc板自身燃点是580，离火后自熄，燃烧时不会产生有毒气体，不会助长火势的蔓延。 （6）可弯曲性：可依设计图在工地现场采用冷弯方式，安装成拱形，半圆形顶和窗。最小弯曲半径为采用板厚度的175倍，亦可热弯。pc耐力板抗弯性良好，即使弯曲角度达90，仍不断裂 （7）隔音性：耐力板隔音效果明显，比同等厚度的玻璃和亚加力板有更佳的音响绝缘性，在厚度相同的条件下，耐力板的隔声量比玻璃提高59db。在国际上是高速公路隔音屏障的首选材料。 （8）节能性：夏天保凉，冬天保温，耐力板有更低于普通玻璃和其它塑料的热导率（k值），隔热效果比同等玻璃高7%-25%，耐力板的隔热最高至49%。从而使热量损失大大降低，用于有暖设备的建筑，属环保材料。 （9）温度适应性：pc板在-40时不发生冷脆，在125时不软化，在恶劣的环境中其力学，机械性能等均无明显变化。 (10) 拉伸强度好，pc耐力板耐热性佳：即使在120，其拉伸强度仍可达350kgf/cm2。 (11) 抗疲劳与抗蠕变性：pc耐力板抗蠕变性在热塑性塑胶中是最好的。即使在高温下其蠕变仍很小。 鉴于上述对比分析，pc耐力透明板具有较好的机械性能及光学性能，热蠕变无明显变化等优点，且其价格较便宜，每平方米约为30元。 1.2 简易篷玻璃的安装方式的选择 玻璃的安装有三种方法，第一种是用玻璃密封条固定玻璃，第二种是用玻璃胶粘接玻璃，第三种方法直接用铆钉把玻璃铆接在简易篷框架上。首先，从上面选用pc耐力透明板的主要意图来看，选择pc耐力透明板的原因是比重小，重量轻，价格便宜外，其主要原因是其冷弯曲性能较好。现设计简易篷挡风玻璃，其弯曲曲面完全是在冷弯条件下，随着简易篷框架曲面形状而然弯曲而成。为此，若采用密封条固定方式，玻璃会在其弯曲应力的情况下脱出密封条，且增加密封条相应增加成本，此种方法不可取。 另外若选用粘接玻璃形式，玻璃胶的选择也相当严，pc耐力板必须选用中性硅胶才能粘接，其它性能的胶会与其产生化学反应，短时间内不会有什么问题，长时间就会导致粘接部位变形，老化，从而影响整块玻璃的性能，且粘接成本也相对较高，此种方法亦不可取。 下面再看看铆接方法。铆接工艺在玻璃的施工运用上比较成熟，运用范围也比较广，特别是耐力板在铆接方面更是运用比较多，小到街面上卖小吃的小推车，大到电话厅，采用棚、阳光温施等，均采用铆接法，且铆接工艺简单，施工方便，成本较低.以下附图为铆接工艺示例图（1-4） 铆接工艺示例 1.3 简易篷框架材料的选用 为便于简易篷框架的制作，玻璃的安装，体现整体轻量化的要求，简易篷框架各材料选取如下：1. 简易篷框架左、右边框简易篷框架左、右边框第一是起着支承简易篷其总重量，连接中间各横撑的关键因素，另外挡风玻璃两侧要靠其左、右边框弧形成型，另外还得便于玻璃左右两侧与框架的铆接，特别是与玻璃接触面太小时，铆钉位置相对于玻璃来说比较靠外，不能满足玻璃铆接时，铆钉孔中心相对于玻璃边缘位置要求，易造成玻璃从铆钉孔处撕裂；另外若选用材料过大，不利于轻量化设计，根据玻璃铆接孔位置要求，并考虑其承承能力，现采用“不等边l”型左右边框结构，“不等边l”型左右边框与玻璃接触面尺寸较大，便于玻璃铆接，另一面只要能满足承载能力即可，尺寸较小。2. 简易篷中间横梁简易篷中间横梁其主要功能连接左右框架，把左右框架连接为整体，整体受力不大，仅起支撑和连接作用，可选用材料较薄的小方管即可，其它无特殊要求。3. 简易篷前下支架简易篷前下支架，采用冷弯方焊接而成，其承载能力不大，局部弯曲部位可采用增加加强板，提高其支架抗弯曲变形能。