RC汽車模型底盤的簡要設(shè)計與制造

RC汽車模型底盤的簡要設(shè)計與制造,rc,汽車模型,底盤,簡要,扼要,設(shè)計,制造 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 讀書報告（讀書筆記） 學 院：機械與控制工程學院 課題名稱：RC模型汽車底盤的簡要設(shè)計與制造 專業(yè)(方向)：機械設(shè)計制造及其自動化（機械裝備） 班 級：機械11-2班 學 生：黃紹樣 指導教師：孫金榮 日 期：2015年3月10日 讀書報告一 汽車設(shè)計——驅(qū)動橋設(shè)計 劉惟信，清華大學出版社 一、主減速器設(shè)計 1.主減速器的結(jié)構(gòu)形式 主減速器齒輪主要有直齒圓錐齒輪、斜齒圓錐齒輪和螺旋圓錐齒輪等。 2.確定主減速器傳動比i0 由汽車最高車速Vmax，經(jīng)典公式：i0=0.377×(rr×np)Vmax×igh 3.主減速器參數(shù)的選擇與計算載荷的確定 （1）按最大轉(zhuǎn)矩與最低擋傳動比確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩：Tce=Tmax×ip×Kv×ηTn （2）按車輪打滑轉(zhuǎn)矩確定從動錐齒輪的計算轉(zhuǎn)矩：Tcs=G2φrrimηm （3）主減速器錐齒輪的主要參數(shù)的確定：d2=Kd23Tc （4）主減速器錐齒輪的強度計算： a按發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩計算時：P=2Tmaxi1×103nd1F b按最大附著轉(zhuǎn)矩計算時: P=2G2φr1×103nd2F （5）齒輪彎曲疲勞強度計算：σF=2TcKmK0Kz103mKvdbJw （6）齒面接觸疲勞強度計算σH=CPd12TKmK0KfKz×103KvbJ 二、差速器的設(shè)計 1行星齒輪球面半徑RB的確定RB=KB3Tc 2差速器齒輪的強度計算：σF=2TKmKz103mKvD2B2Jn 三、半軸設(shè)計 目前，全浮式半軸廣泛運用汽車上，它在車橋橋殼端部外側(cè)左右各有兩個軸承，通過輪轂支撐車輪，半軸不承受任何力和彎矩，只傳遞扭矩。 讀書報告二 汽車工程手冊.5,底盤設(shè)計篇 ——車橋 日本自動車技術(shù)會編；中國汽車工程學會組譯，北京理工大學出版社 汽車的車橋根據(jù)其位置的不同可以分為前橋和后橋，根據(jù)車橋形式不同可以分為驅(qū)動車橋和從動車橋，驅(qū)動車橋是既可支撐汽車的質(zhì)量，又可以傳遞驅(qū)動力，而從動車橋只是負責支撐汽車。由于汽車類型不同，多數(shù)的小型車采用前輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)，而大型車都采用后輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)。 1.驅(qū)動車橋 （1）轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋：在民用汽車里，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋一般是指汽車前驅(qū)動橋，這種轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋除了支撐汽車質(zhì)量外，還負責汽車的轉(zhuǎn)向，因此，這種車橋具有轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、直拉桿臂、主銷、半軸、主減速器及差速器。轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的轉(zhuǎn)向節(jié)是中空的，可以通過半軸，而半軸是用等速萬向節(jié)連接的斷開式的，主銷也是斷開式的。 （2）后驅(qū)動橋：一般來說，后驅(qū)動橋不需要轉(zhuǎn)向機構(gòu)，因此后驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)比轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)相對簡單。后驅(qū)動橋一般有獨立懸架式的后驅(qū)動橋，車橋懸架式后驅(qū)動橋，在軍用汽車領(lǐng)域還有右車輪錯位布置、擺動式車橋。 （3）汽車驅(qū)動橋的半軸可以分為：半浮式、3/4浮式和全浮式結(jié)構(gòu) 半浮式：半浮式半軸結(jié)構(gòu)是在車橋端部的內(nèi)側(cè)左右各配置一個軸承來支承半軸，半軸除了傳遞扭矩外，還要支承垂直載荷、水平載荷和沖擊等所有力的作用。 3/4浮式：3/4浮式半軸結(jié)構(gòu)車橋端部外側(cè)左右各配置一個軸承，輪轂支撐在該軸承上，并與半軸的一端連接。車橋橋殼承受大部分的垂直載荷和水平載荷，半軸要承受驅(qū)動扭矩和由水平載荷產(chǎn)生的彎曲力矩。 全浮式結(jié)構(gòu)：全浮式半軸結(jié)構(gòu)是在車橋殼端部外側(cè)左右各配置兩個軸承，通過輪轂支撐車輪的方式，半軸只是傳遞驅(qū)動扭矩，而垂直和水平載荷都由汽車橋殼承受。全浮式結(jié)構(gòu)在汽車中得到廣泛的應(yīng)用。 2.從動車橋 （1）前從動橋：前從動橋一般有獨立懸架式的前從動橋和車橋懸架式前從動橋。 （2）后從動橋：一般后從動橋沒有轉(zhuǎn)向機構(gòu)，只承受汽車質(zhì)量，因此其他結(jié)構(gòu)和前從動橋一樣。 讀書報告三 大噸位汽車起重機轉(zhuǎn)驅(qū)動橋設(shè)計 劉德林 一、驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)方案的選定 1.轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋的選型 驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)形式的總體布置主要有：非斷開式驅(qū)動橋和斷開式驅(qū)動橋。非斷開式驅(qū)動橋的承載能力要比斷開式車驅(qū)動橋的承載能力強 2.橋殼形式的選擇：橋殼根據(jù)形式和安裝方式劃分為組合型、整體型、琵琶型 二、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋橋殼的強度校核 在危險斷面處斷面尺寸及各系數(shù)： 斷面形狀 垂直及水平彎曲截面系數(shù)Wv、Wh 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)Wt πD3321-d4D4 πD3161-d4D4 1.橋殼的靜彎曲應(yīng)力計算：M=（G12-gw)B-s2；σwj=MWv 2. 在不平路面沖擊載荷作用下橋殼的強度計算 當車在行駛過程中遇到不平整路面時，橋殼除受靜止時的載荷外，還需受路面不平帶來的附加沖擊載荷。此時橋殼的彎曲應(yīng)力為：σwd=kdσwj 3.汽車緊急制動時的橋殼強度計算 緊急制動時橋殼在大梁支座間的垂向彎矩Mv、和水平方向的彎矩Mh分別為： Mv=G12m‘-gwB-s2；Mh=G12m‘B-s2φ 4.汽車車受最大側(cè)向力時轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋殼的強度計算 汽車滿載、高速急轉(zhuǎn)彎時，會產(chǎn)生較大的離心力，因此模型車會承受側(cè)向力。車達到側(cè)滑的臨界條件時，轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋側(cè)滑條件為：P1≥YL+YR=G1φ1 左右車輪的支承反力Z1、Z2為：ZL=G121+2hgφ1B；ZR=G121-2hgφ1B 地面給車輪的側(cè)向反作用力YL 、YR為：YL=ZL?φ1；YR=ZR?φ1 當側(cè)向力最大時，垂直彎曲應(yīng)力σL、σR分別為：σL=YL(B+φ1rr)Wv；σR=YR(B-φ1rr)Wv 讀書報告四 阿克曼原理與矩形化轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計 姜明國 陸波 1.阿克曼原理 阿克曼原理的基本觀點是：汽車在行駛（直線行駛和轉(zhuǎn)彎行駛）過程中，每個車輪的運動軌跡，都必須完全符合它的自然運動軌跡，從而保證輪胎與地面處于純滾動而無滑移現(xiàn)象。 2.阿克曼理論轉(zhuǎn)向特性 汽車在轉(zhuǎn)彎時內(nèi)輪與外輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系滿足關(guān)系式： cotβ-cotα=KL 3.