微型汽車底盤實訓臺架

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，對汽車行業人員的挑戰也逐漸增加，更是要求學校相關教育的設備更加豐富。結合目前教學實踐環節存在的問題，設備更新跟不上教學需求，實訓教學設備老化陳舊，這些都面臨著更新變換。而國內外市面上的汽車實訓臺架價格相對較貴，結構較為復雜，制作不易，汽車實訓底盤的質量也較為笨重。基于以上幾點考慮，本文對設計制作了微型汽車底盤實訓臺架，該實訓臺架可用作日常汽車專業教學、實訓、技能考核等。

【關鍵詞】底盤;臺架;實訓

1概述

實訓臺的制作設計是真實還原演示出微車底盤基本構造和正常工作狀況，而此設計制作出實訓臺架的目的和功用是：（1）讓汽車專業的學生更形象清楚的理解汽車底盤各系統的基本構造和工作情況。（2）方便老師更形象的形容出所需教學的系統和便于教師實現功能演示。（3）便于在實訓課中學生進行實際操作來完成動手檢測和拆裝，很大程度提高學生對底盤各系相關知識的理解和實際動手操作能力，同時讓學生能更加形象生動的理解和分析出底盤各系統的工作狀況。（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。結合教學對微車的底盤研究具有重要意義。

2設計目的與意義

目前我國對微車底盤的有關研究很多，市場上也有很多價格昂貴的微車底盤實訓臺架，但是結合目前教學實踐環節，市場上的底盤實訓臺架在教學范圍還不夠適用。本設計對微車底盤實訓臺架的設計和制作是結合各學校實訓教學方案和技術、成本、設計技術指標、設計目的以及書本網上資料等等內容。讓同學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工作原理和組成結構，從而達到教學目的。

3構建實訓臺架

3.1基本思路

此次設計制作的底盤臺架確定下來的設計方案是真實模擬實車。根據現有汽車同類設備的普遍昂貴和缺少實用性，我們根據現教學需求來考慮制作結構簡單、技術成熟、穩定性強、批量生產成本低的實訓臺架。首先，采用微型車底盤布置形式和邊梁式車架的設計;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臺架的保養方便和價格便宜，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）、非斷開式驅動后橋所組成的傳動系統、萬向傳動裝置、獨立前懸掛一對等。根據設計目的和意義為出發點，主要設計思路總結如下：

（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）此次設計制作的實訓臺架經過測量底盤各系統零部件的實際安裝尺寸而設計布置，根據安裝實車的整體布置來安排，使其更加接近于實車。

（3）根據實車對底盤實訓臺架的裝配并對裝配不足之處進行改進。

3.2主要零部件的選用及改進

此次設計制作的底盤臺架確定下來的設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等，這些五菱微車零部件普遍存在市場上，所設計出來的實訓臺架能夠更好的適應于目前的需求。主要設計如下：

手動變速器方面設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行手動的拆裝和檢測。通過轉動手柄使用者能夠根據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部構造。該設計能夠為高校與其相關的培訓機構提供了培訓有關的培訓項目。

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、工作穩定、后期維護成本低及拆裝容易，也可進行多項實訓項目。

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

為了實訓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，其能夠適應我校目前的教育模式，結構相對簡單，操縱性良好很適合專業性教學所用，也適用于初學的學生用之學習。

轉向系統，轉向器選用齒輪齒條轉向器，其原理結構簡單，方便于教學，適用于學生學習。

3.3底盤臺架總體布置設計

臺架的尺寸經過測量底盤各系統零部件的實際安裝尺寸而設計布置的，根據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;對轉向系統所以此次設計在上在另外兩個固定點上加了兩條加強肋;踏板固定結構固定形式和方式設計如圖;方向盤的固定設計是利用三根直徑為10mm的鋼筋經過三個不同方向進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定對于手剎固定結構這一塊，在設計時，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致損壞，也為了方便以后維修或者出現問題時可拆卸下來;后橋的固定，設計的固定結構為直角梯形，能夠保證其穩定性。駕駛座椅選用了結構簡單，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定性高。

3.4技術關鍵

實訓臺架尺寸的確定和框架結構布置、框架焊接方式、前懸架固定方式、方轉向器固定位置、踏板固定方式、向盤固定結構、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、三維建模設計等。