第二章 简易篷零加设计 2.1 简易篷设计图及主要零件1.简易篷设计图总成，见图（2-1）1.左右骨架 2.中间横梁 3.前挡风玻璃 4.前横梁5. 左右下支架总成。图（2-1） 简易篷设计图总成2. 简易篷零部件明细汇总表表 2-1序号名称数量（件）单件重量（kg）总重(kg)1左右骨架21.823.642中间横梁40.8253.33前挡风玻璃16.516.514前横梁10.9330.9335前下支架总成21.8113.62合计18 2.2 简易篷玻璃设计 2.2.1 简易篷玻璃受力分析电动三轮车，其最高车速为20km/h，玻璃正迎风面积，如下图(2-2)所示,图示箭头所示正投影面积，即为前挡风玻璃的迎风面积。图(2-2) 简易篷玻璃受力分析面积计算公式 a=h*w （2-1)其中a为迎风面积，单位平方米，h为正投影高度尺寸，单位为米，w玻璃宽度尺寸，即前挡风玻璃的正投影宽度，单位为米，a=h*w=1*0.88=0.88(平方米)根据汽车理论理学公式，前挡风玻璃所承受的迎风阻力公式按：=1/16acwv2(kg) （2-2）其中为空气阻力，单位kg, a为迎风面积，单为m2，v为速度，单位为m/s，已知面积为0.88，车速为20km/h可转为为5.56m/s,风阻系数取为cw为 0.4，则：=1/16acwv2=1/16*(0.88*0.4*(5.56*5.56)=0.68(kg)=6.64(n)，根据计算所得风阻阻力为6.4n，其阻力很小，可以忽略不计，基本上对挡风玻璃不其任何作用，即车辆在最高车速行驶状态下，前挡风玻璃不会因受到风阻阻力而变形，根本就不用进行强度计算。 2.2.2 简易篷玻璃重量计算 简易篷前挡风玻璃及顶部蒙皮均采用pc耐力板，耐力板厚度为3mm，耐力板密度为1200kg/m3耐力板总宽度为880mm,耐力板总长度为2055mm，计算总重量m= （2-3）则 m=1200*（0.88*2.055*0.003）=6.51kg 2.2.3 简易篷玻璃铆钉选择1. 铆钉型号选择首先确定铆钉为抽芯铆钉，但抽芯铆钉的型号有四种，分别为开口型扁圆头抽芯铆钉(gb/t 12618-1990)、封闭型扁圆头抽芯铆钉(gb/t 12615-1990)、开口沉头抽芯铆钉（gb/t 12617-1990）、封闭型沉头抽芯铆钉(gb/t 12616-1990)共4种，根据实际铆接情况，选用开口型铆钉，由于接触面玻璃为平面，本设计选用开口型扁圆头抽芯铆钉；2. 开口型扁圆头抽芯铆钉(gb/t 12618-1990)外形图（见图（2-3）及尺寸系列 图（2-3）开口型扁圆头抽芯铆钉外形图 标记示例 :公称直径d=5mm、公称长度l=10 mm、性能等级为10级的开口型扁圆头铆钉的标记：抽芯铆钉 gb/t 12618 5x10 表 2-2d公称3(3.2)456min2.933.113.914.915.91max3.073.294.095.096.09dk max6.248.299.8912.35k max1.41.72.02.5d1 1.82.182.83.6l1 min262731r5.06.88.29.3l2 maxl+3.4l+3.5l+4.0l+4.5l* 商品规格范围7197198209341040注：尽可能不采用括号内的规格*l长度系列为：720（1进位）、2240（2进位）。3. 铆钉长度的选择工作总厚度一般为铆钉长度的45%-65%，已知玻璃厚度为3mm，与玻璃铆接骨架厚度为2mm，总厚度为5mm。