微型汽车底盘实训台架

熊维平 朱蕊 何旋 莫旨颖 吴华龙

【摘  要】随着这些年来对汽车底盘的研究在不断加深，对汽车行业人员的挑战也逐渐增加，更是要求学校相关教育的设备更加丰富。结合目前教学实践环节存在的问题，设备更新跟不上教学需求，实训教学设备老化陈旧，这些都面临着更新变换。而国内外市面上的汽车实训台架价格相对较贵，结构较为复杂，制作不易，汽车实训底盘的质量也较为笨重。基于以上几点考虑，本文对设计制作了微型汽车底盘实训台架，该实训台架可用作日常汽车专业教学、实训、技能考核等。

【关键词】底盘;台架;实训

1概述

实训台的制作设计是真实还原演示出微车底盘基本构造和正常工作状况，而此设计制作出实训台架的目的和功用是：（1）让汽车专业的学生更形象清楚的理解汽车底盘各系统的基本构造和工作情况。（2）方便老师更形象的形容出所需教学的系统和便于教师实现功能演示。（3）便于在实训课中学生进行实际操作来完成动手检测和拆装，很大程度提高学生对底盘各系相关知识的理解和实际动手操作能力，同时让学生能更加形象生动的理解和分析出底盘各系统的工作状况。（4）底盘作为汽车的重要组成部分之一，它的研究具有重要的意义。结合教学对微车的底盘研究具有重要意义。

2设计目的与意义

目前我国对微车底盘的有关研究很多，市场上也有很多价格昂贵的微车底盘实训台架，但是结合目前教学实践环节，市场上的底盘实训台架在教学范围还不够适用。本设计对微车底盘实训台架的设计和制作是结合各学校实训教学方案和技术、成本、设计技术指标、设计目的以及书本网上资料等等内容。让同学们直观的了解和实际动手操作来更加深刻的去理解和掌握微车底盘的相关工作原理和组成结构，从而达到教学目的。

3构建实训台架

3.1基本思路

此次设计制作的底盘台架确定下来的设计方案是真实模拟实车。根据现有汽车同类设备的普遍昂贵和缺少实用性，我们根据现教学需求来考虑制作结构简单、技术成熟、稳定性强、批量生产成本低的实训台架。首先，采用微型车底盘布置形式和边梁式车架的设计;其次，材料上选择方钢和角钢;最后，零部件的选择考虑到实训台架的保养方便和价格便宜，选择台架所需的零部件均是目前市场上主流、保有量大的微车系列零部件，主要零件包括：离合器、变速器（5档手动）、非断开式驱动后桥所组成的传动系统、万向传动装置、独立前悬挂一对等。根据设计目的和意义为出发点，主要设计思路总结如下：

（1）选用制作台架所需的零部件都是用五菱之光且市场上存有量大的底盘零部件。

（2）此次设计制作的实训台架经过测量底盘各系统零部件的实际安装尺寸而设计布置，根据安装实车的整体布置来安排，使其更加接近于实车。

（3）根据实车对底盘实训台架的装配并对装配不足之处进行改进。

3.2主要零部件的选用及改进

此次设计制作的底盘台架确定下来的设计方案是真实模拟实车，制作台架所需的零部件都是用五菱之光且市场上存有量大的底盘零部件，主要有转向器、前独立悬架、手动变速器、后桥、万向传动装置和换档机构等，这些五菱微车零部件普遍存在市场上，所设计出来的实训台架能够更好的适应于目前的需求。主要设计如下：

手动变速器方面设计使用了一个手摇的手柄代替实车原有的动力传动，这有助于对变速器进行手动的拆装和检测。通过转动手柄使用者能够根据档位的变换和选择来检测出变速器的传动比，让其更加清楚变速器的工作原理和内部构造。该设计能够为高校与其相关的培训机构提供了培训有关的培训项目。

后桥所选用的是五菱之光的整体式后桥，其购买成本低、市场容有量多、工作稳定、后期维护成本低及拆装容易，也可进行多项实训项目。

在设计行驶系时，主要把底盘各系统的功能表现出来，基于这点，本实训台架不加入动力系统。车架方面采用了Q235的方钢来焊接成的一个车架，能为底盘各系统提供一个与实车大致相同的稳定的行驶系。

