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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
沙灘車是一種配有大輪輪胎的休閑車輛，主要適合在沙丘地帶或者沙灘行駛。體現(xiàn)了美國(guó)本土沙漠運(yùn)動(dòng)車的造型風(fēng)格，具有抗震式車架，減震行程長(zhǎng)、強(qiáng)度高，飛躍承載能力強(qiáng)的前懸掛系統(tǒng)，大扭矩、低油耗、高耐熱的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以及獨(dú)特新穎的外觀設(shè)計(jì)，沙灘車的演變是通過(guò)其他車型改裝過(guò)來(lái)的，將同樣改裝過(guò)的引擎裝在敞開(kāi)的車架上就成為了最原始的沙灘車原型。改裝重點(diǎn)要么是減輕車身重量，要么是提高動(dòng)力性，目的都是加大扭矩和減輕車重的比率。這對(duì)在整體車身布置、動(dòng)力總成選擇、材料的選擇應(yīng)用、制動(dòng)安全性、轉(zhuǎn)向的輕便及時(shí)等各項(xiàng)性能是否能更好的適應(yīng)沙漠或沙灘上都有著高要求。
沙灘車最初的用途是在沙漠里或者沙灘上行駛。但是沙灘車逐漸演化，針對(duì)不同的地形逐漸分化出不同的車型，這樣在做的目的是為了可以針對(duì)性的提高車子的舒適性或者是車子的性能。現(xiàn)在沙灘車的發(fā)展方向集中：輪胎的改進(jìn)、底盤改造、動(dòng)力系統(tǒng)改裝、沙灘車的輕量化、增加承載量。
關(guān)鍵詞 沙灘車、底盤布置、動(dòng)力系統(tǒng)選配、專用車設(shè)計(jì)
Abstract
Sand car is with a big tires recreational vehicles, mainly used for the dunes region or beach road. Embodies the native American desert sports car modelling style, with seismic type frame, damping longer journeys, the intensity is high, the leap bearing ability of the front suspension system, big torque and low oil consumption, high heat engine system and the unique and original appearance design, the sand car evolution is modified by other models over, will also modified engine packed in open axles become the most primitive sand car prototype. Modified key is either reduce body weight, or is to improve dynamic performance, the objective is increase torque and reduce weight of the car ratio. The whole body decorate, powertrain choice, the choice of materials used, braking safety, steering light timely etc various performance whether can better adapt to the desert or beach has high demand.
Sand car original use is in the desert or beach road. But the sand car gradually evolved, targeting different terrain gradually split from different models, such doing can the purpose is to improve the comfort of the pertinence car or a car performance. Now the development direction of sand car tyres focus: improvement, the chassis transformation and power system modification, sand car lightweight.