则lt/45% （2-4）经计算l5/45%5/65%=711.1,与铆钉长度规格核对，铆钉最小长度为选为10mm；4. 铆钉直径的选择铆钉直径通常为铆接材料的1.8倍，铆接材料通常以厚度较薄的为依据，其计算公式d=1.8t （2-4）经计算d=1.8t=1.8*2=3.6,核对铆钉规格表，选取直径为4mm的铆钉。5. 铆接时增加4大平垫为保证铆接玻璃时，铆钉头部应与玻璃能有较大的接触面积，但铆钉头部规格所限，查铆钉规格表，铆钉为直径8.29，为了增加其接触面积，铆接时，在铆钉头部与玻璃之间加装4大平垫圈，经查汽车标准，4大平垫圈规格为q40204，平垫外径为12，故选用q40204大平垫圈4。经上所述，本设计选用开口型扁圆头抽芯铆钉(gb/t 12618-1990)铆钉规格为：抽芯铆钉 gb/t 12618 4x10 2.2.4 简易篷玻璃铆钉孔的设1.铆钉孔距玻璃边缘尺寸的设计通常情况下，铆钉孔距玻璃边缘的尺寸应在30mm50mm，有时结构受限制时，铆钉孔中心距玻璃边缘的最小尺寸不得小于2.5倍的铆钉直径，铆钉直径为5mm，铆钉孔距边缘尺寸不得小于12.5mm，现设计铆钉孔距边缘为20mm;2.铆钉孔间距选择通常情况下，板厚小于3mm时，间距小于200mm，板厚大于3mm时，间距小于300mm，由于玻璃与铆接骨架总厚度为5mm，所以孔间距应大于200mm，小于300mm；玻璃总宽度为880，根据铆钉孔距边缘设计20mm，假定横向单排铆钉数量为5，铆钉孔间距为210mm，假定横向单排铆钉数量为4，铆钉孔间距为280mm，现选定为铆钉数量为5，铆钉间距为210mm3.铆钉孔直径的设计pc板采用普通钻打孔，孔径应至少是铆钉直径的1.5倍。铆钉直径5mm，铆钉孔直径应为8mm。4.曲面铆钉数量的设计为保证pc玻璃左右两侧曲面能够与框架曲面贴合严密，在玻璃左右两侧与框架接触面也增加铆钉铆接，铆钉的数量不宜太多。单侧曲面铆钉间距应尽可能大，铆钉数量应可能少，以保证玻璃受热变形时，能够靠铆钉与铆钉孔间隙进行弥补，玻璃沿曲面方向的总长为2055，去除两端铆钉孔与边缘距离，沿曲面之间铆钉孔有效距离为2000，设定铆钉数量为5，单侧铆钉间隔为400mm，左右两侧铆钉孔中心距左右两侧边缘距离按20mm设计。 2.3 简易篷左右骨架设计简易篷左右骨架，是简易篷的主要承载零件，也是弯曲成型后，使玻璃随其形状而弯曲的骨架，其承载能力能否支撑起玻璃，以致于不使简易篷框架发生震颤的主要结构件，考虑到玻璃与其接触面铆接尺寸的需要，与玻璃接触面选为30mm，从轻量化设计的角度考虑，左右骨架选则为“不等边l型”结构，即不等边角钢样式结构，另一边尺寸选为20mm，材料厚度为2mm。断面尺寸见下图（2-4）：图（2-4） 断面尺寸图1.骨架展开尺寸计算 参考杂志江苏电器2003 no.3，工艺与装备篇，由南京师范大学紫金校区蔡敬义编写的薄钢板折弯零件展开尺寸的计算，有关薄钢板折弯零件展开尺寸的计算，特别是直角零件的展开尺寸换算，可按以下要求选择：1.1 直角折弯模型图见图（2-5) 图（2-5)直角折弯模型图1.2直角折弯展开尺寸计算公式 l=a+b-x （2-5 ） 1.3直角折弯展开尺寸换算表表2-31.4查上表并利用公式（2-5）计算展开尺寸 l=a+b-x=30+20-3.6=46.4(mm)2 .两边左右骨架总重量骨架材料为普通碳钢，材料牌号为q235，查相关标准，钢的密度为7850kg/m3，单边骨架总长度为2500mm，单边骨架重量依据公式（2-3）计算总重量m=v=7850*(2500*46.4*2)=1.82(kg)，两侧总重3.64kg;3.