阿克曼梯形 阿克曼梯形即為滿足阿克曼理論轉(zhuǎn)向特性的四連桿機構(gòu)，其底角Qa由下式確定： Qa=tan-1（1.4LK） 其梯形臂的作用長度m=0.11~0.15K 讀書報告五 車輛懸架設(shè)計及理論——鋼板彈簧設(shè)計 周長城，北京大學出版社 懸掛系統(tǒng)是汽車的車架與車橋或者車輪之間的一切傳遞力矩連接裝置的總稱，其作用是傳遞作用在車輪和車架之間的力和力矩，并且緩沖由不平路面?zhèn)鹘o車架或車身的沖擊力，并衰減由此引起的震動，以保證汽車的平順行駛。鋼板彈簧是汽車懸架中應(yīng)用最廣泛的一種彈性元件，它是由若干片等寬但不等長（厚度可以相等，也可以不相等）的合金彈簧片組合而成的一根近似等強度的彈性梁。適用于一些非承載車身的硬派越野車及客/貨車上。 1.鋼板彈簧的布置 鋼板彈簧在汽車上可以是縱置或橫置，由于橫置彈簧結(jié)構(gòu)復雜，質(zhì)量大，應(yīng)用極少，縱置彈簧結(jié)構(gòu)簡單，能傳遞各種力和力矩，在汽車上得到廣泛應(yīng)用。 2.鋼板彈簧主要參數(shù)的確定 確定參數(shù)前的初始條件：滿載靜止時汽車前后橋負荷Gu1、Gu2，簧下部分荷重Gd1、Gd2，由此計算單個鋼板彈簧的載荷F1和F2、懸架動靜撓度fd、f0及軸距。 3.鋼板彈簧各片長度確定 由此前數(shù)據(jù)根據(jù)作圖法確定鋼板彈簧各片長度。 4.主、副鋼板彈簧厚度的設(shè)計 主彈簧厚度設(shè)計有：單根主鋼板彈簧當量厚度設(shè)計、多根等長鋼板彈簧厚度設(shè)計和多根不等長鋼板彈簧厚度設(shè)計。副簧厚度設(shè)計有：單根鋼板彈簧的當量設(shè)計厚度、主鋼板彈簧的等效厚度、副鋼板彈簧的單根當量設(shè)計厚度和多根鋼板彈簧的厚度設(shè)計。 5.鋼板彈簧的剛度驗算 （1）驗算剛度公式效驗，（2）解析剛度公式效驗 6.鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高及曲率半徑計算 （1）鋼板彈簧總成在自由狀態(tài)下的弧高；（2）鋼板彈簧各片自由狀態(tài)下的曲率半徑 7.鋼板彈簧的強度驗算 （1）鋼板彈簧應(yīng)力解析演算 （2）不同工況下的強度演算 （3）鋼板彈簧卷耳和彈簧銷的強度計算 讀書報告六 材料力學——彎曲內(nèi)力 劉鴻文，高等教育出版社 1.彎曲的概念 彎曲：作用于桿件上的外力垂直于桿的軸線，使原為直線的軸線變形后成為桿件。這種形式的變形稱為彎曲變形。 2.剪力和彎矩 作用于靜定梁上的載荷，可以利用平衡方程，求出支反力，由于梁處于平衡狀態(tài)，假設(shè)任意橫截面將梁分成兩段，梁的左右段也是平衡狀態(tài)，故作用在梁一端上的外力和另一端梁對其的內(nèi)力Fs的總和為零，即Fy=0,則 Fs為截面上的剪力；若把這段所有的外力和內(nèi)力對截面的形心取矩，其力矩總和為零，即M0=0，M為截面上的彎矩。 剪力—平行于橫截面的內(nèi)力，符號：Fs，正負號規(guī)定：使梁有左上右下錯動趨勢的剪力為正，反之為負(左截面上的剪力向上為正，右截面上的剪力向下為正)。 彎矩—繞截面轉(zhuǎn)動的內(nèi)力，符號：M，正負號規(guī)定：使梁變形呈上凹下凸的，截面上的剪力對所選梁段上任意一點的矩為逆時針轉(zhuǎn)向時，剪力為正，反之為負。 3.剪力方程和彎矩方程 一般情況下，梁橫截面上的剪力和彎矩隨截面位置而變化，以坐標X表示橫截面在梁軸線上的位置，則各橫截面上的剪力和彎矩都可以表示為X的函數(shù)。 即：? Fs=Fs（X） M=M(X) 4.剪力圖和彎矩圖 以平行于梁軸線的橫坐標X表示橫截面的位置，以縱坐標表示相應(yīng)截面上的剪力或彎矩，可以表示梁上各橫截面上的剪力和彎矩沿軸線變化的情況，這種圖線分別稱為剪力圖和彎矩圖。 讀書報告七 機械設(shè)計——齒輪傳動 濮良貴 紀名剛，高等教育出版社 1.齒輪傳動的特點 齒輪傳動是機械傳動中最為重要的一種傳動形式，適用范圍很廣，齒輪傳動具有在常用的機械傳動中效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，齒輪傳動所需空間尺寸一般較小，工作可靠、壽命長，傳動比穩(wěn)定，因此齒輪傳動獲得廣泛應(yīng)用 2.齒輪傳動的失效形式與計算準則 齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效，失效形式主要有： （1）輪齒折斷：在正常工況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷。 （2）齒面磨損：齒面磨損主要發(fā)生在開式齒輪傳動中，改用閉式齒輪傳動是避免齒面磨粒磨損最有效的辦法。 （3）齒面點蝕：齒面點蝕是在潤滑良好的閉式齒輪傳動中，最常發(fā)生的齒輪失效形式。 （4）齒面膠合：常發(fā)生在高速重載的齒輪傳動中，如航空發(fā)動機內(nèi)的齒輪傳動。 （5）塑性變形：塑性變形屬于輪齒永久變形的一大類失效形式，它是由于在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料在屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面或齒體塑性流動所形成的。 3.齒數(shù)和模數(shù)的選擇 齒數(shù)Z1的選擇：對于軟齒面閉式傳動，傳動尺寸主要取決于接觸疲勞強度，而彎曲疲勞強度往往比較富裕。這時，在傳動尺寸不變并滿足彎曲疲勞強度要求的前提下，齒數(shù)宜取多些(模數(shù)相應(yīng)減小)。對于硬齒面閉式傳動，傳動尺寸有可能要取決于輪齒彎曲疲勞強度，故齒數(shù)不宜過多。開式齒輪傳動的尺寸主要取決于輪齒彎曲疲勞強度，齒數(shù)不宜多。對于標準齒輪，應(yīng)使?Z1≥17，以免根切。 模數(shù)的初步計算：在進行齒輪強度計算過程中，一般的計算順序和原則為：? 1)對于閉式齒輪傳動，一般先按接觸疲勞強度進行計算，求出齒輪直徑和齒寬，再校核其彎曲疲勞強度。齒面硬度很高的閉式傳動，也可以按彎曲疲勞強度確定齒輪模數(shù)，再校核其接觸疲勞強度。? 2)對于開式齒輪傳動，只需進行彎曲疲勞強度計算，求取齒輪模數(shù)。為了補償磨粒磨損，計算出來的模數(shù)應(yīng)增大10%-15%。 讀書報告八 數(shù)控機床技術(shù)——數(shù)控加工的程序編制 李郝林 方鍵，機械工業(yè)出版社 一、程序編制的基礎(chǔ)知識 1. 程序編制的內(nèi)容和步驟： 分析圖樣、確定加工工藝過程——運動軌跡計算——編寫加工程序單——制備控制介質(zhì)——程序校驗與首件試切 2.數(shù)控機床坐標系和運動方向的確定 標準的坐標系采用右手直角笛卡爾坐標系，直角坐標X、Y、Z三者的關(guān)系及其正方向用右手定則判定， 3.準備功能與輔助功能代碼 在數(shù)控加工程序中，是用各種準備功能的G代碼和輔助功能的M代碼，來描述工藝過程的各種操作和運動特征的，G代碼和M代碼是程序的基礎(chǔ)。 二、數(shù)控銑床的程序編制 程序組成： N G X.Y.Z F S T M LF 程序段號 準備功能 坐標值 進給速度 主軸轉(zhuǎn)速 刀具號 輔助功能 程序結(jié)束 如：N0420 G03 X70 Y-30 I0 J-2 F3 LF 一些常用準備功能G代碼：G00-快速點定位；G01-直線插補；G02-順時針圓弧插補；G03-逆時針圓弧插補；G20-子程序調(diào)用；G90-絕對值方式編程；G91-增量方式編程；G54-零點偏置；G55-增量零點偏置；G56-當前點偏置 一些常用輔助功能M代碼：M03-主軸順時針旋轉(zhuǎn)；M04-主軸逆時針旋轉(zhuǎn)；M08-打開切削液；M09-關(guān)掉切削液 三、數(shù)控車床的程序編制 數(shù)控車床的程序很多代碼是和數(shù)控銑床通用的，但有些是不可以亂用的，在廣數(shù)的系統(tǒng)中數(shù)控車床的G02、G03代碼是和數(shù)控銑床相反的，G71-外圓粗加工循環(huán)；G73-固定形狀粗加工循環(huán)；G70-精加工復合循環(huán) 讀書報告九 機械原理——直齒錐齒輪傳動 孫恒 陳作模 葛文杰，高等教育出版社 錐齒輪傳動用來兩個相交軸之間的運動和動力，是圓錐齒輪的簡稱，一般錐齒輪兩軸之間的交角Σ=90°，也可以Σ≠90°。錐齒輪是一個錐體，輪齒由小端逐漸增大，標準直齒圓錐齒輪其壓力角一般為α=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1.0,頂隙系數(shù)c*=0.2。 錐齒輪有直齒圓錐齒輪、斜齒圓錐齒輪和螺旋圓錐齒輪等。而直齒圓錐齒輪設(shè)計、制造及安裝都比較簡單，但傳動效率稍低，噪聲較大，用于低速輕載的場合傳動；一般使用Σ=90°的標準直齒錐齒輪傳動。 直齒錐齒輪是以大端參數(shù)為標準值的，在計算其幾何尺寸時，也是以大端為準。下表是錐齒輪傳動的主要幾何尺寸的計算公式： 名稱 代號 計算公式 小齒輪 大齒輪 分錐角 δ δ1=tan-1z1÷z2 δ2=90°-δ1 齒頂高 ha ha=ha*m=m 齒根高 hf hf=ha*+c*m 分度圓直徑 d d1=z1m d2=z2m 齒頂圓直徑 da da1=d1+2hacosδ1 da2=d2+2hacosδ2 齒根圓直徑 df df1=d1-2hfcosδ1 df2=d2-2hfcosδ2 錐距 R R=(mz12+z22)÷2 頂隙 c c=c*m（一般取c*=0.2） 分度圓齒厚 s s=πm÷2 當量齒數(shù) zv zv1=z1÷cosδ1 zv2=z2÷cosδ2 壓力角 α α=20° 齒寬 B B≤R÷3 注：1.