3.5底盤臺架的設計與制作

3.5.1底盤框架尺寸設計以及結構布置

本次底盤框架是根據邊梁式車架設計的，其作用是連接和安裝微車底盤系統的各個零部件。設計是根據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固定結構進行合理設計。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固定結構的布置形式。

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。從設計的底盤框架結構來看，主要受力部分是兩根邊梁，因此為了能保證其強度和穩定性，在設計中更加注重兩根邊梁的受力情況，使制作出來的臺架結構穩定性強，同時外形和整體結構更加美觀實用。

3.5.3轉向系統的固定結構設計

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

根據轉向器原有的固定孔設計出的固定結構，使之不會輕易松動。該臺架設計了一個和轉向器自帶固定結構相匹配的固定結構。將2個帶孔的4mm厚鐵板焊接在支撐轉向器底座的兩端，通過卡扣和原有的固定結構將轉向器牢牢固定在底座上，使之工作是不能發生松動，保證其工作穩定。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定性，也方便后期的維護和拆卸。

3.5.4前懸架固定結構的設計

設計要在受力過程中均勻，在長期的使用后不會發生松動且每個連接處在懸架工作時拉伸不易斷裂，該實訓臺在此方面進行了優化，使其在懸架工作時受力足夠均勻，強度穩定性高。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構。該設計不僅強度大穩定性好，而且美觀簡潔，同時也便于拆卸和維修。

3.5.5方向盤固定結構的設計

設計方案如下：根據轉向軸原有的固定襯套和人體工程學，焊接三根不同方向的固定拉桿。使之適合各體型學生學習之用，同時和實車更加接近。實現可拆卸，裝配簡單，結構簡便美觀。

3.5.6駐車制動器固定結構的設計

1.盡量使剎車線和手剎前線處于同一軸線上，不要出現彎曲;2.把手剎的安裝位置與固定剎車線結構安裝在同一邊上;3.為了便于拆卸整個結構，固定手剎的焊合件利用螺母安裝在底盤框架上。便得出了所示的結構。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構焊接在同一邊、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，便避免發生問題導致剎車線的損壞。

3.5.7駐車制動器制動力檢測裝置

根據資料查出微車空載是的總質量是大約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為0.7，模擬實車駐車制動器產生的制動力。得出如下圖受力分析，根據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 結構連接后橋制動鼓上的對角兩顆螺栓進

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，單邊所掛重物的質量是26.244kg。

3.6底盤實訓臺架的調試

整個實訓臺架主要是采用邊梁式設計制作的，主要零部件是有臺架，前懸架，轉向器，制動器，變速器，傳動軸及其后橋構成。底盤整體臺架的調試主要是：根據固定結構把所有的零部件都安裝好，然后對各個系統進行逐步有序的試用，根據整個系統的工作狀況來觀察，是否有部分零件出現卡死，不工作等現象，然后通過調整和修改來滿足調試要求。

4臺架功能

4.1制動系

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

4.2傳動系

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

4.3轉向系

（1）轉向器原理及結構的分析與拆裝;（2）轉向系的自由轉動量的調節。

4.4懸架系

（1）前懸架系統的簡單工作原理分析與結構的拆裝;（2）檢測主銷后傾角以及主銷內傾角。

5注意事項

為了保證其使用壽命，我們要按時保養，以下是對其進行保養的幾個要求：

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

（2）實訓課使用臺架時，對臺架個系統固定結構拆卸時，應把零件放置在工作盤內，避免丟失或者損壞。

（3）實訓課使用臺架時，同學們應該聽從老師的安排，遵守實訓項目的規定，愛護公共財產，保護好實訓臺架，保證臺架的正常使用和增加使用壽命。

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

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

（6）在使用臺架過后，同學們要把各系統恢復其正常的工作狀態。

（7）要定期對實現臺架進行漆面保養和個系統的連接螺栓螺母進行潤滑。

結束語

該作品以汽車底盤各系統為基礎，充分展示汽車底盤各系統的組成結構。包括汽車前后懸掛系、轉向系、傳動系、手動變速器及掛檔機構、制動系等系統、安裝腳輪的可移動式臺架等組成。適用于學校對底盤各系統的理論和維修實訓的教學需要，汽車類相關專業的實踐教學環節，可實現實訓（實驗）項目豐富、理實一體教學形式多樣化，實踐教學內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工程。

（作者單位：廣西科技大學鹿山學院汽車工程系）