两边左右骨架零件图,见图（2-6）附图6图（2-6） 左右骨架零件图 2.4 简易篷中间横梁的设计 简易篷中间横梁，起着连接左右骨架的作用，把整个简易篷形成框架结构，中间横梁与左右骨架采用焊接的连接方式。焊接工具采用二氧化碳保护焊，根据二氧化碳保护焊焊接电流的选择规范，焊接电流一般 i=(2030), 中间横梁材料选用20x20x1.5的矩型管，材料壁厚为1.5mm，另外与其配合的材料厚度为2mm，故材料总厚度为3.5,电流选择范围应为70a105a，电流不能太小，也不能太大，电流太小焊缝铺展不开，成堆积状，尤其不开坡口的角焊缝，流太大，易出现焊漏工件的现象。本设计选用电流为100a。1. 中间横梁结构尺寸设计简易篷外宽880mm，左右骨架材料壁料为2mm，中间横梁长度l=880-2-2=876（mm），2. 中间横梁两端结构尺寸中间横梁与左右骨架焊接后，应保证外平面与玻璃贴合严实，因此必须保证左右骨架外平面与中间横梁外平面在同一平面上，为此，中间横梁两端与左右框架焊接时，应去除材料厚度2mm，另外，中间横梁与左右骨架两侧内表面结合时，左右骨架两圆弧角与中间横梁干涉，中间横梁两端必须切去一个倒角，保证良好的成型,而且倒角尺寸应大于左右骨架内折弯半径r，由左右骨架零件设计图可知内圆角半径r2mm，所以中间横梁两端倒角必须大于2mm，通常设计时应比r内圆弧大1mm2mm，以避免应内圆弧加工误差而导致两者配合时有干涉现象，本设计选取为倒角尺寸为3mm。3. 中间横梁两端的倒角形式选取中间横梁两端的倒角形式选取，主要取决于其加工手段，由于中间横梁材料规格选取的是20x20x1.5的冷弯型材，即通俗叫说为方管。首先在剪断机上下料，下料长度为中间横梁的公称尺寸，即876mm，而后其两端端头的形状应该选等离子割割出来的，等离子割的时侯应该靠在与其端头形状相似的样板上，这样即可以保证端头形状，又可以控制加工尺寸。由于等离子割在工作时，在很小的拐角尺寸要求小，只能是割为r圆弧比较容易，故中间横梁两端的倒角应选取圆弧倒角，本设计选取倒角为r3。4. 中间横梁长度公差尺寸的选择为保证简易篷整体外宽尺寸，能够满足简易篷整体外宽符合设计公差要求的情况下，能够很容易把中间横梁按设计要求焊接在简易篷框架上，在选取左右骨架与中间横梁配合公差方面，应选为间隙配合。另外，由于左右骨架与中间横梁配合间隙要求不是很严格，它们之间没有严格的配合关系，仅仅是保证焊接后整体简易篷外宽与设计要求相符即可，中间横梁与左右骨架两端间隙就是稍为大一点，也不会影响整体简易篷外宽尺寸，这是因为简易篷焊接时还要靠一定的工装定位来保证外宽不能太小，为此在设计中间横梁公差选取时，尺寸公差能控制在1mm，上偏差不能为0，通常上偏差选“-0.5”，下偏差就选为“-1.5”，这样焊间后即可以保证外宽尺寸不会太大，也不会偏小。 5中间横梁重量的计算，查相关金属材料手册，中间横梁的重量为0.825kg. 6. 中间横梁的零件图设计，见图（2-7）图（2-7） 中间横梁的零件图附图7 2.5简易篷左右下支架总成的设计简易篷左右下支架总成的设计，在简易篷的设计中，是最关键一步，简易篷左右下支架承受着简易篷1/2重量还要多，特别是在车辆行驶过程中，遇到突然刹车时，简易篷的重心就会前移，加载到简易篷左右下支架总成的重量就会成倍上升，因此，简易篷支架强度的强弱，将会引起简易篷在行车过程中是否会引起震动的主要因素，如果设计强度不够，简易篷就会震动，如果强度过剩，将会浪费材料，增加整车重量，不仅浪费材料，还要浪费整车电能，将导致能量的损失，给用户带来的将是经济损失，减少了整车的续驶里程。