當m≤1mm時，c*=0.25，hf=1.25m；2.各角度計算應(yīng)準確到**°**’ 為使錐齒輪不至發(fā)生根切，應(yīng)使當量齒數(shù)不小于直齒圓柱齒輪的根切齒數(shù)。標準直齒圓錐齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)Zmin與當量齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)Zvmin的關(guān)系：Zmin=Zvmincosδ。 讀書報告十 互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)——極限與配合 胡鳳蘭，高等教育出版社 配合是指公稱尺寸相同的并且相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。根據(jù)公差帶之間的不同，配合可以分為間隙配合、過盈配合和過度配合。 間隙或過盈：孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數(shù)差，差值為正是間隙配合，差值為負是過盈配合。 過渡配合：指可能有間隙或者過盈的配合，此時，孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊。 配合制：配合制是指兩個相配合的零件中的一個零件為基礎(chǔ)件，并確定其公差帶位置，而改變另一個零件的公差帶的位置，從而形成各種配合的一種制度。一般有基孔制配合和基軸制配合。 基孔制配合：基本偏差是一定的孔的公差帶與不同基本偏差的軸公差帶形成各種配合的一種體系，基孔制配合以孔為基準孔，基準孔的下極限尺寸與公稱尺寸相等。 基軸制配合：基本偏差是一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔公差帶形成各種配合的一種體系，基軸制配合以軸為基準軸，基準孔的上極限尺寸與公稱尺寸相等。 公差等級：確定尺寸精確程度的等級稱為公差等級，標準公差分為20級，標準公差用代號IT和數(shù)字01、0、1、…、18表示，從公差I(lǐng)T01級到IT18級，精度依次降低。 基本偏差：基本偏差的代號用拉丁文字母表示，大寫字母表示孔，小寫字母表示軸，采用21各字母（除I(i)、L(l)、 O(o) 、Q(q) 、W(w)外)和7個雙字母CD(cd)、CD(ef)、FG(fg)、JS(js)、ZA(za)、ZB(zb)、ZC(zc)組成。 讀書報告十一 機械設(shè)計 ——滾動軸承 濮良貴 紀名剛，高等教育出版社 滾動軸承是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機械元件。滾動軸承是現(xiàn)代機械中廣泛應(yīng)用的部件之一，它具有摩擦阻力小，功率消耗少，容易起動，機械效率高等優(yōu)點 1.滾動軸承分類 滾動軸承可以概括地分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承。 向心軸承：只能承受徑向載荷Fr的軸承，也有一些可以承受不大的軸向載荷。 推力軸承：只能承受軸向載荷Fa的軸承。 向心推力軸承：能同時承受徑向載荷和軸向載荷的軸承。 2. 滾動軸承代號 滾動軸承代號由基本代號、前置代號和后置代號組成，用字母和數(shù)字等表示。 基本代號：表示軸承內(nèi)徑、直徑系列、寬度系列和類型，基本代號右起第一、第二為數(shù)字為內(nèi)徑代號，軸承內(nèi)徑一般為5的倍數(shù)，直徑系列由基本代號右起第三位數(shù)字表示。 3. 滾動軸承的失效形式和基本額定壽命 滾動軸承的正常失效形式是內(nèi)外圈滾道或者滾動體上的點蝕破壞。 基本額定壽命：一組在相同條件下運轉(zhuǎn)的近于相同的軸承，將其可靠度為90%時的壽命作為標準壽命，即按一組軸承中的10%的軸承發(fā)生點蝕破壞，而90%的軸承不發(fā)生點蝕破壞前的轉(zhuǎn)數(shù)或者工作小時數(shù)作為軸承的壽命。 4.滾動軸承壽命的計算公式為：L10=(Cp)ε （L10單位為106r，ε為指數(shù)，對于球軸承，ε=3；對于滾子軸承ε=103） 以小時數(shù)表示基本額定壽命Lh為：Lh=10660n(Cp)ε 11