Keyphrase : ATV、chassis layout、power system selection、exclusive -design
目錄
摘 要 1
Abstract 2
第1章 緒論 5
1.1 課題背景、目的與意義 5
1.2 沙灘車的研究發(fā)展方向 6
1.3 沙灘車的組成和要求 8
1.4 本章小結(jié) 9
第2章 沙灘車總體設(shè)計(jì) 10
2.1 沙灘車形式的選擇 10
2.2 沙灘車主要參數(shù)的選擇 10
2.3 沙灘車車身形式 16
2.4 本章小結(jié) 17
第3章 沙灘車的整體選配 18
3.1沙灘車車動(dòng)力裝置參數(shù)的選定 18
3.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的確定 18
3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定 19
3.2沙灘車制動(dòng)的選定 20
3.2.1 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式的確定 20
3.2.2 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的選定 21
3.2.3 制動(dòng)器型號(hào)的確定 22
3.3 沙灘車轉(zhuǎn)向系的選定 23
3.3.1轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)選定 23
3.3.2 轉(zhuǎn)向系型號(hào)的確定 24
3.4本章小結(jié) 24
第4章 輪胎的選擇 25
4.1 輪胎基本參數(shù)的確定 25
4.2 輪胎負(fù)荷能力的計(jì)算 25
4.3輪胎外輪廓斷面形狀設(shè)計(jì) 26
4.3.1外直徑D與斷面寬B的確定 26
4.3.2 胎圈著合直徑d的確定 27
4.3.3 斷面高H與斷面水平軸H1和H2的確定 27
4.3.4斷面最寬點(diǎn)半徑rm的確定 27
4.3.5胎圈著合寬度C的確定 27
4.3.6 行駛面寬度b與弧度高h(yuǎn)和h‘的確定 28
4.3.7外輪廓弧度的計(jì)算 28
4.4 本章小結(jié) 29
結(jié) 論 30
致 謝 31
參考文獻(xiàn) 32
28
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒論
1.1 課題背景、目的與意義
沙灘車是全地形車—All Terrain Vehicle（適合所有地形的交通工具）縮寫(xiě)是ATV的俗稱，又稱"全地形四輪越野機(jī)車"。它是可以在任何地形上行駛的車輛，在普通車輛難以機(jī)動(dòng)的地形上也能行走自如。
沙灘車在我國(guó)的應(yīng)用在不斷發(fā)展。例如2007年12月就有兩輛我國(guó)自主研發(fā)生產(chǎn)的水陸兩棲全地形車首次亮相在南極科學(xué)考察的大舞臺(tái)上。而后，4輛全地形車（消防）還進(jìn)入了北京奧運(yùn)村?！ ?
由于我國(guó)沙灘車的消費(fèi)狀況有限，因而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的沙灘車主要依靠國(guó)際市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，且以歐、美和東南亞地區(qū)為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年全球沙灘車的市場(chǎng)規(guī)格為50萬(wàn)臺(tái)左右，現(xiàn)在已達(dá)到100萬(wàn)臺(tái)的規(guī)模。其中，美國(guó)沙灘車消費(fèi)占了全球總銷量的80％左右，2004年就達(dá)到80萬(wàn)輛。 2007年，盡管受人民幣不斷升值、出口退稅率下調(diào)等不利因素的影響，但對(duì)九十多家沙灘車企業(yè)統(tǒng)計(jì)，灘車出口25.74萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)25.13％。
2008年我國(guó)具有出口四輪全地珙車資質(zhì)的生產(chǎn)企業(yè)）商業(yè)部和國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)共同認(rèn)定）就有近200家。2008年1月份出口1.32萬(wàn)輛（同比下降1.76％），2月份出口2.35萬(wàn)輛（同比下降7.81％）等。?
如今的ATV都用于工作和娛樂(lè)。