为了实训台架在使用过程中的移动方便，在底盘台架的地步安装了六个五寸可拆卸的万向轮，其中台架前后两端安装的四个是带刹车的，中间两个没有带刹车。

前悬架选用独立前悬架，其能够适应我校目前的教育模式，结构相对简单，操纵性良好很适合专业性教学所用，也适用于初学的学生用之学习。

转向系统，转向器选用齿轮齿条转向器，其原理结构简单，方便于教学，适用于学生学习。

3.3底盘台架总体布置设计

台架的尺寸经过测量底盘各系统零部件的实际安装尺寸而设计布置的，根据安装实车的整体布置来安排，使其更加接近于实车。

从前往后，从前独立悬架到后桥的固定位置如总装图可见;对转向系统所以此次设计在上在另外两个固定点上加了两条加强肋;踏板固定结构固定形式和方式设计如图;方向盘的固定设计是利用三根直径为10mm的钢筋经过三个不同方向进行可拆卸三点式固定，不仅能保证能正常工作，而且可以使整个方向盘更加牢固稳定对于手刹固定结构这一块，在设计时，使前手刹拉锁到后手刹拉锁之间处于同一轴线上，保证工作受力是不易变形而导致损坏，也为了方便以后维修或者出现问题时可拆卸下来;后桥的固定，设计的固定结构为直角梯形，能够保证其稳定性。驾驶座椅选用了结构简单，成本低廉且作为平时上课时使用的座椅，不仅符合人体工程学还大大降低了制作成本、制作时间;

在底盘台架底部可移动方面使用了6个小滑轮，四个角上所使用的是4个可拆卸的5寸万向刹车轮以及中间部分2个可拆卸不带刹车的5寸万向车轮。通过购买载重能力大滑轮使得滑轮能均匀受力，采用6个万向轮使得中间部分的强度大稳定性高。

3.4技术关键

实训台架尺寸的确定和框架结构布置、框架焊接方式、前悬架固定方式、方转向器固定位置、踏板固定方式、向盘固定结构、变速器固定方式、手刹固定方式、后橋固定位置、座椅选择及固定、三维建模设计等。

3.5底盘台架的设计与制作

3.5.1底盘框架尺寸设计以及结构布置

本次底盘框架是根据边梁式车架设计的，其作用是连接和安装微车底盘系统的各个零部件。设计是根据测量各零部件的实际尺寸和安装尺寸，然后对台架上各系统固定结构进行合理设计。让这些零部件合理的布置固定摆放在台架上，同时先是参照实车上的布置确定各系统固定结构的布置形式。

3.5.2制作底盘框架材料的选择

在底盘台架的框架基本尺寸确定后，接下来考虑的是制作底盘台架框架材料的选择，考虑到后期制作加工的难度，市场占有率，方便等因素，因此设计选择的材料的选择Q235.40mm*40mm，2.0mm厚的方钢和Q235，40mm*40mm，2.0mm厚的角钢。从设计的底盘框架结构来看，主要受力部分是两根边梁，因此为了能保证其强度和稳定性，在设计中更加注重两根边梁的受力情况，使制作出来的台架结构稳定性强，同时外形和整体结构更加美观实用。

3.5.3转向系统的固定结构设计

转向系在底盘台架上非常重要，它的主要作用是实现和实车相同的转向。台架上教学用具，虽然相对于实车上的固定装置要求没那么严格，但如果固定不牢发生在实车上，转向器就会发生松动而导致转向不精准，这对在高速行驶的汽车来说是致命的，因此设计要点是加强固定结构。在转向器的固定结构的设计上，充分利用转向器自带的固定结构的同时增加了一个卡紧机构卡扣。

根据转向器原有的固定孔设计出的固定结构，使之不会轻易松动。该台架设计了一个和转向器自带固定结构相匹配的固定结构。将2个带孔的4mm厚铁板焊接在支撑转向器底座的两端，通过卡扣和原有的固定结构将转向器牢牢固定在底座上，使之工作是不能发生松动，保证其工作稳定。由于这里是利用螺栓螺母通过这三点固定，能使其受力均匀保持稳定性，也方便后期的维护和拆卸。

3.5.4前悬架固定结构的设计

设计要在受力过程中均匀，在长期的使用后不会发生松动且每个连接处在悬架工作时拉伸不易断裂，该实训台在此方面进行了优化，使其在悬架工作时受力足够均匀，强度稳定性高。同时用一根长150mm两个孔直径为8mm的方钢焊接在底盘台架上，用于螺栓螺母锁紧固定结构。该设计不仅强度大稳定性好，而且美观简洁，同时也便于拆卸和维修。

3.5.5方向盘固定结构的设计

设计方案如下：根据转向轴原有的固定衬套和人体工程学，焊接三根不同方向的固定拉杆。使之适合各体型学生学习之用，同时和实车更加接近。实现可拆卸，装配简单，结构简便美观。