另外，此处若设计得过于复杂，将会给加工制造带来麻烦，基于以上要求，左右下支架总成设计思路采取杆件焊接结构，设计时先把起支撑的主体搭建起来，对于薄弱的环节采取局部加强的方式，这样的设计思路将会使整个构件的设计变得比较简单可行，具有很强的可操作性。1. 简易篷左右下支架总成图(见图（2-8）)及明细1. 下支架上支撑 2.下支架下支撑 3.下支架加强板图（2-8） 左右下支架总成图2.简易篷下支架受力分析 简易篷下支架安装后，简易篷静载荷及运动过程中的动载荷均加载到了简易篷下支架上，特别是运运过程中产生的动载荷，远远大于静载荷，而且是静载荷的好几倍。经验表明，汽车在实际使用条件下动载情况，最大弯矩为静载荷的34.7倍，考虑到疲劳的影响，k=4.26.58。受其影响，各类汽车、挂车设计多趋于保守，动载荷系数偏大，至使纵梁截面过大，自重增大。对于三轮电动车，由于其车速较低，大多数在20km/h，而切其行驶路况与汽车等比较好，如果系数选得过大，将会造成零部件设计笨重，影响三轮电动车的载重性能，为此，应选择较小的动载荷系数比较合理，因此，动载荷系数应选2.52.8，本设计选择2.5。根据简易篷总重18kg,去除左右下支架总成的重量1.811kg/件，作用于左右下支架总成上的载荷应为 m=m1-m2 （2-6） ，则m=(18-2x1.811)x2.5=35.945(kg)2.1下支架上支撑受力分析在力学研究中，一个最重要的要求是，能够把所研究的对象从所有的受力体中分离出来，进行单个分析，为此，要想对左右下支架总成进行受力研究，首先应先对该部件中的下支架支撑进行研究，其它构件暂不予考虑。下支架上支撑受力图，见图（2-9）附图9图（2-9） 下支架上支撑受力图由下支架上支撑受力图可知，该构件可理想化为一个悬臂梁，力学模可按悬臂梁结构进行受力研究。其悬臂梁力学模型图，见图（2-10）图（2-10） 悬臂梁力学模型图 在力f的作用下，该悬臂梁将在距受力点570处，将会产生力矩，力矩式m=fs （2-7） 则弯距m=fs=/2 （2-8） 其中m为作用在左右下支架总成上的力，单位为千克，g为重力加速度系数，g为9.8牛顿/千克，计算得f=mg/2=176.13n，则下支架受到的剪切力q=176.13n,其剪力力图（2-11）如下：图（2-11） 下支架剪力力图根据力矩式（2-7），其中力f已知，力臂长度为570，则弯矩m=100394.1(n.mm)，则其力矩图（2-12）如下：图（2-12） 下支架弯矩图查机械设计手册，矩形管的抗弯截面系数=(h4-h4)/6h （2-9）惯性距=(h4-h4)/12 （2-10）其中h=20mm，h=h-3=17mm，则计算=637.325(mm3)=6373.25(mm4)下支架上支撑，设计选用材料为q235，查机械设计手册，其弹性模量e=200210gpa,取e=210gpa=2.1x103mpa，q235材料的许用应力=160mpa。弯曲应力公式=m/ (2-11)则计算=100394.1/637.325=157.5(), 经对比，则设计满足性能要求。