?1、工作的應(yīng)用包括農(nóng)田，牧場(chǎng)，建筑工地，油田和現(xiàn)場(chǎng)維修等。與此同時(shí)ATV也運(yùn)用在執(zhí)法，軍用和營(yíng)救方面。
?2、娛樂(lè)應(yīng)用包括野外駕駛；拖拉物品，比如漁船，露營(yíng)或打獵裝備，拉送木材回家。
而且汽車的發(fā)展一直是朝一種多元化的發(fā)展方向，隨著時(shí)代的變化人們物質(zhì)生活的不斷提高，對(duì)汽車在不同的路況、天氣的駕駛性、速度等方面都有著更高要求。沙灘車的設(shè)計(jì)更加強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)者對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的一種突破和結(jié)合時(shí)代潮流的新穎設(shè)計(jì)，無(wú)論是在軟件上的運(yùn)用和專業(yè)知識(shí)的掌握對(duì)設(shè)計(jì)者都是一個(gè)高難度的挑戰(zhàn)。
沙灘車是一種配有大輪輪胎的休閑車輛，主要適合在沙丘地帶或者沙灘行駛。體現(xiàn)了美國(guó)本土沙漠運(yùn)動(dòng)車的造型風(fēng)格，具有抗震式車架，減震行程長(zhǎng)、強(qiáng)度高，飛躍承載能力強(qiáng)的前懸掛系統(tǒng)，大扭矩、低油耗、高耐熱的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以及獨(dú)特新穎的外觀設(shè)計(jì)，沙灘車的演變是通過(guò)其他車型改裝過(guò)來(lái)的，將同樣改裝過(guò)的引擎裝在敞開(kāi)的車架上就成為了最原始的沙灘車原型。改裝重點(diǎn)要么是減輕車身重量，要么是提高動(dòng)力性，目的都是加大扭矩和減輕車重的比率。這對(duì)在整體車身布置、動(dòng)力總成選擇、材料的選擇應(yīng)用、制動(dòng)安全性、轉(zhuǎn)向的輕便及時(shí)等各項(xiàng)性能是否能更好的適應(yīng)沙漠或沙灘上都有著高要求。
1.2 沙灘車的研究發(fā)展方向
沙灘車最初的用途是在沙漠里或者沙灘上行駛。但是沙灘車逐漸演化，針對(duì)不同的地形逐漸分化出不同的車型，這樣在做的目的是為了可以針對(duì)性的提高車子的舒適性或者是車子的性能?，F(xiàn)在沙灘車的發(fā)展方向集中于以下五點(diǎn)：
一、輪胎的改進(jìn)
輪胎是車輛性能最主要的展現(xiàn)者，因此沙灘車的改進(jìn)根本在于輪胎。車輛的四驅(qū)能力再好，越野能力再?gòu)?qiáng)，動(dòng)力再大，剎車再好，都要通過(guò)輪胎來(lái)表現(xiàn)。因此輪胎成為了主要的改進(jìn)方向。
第一：選擇合適的輪胎。越野輪胎有很多中，為適合不同的路面狀況設(shè)計(jì)不同的花紋，沙地、泥地、碎石路、各種輪胎花紋都有自己的特點(diǎn)，根據(jù)行駛路況要選擇合適的輪胎花紋。
第二：加大輪胎尺寸。大多數(shù)廠商都是通過(guò)選擇輪胎的尺寸時(shí)候選擇比原有車設(shè)計(jì)尺寸更大的輪胎，大尺寸的輪胎在沙地和泥地路況也有更好的性能表現(xiàn)。
第三：通過(guò)輪胎加工中配制硅原料。提高抓地性能和耐磨性能，讓胎壁的整體變形狀態(tài)達(dá)到了最合適的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而保證胎壁較強(qiáng)的柔韌性和最大限度的減小胎面變形，而保證沙灘車在沙漠和沙灘有更好的表現(xiàn)。
二、底盤改造
底盤的改造有兩個(gè)目的，一個(gè)是為適應(yīng)更艱苦的路況，另一個(gè)是為了適應(yīng)大尺寸的輪胎。城市車底盤設(shè)計(jì)有很大一方面因素是為了城市路況的舒適性設(shè)計(jì)的，這樣的懸掛往往偏軟，在越野路況就不能表現(xiàn)出好的附著力和車身穩(wěn)定性，因此底盤懸掛的改裝就要從加強(qiáng)懸掛系統(tǒng)的表現(xiàn)力開(kāi)始著手，更換適合的彈簧、減震器、膠套、支臂、護(hù)板等配件，以加強(qiáng)懸掛系統(tǒng)的可靠性。第二，在更換大尺寸輪胎以后，原車懸掛的行程就不能滿足大尺寸輪胎的需要了，因此要加大底盤懸掛的行程就是必然的了。沙灘車的底盤改造是嚴(yán)緊的系統(tǒng)工程，也是一個(gè)嚴(yán)肅的系統(tǒng)工程，配件之間的匹配是關(guān)鍵的，改裝部件是不是全也是很關(guān)鍵的，只有全面的改裝才能適應(yīng)以后的懸掛系統(tǒng)需要，否則就會(huì)帶來(lái)諸多的問(wèn)題，還有可能影響行車安全。
三、動(dòng)力系統(tǒng)改裝