3.5.6驻车制动器固定结构的设计

1.尽量使刹车线和手刹前线处于同一轴线上，不要出现弯曲;2.把手刹的安装位置与固定刹车线结构安装在同一边上;3.为了便于拆卸整个结构，固定手刹的焊合件利用螺母安装在底盘框架上。便得出了所示的结构。手刹拉锁固定座是用来固定刹车线拉锁。同时尽量使这两个固定结构焊接在同一边、同一轴线、同一高度，这保证了后刹车线和手刹前线在工作时没有其他方向的扭曲力，便避免发生问题导致刹车线的损坏。

3.5.7驻车制动器制动力检测装置

根据资料查出微车空载是的总质量是大约1.5吨。重力加速度取g=10㎡/s，坡度取15°，取轮胎与坡度路面的附着系数为0.7，模拟实车驻车制动器产生的制动力。得出如下图受力分析，根据受力分析图求解如下：

由受力分析图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

故微车所要克服的力：

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

对AC 结构连接后桥制动鼓上的对角两颗螺栓进

行模拟校核。

由由受力分析图2可得：

∑M=0

F×AB-G重物×AC=0

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

故可求得：

G重物 = 524.88N

由于后轮有两个，所以两个轮子分担了相同的力也就是G重物/2，所以单边所挂重物是262.44N，单边所挂重物的质量是26.244kg。

3.6底盤实训台架的调试

整个实训台架主要是采用边梁式设计制作的，主要零部件是有台架，前悬架，转向器，制动器，变速器，传动轴及其后桥构成。底盘整体台架的调试主要是：根据固定结构把所有的零部件都安装好，然后对各个系统进行逐步有序的试用，根据整个系统的工作状况来观察，是否有部分零件出现卡死，不工作等现象，然后通过调整和修改来满足调试要求。

4台架功能

4.1制动系

（1）液压制动系统原理以及结构的分析与构造;（2）液压制动系统常见故障检测与排除;（3）盘式、鼓式制动器的原理及其构造的分析与拆装;（4）盘式、鼓式制动器常见故障的检测与调整;（5）轮胎的拆装;（6）制动踏板自由行程的调节;（7）驻车制动器的检查与调整。

4.2传动系

（1）传动系整个系统的原理和结构的分析与拆装;（2）离合器的原理结构分析与拆装;（3）离合器故障的检测与调整;（4）驱动桥的常见故障检测与调整;（5）两轴式变速器的原理结构分析与拆装;（6）变速器常见故障检测与调整;（7）离合踏板自由行程的调整;（8）换挡机构的检测与调整。

4.3转向系

（1）转向器原理及结构的分析与拆装;（2）转向系的自由转动量的调节。

4.4悬架系

（1）前悬架系统的简单工作原理分析与结构的拆装;（2）检测主销后倾角以及主销内倾角。

5注意事项

为了保证其使用寿命，我们要按时保养，以下是对其进行保养的几个要求：

（1）实训台架应该放置在室内固定的位置，避免外部潮湿空气加速氧化，太阳的暴晒，雨水的腐蚀。

（2）实训课使用台架时，对台架个系统固定结构拆卸时，应把零件放置在工作盘内，避免丢失或者损坏。

（3）实训课使用台架时，同学们应该听从老师的安排，遵守实训项目的规定，爱护公共财产，保护好实训台架，保证台架的正常使用和增加使用寿命。

（4）实训课使用时，尽量避免多人站在台架上，同时尽量避免执行超过各系统的工作极限的操作。

（5）在实训课使用过后，同学们要对台架表面进行清理和打扫，保证台架表面干净整洁。

（6）在使用台架过后，同学们要把各系统恢复其正常的工作状态。

（7）要定期對实现台架进行漆面保养和个系统的连接螺栓螺母进行润滑。

结束语

该作品以汽车底盘各系统为基础，充分展示汽车底盘各系统的组成结构。包括汽车前后悬挂系、转向系、传动系、手动变速器及挂档机构、制动系等系统、安装脚轮的可移动式台架等组成。适用于学校对底盘各系统的理论和维修实训的教学需要，汽车类相关专业的实践教学环节，可实现实训（实验）项目丰富、理实一体教学形式多样化，实践教学内容真实性和可操作性。

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[7] 戴冠军.汽车维修工程 [M].北京：人民交通出版社，2004

作者简介：

熊维平（1952-），男（汉族），广西柳州人，中专，高级工程师，主要研究方向为汽车服务工程。

（作者单位：广西科技大学鹿山学院汽车工程系）