尽管该零件弯曲和满足性能使用要求，但弯曲弯形量是多少，是否能够满足实际使用要求，还得进行其挠度变形计算，根据机械设计手册，其挠度曲线方程y=fx2(3l-x)/6eiz，其最大挠度 =fl3/3eiz （2-12）最大挠度时角度变形量=fl2/2eiz (2-13)则=(176.13x5703)/(3x2.1x105x6373.25)=8.12(mm) =(176.13x5702)/(2x2.1x105x6373.25)=0.017（度）根据上边计算可知，尽管弯曲强度可以，但其挠度变形量为8.12mm，已经严重影响了整车性能，不能足实际使用需求，为此，需要对此结构进行强化加固，加固主要措施，是在底部增加加强板，其加强以后的支架见如下图（2-13）图（2-13） 加强后下支架2.2 加强后下支架受力分析加强后的下支架力学模型如下图（2-14）图（2-14）加强后下支架力学模型图 下支架增加加强板后，受力最大点a点将发生转移至b点，加强板的材料厚度为2mm，加强板的高度是原支架高度的好几倍，由于其抗弯能力与其高度的3次方成正比，因此加强后的受力最大点将为b点，为简化和计算方便，可似b点为悬臂量的固定点，由公式(2-7)、（2-8）可计算得b点的剪力f=176.13n，m=70452nmm,其剪力图和弯矩图如下所示图（2-15） 加强后下支架剪力图和弯矩图由以上可知，其强度满足性能要求，现在只需验证弯曲变形量，根据公式（2-12）得ymax=(176.13x4003)/(3x2.1x105x6373.25)=2.8mm此变形量很小，但考虑到实际车辆行驶中路况的复杂程度不太一样，为了能够适应各种路况，并考虑到外观造型，现采取了附图8的设计方案，为了进一步了解附图8方案到底有多大可靠程度，现将其结构调整至如临界下状态图(2-16) 优化加强后下支架结构图2.2 对下支架两处时行优化加强后力学分析则在其改进后的临界状态，其力学模型可视为跌又叠加的悬臂量梁，叠加后最薄弱点是其临界点，临界点处视为高度为2倍的叠加梁，其简化力学模型如下：图（2-17）优化加强后下支架力学模型为了简化计算，视临界点b点为悬臂梁的固定点，查机械设计手册，则其惯性矩为=(bh3-bh3)/12 (2-14)其中b=20mm,h=40mm,b=17mm,h=34mm则=（20x403-17x343）/12=50986mm4，根据公式根据公式（2-12）得=(176.13x4003)/(3x2.1x105x50986)=0.35mm由计算可知，采取在临界点处的加固方案，还有0.35的挠性变型，但其变形量已经很小了，在整车运动行驶过程中，和车辆上的其它震动变形相比，已经是微不足道了，更重要的是，实际这个临界点是不存在的，也就是说，加固后的悬臂重叠梁其高度远远大于了两个单根梁的高度之和，而且至少是两个根梁高度之和的2倍以上，根据惯性矩公式可知，其惯性矩与梁的高度的立方成正比，因此其惯性矩远远大于了50986，因此，其变形量基本接近于零。 左右下支架根据上述力学分析与计算，可以说已经满足了实际使用性能，但为了进一步减少车辆行驶过程中，简易篷的震动与变形，现在考虑左右下支架在固定连接方式上，强化其连接钢度，进一步减少简易篷在车辆行驶过程中的变形量。1. 简易篷下支架的连接方式设计3.1.简易篷下支架的连接方式及依据简易篷下支架采取怎样的连接方式，主要得依据电动三轮车的前部结构，尽可能的在不改变原电动三轮车结构的基础上进行设计，可以进一步降低产品设计成本，减少零部件设计的数量，便于生产组织和安排。并根据下支架的受力分析，下支架主要承载固定部位，应与电动三轮车的主体连接在一起，这样的连接方式，不会因增加简易篷而影响电动三轮车主体的强度，不会造成因连接点不合适而损坏电动三轮车自身的零件。为此，依据电动三轮车的前部结构，左右支架下部只能与电动三轮车车架的左右大梁