沙灘車的動(dòng)力改裝也同一般的車輛不一樣，小車的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力改裝目的是為了競(jìng)速，改裝時(shí)考慮功率多一些，改裝方法主要是以渦輪增壓或者機(jī)械增加等手段為主，而沙灘車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩參數(shù)更看重，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的扭矩。從根本上講，能顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)扭矩的方法只有更換大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是受到沙灘車本身車身大小的限制?，F(xiàn)今市面上大多數(shù)廠商更多的是借助輪邊減速器已達(dá)到動(dòng)力上的上的要求。
四、沙灘車的輕量化
輕量化對(duì)于整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有著重要意義，汽車的油耗和動(dòng)力主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的排量和汽車的總質(zhì)量，在保持汽車整體品質(zhì)性能和造價(jià)不變時(shí)優(yōu)化的前提下，通過(guò)降低汽車自重量來(lái)提高輸出功率，降低噪聲、提升操縱性、可靠性、提高車速、降低油耗、減少?gòu)U氣排量、提升安全性是汽車輕量化的最總目的。
研究數(shù)字表明整車重量是降低10%燃油效率可提高6%~8%，若混合阻力減小10%燃油效率可提高3%，若車橋變速器等裝置的傳動(dòng)效率提高10%燃油效率可提高7%，汽車車身約占汽車總質(zhì)量30%，空載情況下約70%的油耗用在車身質(zhì)量上，因此車身變輕對(duì)于整車的燃油經(jīng)濟(jì)性、車身控制和定性的碰撞安全性都有裨益。能源日趁緊張和環(huán)境壓力加劇，車身的輕量化技術(shù)已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展中的重要研究課題之一，當(dāng)然這也成為了沙灘車改造必要環(huán)節(jié)之一。
目前沙灘車輕量化主要途徑：
1、 對(duì)汽車整體布置，發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
2、使用材料方向通過(guò)替代或新材料來(lái)使汽車輕量化，在這方面主要是使用復(fù)合材料
3、采用先進(jìn)的制造工藝
五、沙灘車的承載量
雙座轉(zhuǎn)向盤沙灘車是娛樂(lè)場(chǎng)汽車運(yùn)動(dòng)運(yùn)送人員到達(dá)指定位置的專用車輛，也應(yīng)用于特殊場(chǎng)地承擔(dān)特種作業(yè)任務(wù)。通過(guò)雙座方向盤沙灘車的研制，可改善工作環(huán)境，減輕疲勞強(qiáng)度，提高其工作的效率和安全性，滿足需要，有重要的使用價(jià)值。
1.3 沙灘車的組成和要求
沙灘車是基于對(duì)四輪摩托的改造或?qū)π⌒偷募讱はx(chóng)汽車的改裝演變過(guò)來(lái)的，它基本由動(dòng)力裝置、轉(zhuǎn)向裝置、制動(dòng)裝置、車輪組成。
動(dòng)力裝置：是沙灘車的核心部分，決定了沙灘車在沙地上行駛的動(dòng)力保障。
轉(zhuǎn)向裝置：指控制汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的部分，由駕駛員直接或間接操作，轉(zhuǎn)向力全部或部分呢由駕駛員的肌肉來(lái)提供。轉(zhuǎn)向控制裝置包括直到轉(zhuǎn)向效果變?yōu)闄C(jī)械、液力或電力方式提供之處為止的全部零件，如轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向器。
制動(dòng)裝置：由于沙灘車本身的限制對(duì)于制動(dòng)的要求是機(jī)動(dòng)和輕便，所以基本組成制動(dòng)器和傳動(dòng)裝置。
車輪：車輪與輪胎式汽車的行走部件，安裝在車架上，可以繞車軸轉(zhuǎn)動(dòng)并沿地面滾動(dòng)。輪胎及車輪將汽車發(fā)出的作用力傳給地面，同時(shí)將地面給予的反作用力傳回沙灘車。
對(duì)沙地路面行駛的要求：
