漂移三輪車的設計

金鉆

（南京航空航天大學金城學院，江蘇 南京 210000）

提 要：文章介紹了漂移三輪車的設計過程，論述其車架的結(jié)構(gòu)形式和特點，車架之間的連接方式，橫梁和縱梁的布置及結(jié)構(gòu)設計，發(fā)動機安裝的位置及布局，并分析了車架的強度和剛度。

關(guān)鍵字：漂移；車架；結(jié)構(gòu)；強度

引言

漂移三輪車是近幾年悄然興起的極限運動，結(jié)構(gòu)簡單成本低，操控更加簡單，能夠讓更多的人輕易體會到漂移的樂趣。漂移三輪車的車架結(jié)合了小輪車和卡丁車的特點，隨著目前中國社會汽車保有量的增加，汽車改裝文化的逐漸流行，汽車漂移引起了越來越多的汽車愛好者的興趣，一些城市中有一些小型的卡丁車賽車場，但這樣的賽車場是讓更多的愛好者體驗到的是競速的樂趣，很難體會到漂移的樂趣。漂移三輪車的出現(xiàn)也很好地彌補了這一相對低端的漂移賽車市場的空白，在這樣的背景下，設計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 車架簡圖

1 車架的總體結(jié)構(gòu)設計

1.1 車架材料的確定

車架是漂移三輪車的基礎部分，發(fā)動機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)力求簡單，并且簡化工藝，成本更低且有足夠的強度能夠撐起整個車身，車架采用304不銹鋼鋼管進行切割，彎管和焊接。

1.2 車架前部的設計

漂移三輪車車架前部是一個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度。[1]

1.3 車架長度的確定

漂移三輪車的車架結(jié)合了小輪車和卡丁車的特點，車架的長度主要由整車的長度來確定，根據(jù)發(fā)動機尺寸（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為1050 mm，腳架長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)動機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起到穩(wěn)固連接的作用，同時和車架的前半部分構(gòu)成了一個完整的框架,保證車架有足夠的扭轉(zhuǎn)剛度。對于車架結(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)動機的安裝基體，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)動機橫梁及其他部件，選用兩根鋼管直接與車架的外沿部分進行焊接，結(jié)構(gòu)簡單，本車架縱梁由兩根長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腳能夠有空間放置在車的前半部分，也同時考慮到整車的前后配重比，車手的腳在漂移以及駕駛時能夠放在腳架上，同時也是為了車手的安全考慮，讓車手坐在車上時能夠有一個更好的駕駛姿態(tài)。腳架也可以兼做是車架縱梁的一部分，增加車架的強度。

2 發(fā)動機部分的設計

2.1 發(fā)動機的選擇

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

2.2 發(fā)動機安裝位置的設計

因為發(fā)動機后置，為提高發(fā)動機安裝在車架上的穩(wěn)定性，將發(fā)動機安裝在兩根方管上，將鋼管作為車架的橫梁，再固定到車架上，以保證漂移時發(fā)動機和后軸之間傳遞動力的穩(wěn)定性。兩根方管為壁厚為4mm的中空方管，對這兩根方管需要與發(fā)動機和車架連接的部分進行打孔處理，用螺釘將鋼管和發(fā)動機進行連接。

3 后軸安裝位置的設計

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，使該漂移三輪車更容易做出甩尾的動作。[4]

4 車架的強度的計算和校核檢驗

該車的車架主要需要施加兩個載荷，分別是后車架的發(fā)動機和座椅上的車手。[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)動機和橫梁處載荷

發(fā)動機的質(zhì)量是17kg，兩根橫梁的質(zhì)量是2kg，發(fā)動機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度，通過計算校核車架能夠承受的壓力。（304不銹鋼鋼管的抗拉強度為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，對于整個車架的受力來說：

通過計算結(jié)果分析出，車架實際承受的壓力遠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

本文對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行了對該車的設計。在設計中將這輛車的后車架部分做到結(jié)構(gòu)簡單且能夠達到所需要的承載強度，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)動機，并通過計算確定其剛度的合理性。