1、長(zhǎng)距離沙地行駛，須保證你駕駛車輛的四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠完善。沙地行駛，由于行駛阻力加大，按照沙化程度，要分別使用4輪高速驅(qū)動(dòng)方式，以及4輪低速驅(qū)動(dòng)方式，而且使用時(shí)間和持續(xù)使用強(qiáng)度都相對(duì)較大，這些對(duì)于你車輛的整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)都是不小的考驗(yàn)。很多四輪驅(qū)動(dòng)檔位切換裝置平時(shí)很少使用，或根本沒(méi)有使用過(guò)，或是剛剛進(jìn)行的調(diào)整維修，這些車輛的應(yīng)仔細(xì)的檢查輪驅(qū)動(dòng)裝置是否可靠，檔位是否正確，切換是否順暢，否則在野外出了問(wèn)題那將帶來(lái)生命危險(xiǎn)。
2、動(dòng)力系統(tǒng)也需要穩(wěn)定可靠。為了抵抗沙地所帶來(lái)的行駛阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)需要提供更大的傳動(dòng)扭矩和功率來(lái)維持車輛在這一地形的行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間頻繁工作在扭矩峰值和功率峰值轉(zhuǎn)速附近，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力須保持穩(wěn)定，傳動(dòng)皮帶工作可靠，冷卻液循環(huán)散熱可靠，應(yīng)絕對(duì)避免怠速水溫高、高速行駛水溫高的車輛在這樣的地形地貌上行駛。
3、傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)十字軸，傳動(dòng)軸軸套，傳動(dòng)系統(tǒng)各部位的油封應(yīng)潤(rùn)滑良好，密封可靠，否則沙地行駛時(shí)大量的沙塵將嚴(yán)重磨損你車的各個(gè)傳動(dòng)部位。比較常見(jiàn)的是前后傳動(dòng)軸十字軸損壞，前橋半軸十字軸損壞，這些故障都足以讓車輛停滯不前。另外頻繁的高轉(zhuǎn)速使用車輛對(duì)于手排擋車離合器系統(tǒng)要求須工作可靠，切換正常。
4、更加寬大的輪胎，或選用更適合于沙地行駛的MT輪胎，會(huì)讓你的車輛在這種地形上發(fā)揮更好的行駛性能和操控性能。
1.4 本章小結(jié)
本章對(duì)沙灘車的歷史演變進(jìn)行概述，沙灘車最初的用途是在沙漠里或者沙灘上行駛。但是沙灘車逐漸演化，針對(duì)不同的地形逐漸分化出不同的車型從審計(jì)的難度和沙灘車的設(shè)計(jì)創(chuàng)新為切入點(diǎn)，說(shuō)明了本設(shè)計(jì)的立題目的與意義，解釋沙灘車——沙灘車是一種配有大輪輪胎的休閑車輛，主要適合在沙丘地帶或者沙灘行駛。體現(xiàn)了美國(guó)本土沙漠運(yùn)動(dòng)車的造型風(fēng)格，具有抗震式車架，減震行程長(zhǎng)、強(qiáng)度高，飛躍承載能力強(qiáng)的前懸掛系統(tǒng)，大扭矩、低油耗、高耐熱的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以及獨(dú)特新穎的外觀設(shè)計(jì)，沙灘車的演變是通過(guò)其他車型改裝過(guò)來(lái)的，及沙灘車的組成及要求它基本由動(dòng)力裝置、轉(zhuǎn)向裝置、制動(dòng)裝置、車輪組成。
第2章 沙灘車總體設(shè)計(jì)
2.1 沙灘車形式的選擇
一、驅(qū)動(dòng)形式
沙灘車的用途、總質(zhì)量和對(duì)車輛通過(guò)性能的要求等，是影響選取驅(qū)動(dòng)形式的主要因素。增加驅(qū)動(dòng)輪數(shù)能提高汽車的通過(guò)能力，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)越多，沙灘車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，整備質(zhì)量和制造成本也隨之增加，同時(shí)也使汽車的總體布置工作變的困難。沙灘車本身?xiàng)l件的限制，所以采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低的4x2驅(qū)動(dòng)形式。
二、布置形式
布置形式是指發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)橋和車身的互相關(guān)系和布置特點(diǎn)而言。沙灘車的使用性能除取決于整車和各總成的有關(guān)參數(shù)以外，其布置形式對(duì)使用性能也有重要影響。
乘用車的布置形式主要有發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)三種，沙灘車車身形式的局限性和整體布置的要求，所以選擇發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的布置形式。
發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：除了動(dòng)力總成的布置成一體而使結(jié)構(gòu)緊湊以外，汽車前部高度有條件下降，改善了駕駛員視野；同時(shí)排氣管不必從前部向延伸，加上可以省掉傳動(dòng)軸，改善了駕駛員的出入條件；整車整備質(zhì)量??；上坡行駛時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)輪附著力增加，爬坡能力提高；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)布置在軸距外時(shí)軸距短，汽車動(dòng)力性能好①。
2.2 沙灘車主要參數(shù)的選擇
汽車主要參數(shù)包括：尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、汽車性能參數(shù)
一、汽車主要尺寸的確定
汽車的主要尺寸有外廓尺寸、軸距、輪距。
1、外廓尺寸
GBl589—89汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長(zhǎng)：貨車、越野車、整體式客車不應(yīng)超過(guò)12m，單鉸接式客車不超過(guò)18m，半掛汽車列車不超過(guò)16.5m，全掛汽車列車不超過(guò)20m；不包括后視鏡，汽車寬不超過(guò)2.5m；空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下，汽車高不超過(guò)4m；后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處250mm；頂窗、換氣裝置開(kāi)啟時(shí)不得超出車高300mm。
沙灘車總長(zhǎng)是軸距L、前懸和后懸的和。它與軸距L有下述關(guān)系：La＝L/C。式中，C為比例系數(shù)，其值在0.52～0.66之間。發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)汽車的C值為0.62～0. 66，發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的C值約為0.52～0.56。
沙灘車總長(zhǎng)La＝L/C=1800/C=2800mm
沙灘車寬度尺寸一方面由乘員必需的室內(nèi)寬度和車門厚度來(lái)決定，另一方面應(yīng)保證能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、懸架、轉(zhuǎn)向系和車輪等。轎車總寬與車輛總長(zhǎng)之間有下述近似關(guān)系：Ba＝(La/3)＋(195±60)mm。故取 Ba=2000mm
沙灘車總高=軸間底部離地高+地板及下部零件高+室內(nèi)高+車頂造型高度
沙灘車總高Ha=Hm+Hp+Hb+Ht=1300mm
2、軸距
軸距L對(duì)整備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑有影響（表2-1）。當(dāng)軸距短時(shí)，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對(duì)軸荷分配有影響。軸距過(guò)短會(huì)使車廂(箱)長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)；上坡或制動(dòng)時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大，汽車制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動(dòng)增大，對(duì)平順性不利；萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大。
表2-1 各類汽車的軸距和輪距
車型
類 別
軸 距L/m
輪 距B/m
4×2載貨汽車
汽車總質(zhì)量
Ma/t
<2.2
2.2~3.4
3.5~5.9
6.0~9.9
10.0~13.9
14.0~25.0
1.70~2.90
2.30~3.20
2.60~3.60
3.60~4.20
3.60~5.00
4.10~5.60
1.15~1.35
1.30~1.50
1.40~1.65
1.70~1.85
1.84~2.00
1.84~2.00
礦用自卸車
<60
>60
3.20~4.20
3.90~4.80
1.84~3.20
2.50~4.00
大 客 車
城市大客車（單車）
長(zhǎng)途大客車（單車）
4.50~5.00
5.00~6.50
1.74~2.05
1.74~2.05
轎 車
微 型
普 通 級(jí)
中 級(jí)
中 高 級(jí)
1.65~2.40
1.10~1.27
2.12~2.54
1.15~1.50
2.50~2.86
1.30~1.50
2.85~3.40
1.40~1.58
續(xù)表2-1 各類汽車的軸距和輪距
車型
類 別
軸 距L/m
輪 距B/m
轎 車
高 級(jí)
3.40~3.90
1.56~1.62
二、汽車質(zhì)量參數(shù)的確定
1、整車整備質(zhì)量M0
車整備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備(包括隨車工具、備胎等)，加滿燃料、水，但沒(méi)有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量（表2-2）。
整車整備質(zhì)量對(duì)汽車的成本和使用經(jīng)濟(jì)性均有影響。目前，盡可能減少整車整備質(zhì)量的目的是通過(guò)減輕整備質(zhì)量增加裝載量或載客量；抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)和噪聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的整備質(zhì)量的增加；節(jié)約燃料。減少整車整備質(zhì)量的措施主要有：采用強(qiáng)度足夠的輕質(zhì)材料，新設(shè)計(jì)的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理。減少整車整備質(zhì)量，是從事汽車設(shè)計(jì)工作中必須遵守的一項(xiàng)重要原則。
表2-2 各類車人均整備質(zhì)量值
車型
微型轎車
普通級(jí)轎車
中級(jí)轎車
中高級(jí)轎車
30座以下客車
大客車
人均整備質(zhì)量/t
0.15~0.16
0.18~0.24
0.21~0.29
0.29~0.34
0.096~0.16
0.065~0.13
汽車總質(zhì)量Ma
汽車的總質(zhì)量是指裝備齊全，并按規(guī)定裝滿客、貨是的整車質(zhì)量。
沙灘車的總質(zhì)量是由整備質(zhì)量、乘員和駕駛員質(zhì)量以及乘員的行李質(zhì)量三部分構(gòu)成。其中，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按65kg計(jì)
Ma=M0+65n+an=150×2+65×2+10×2=450kg
式中，n為包括駕駛員在內(nèi)的載客數(shù)；a行李系數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)排量小于2.5
a=10
三、汽車性能參數(shù)的確定
1．動(dòng)力性參數(shù)
(1)最高車速 隨著道路條件的改善，汽車特別是中、高級(jí)轎車的最高車速有逐漸提高的趨勢(shì)。選取120km?h。不同車型的最高車速的范圍見(jiàn)表2-3。
(2)加速時(shí)間t 汽車在平直的良好路面上，從原地起步開(kāi)始以最大的加速?gòu)?qiáng)度加速到一定車速所用去的時(shí)間稱為加速時(shí)間。對(duì)于最高車速＞100km／h的汽車，常用加速到100km/h所需的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。t選取10s。
(3)上坡能力 用汽車滿載時(shí)在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)來(lái)表示汽車上坡能力。因轎車、貨車、越野汽車的使用條件不同，對(duì)它們的上坡能力要求也不一樣。通常要求貨車能克服30％坡度，越野汽車能克服60％坡度③。
表2-3 汽車動(dòng)力性參數(shù)范圍
(4)汽車比功率和比轉(zhuǎn)矩 比功率是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定最大功率與汽車最大總質(zhì)量之比。它可以綜合反映汽車的動(dòng)力性。轎車的比功率大于貨車和客車，貨車的比功率隨總質(zhì)量的增加而減小。為保證路上行駛車輛的動(dòng)力性不低于一定的水平，防止某些性能差的車輛阻礙交通，應(yīng)對(duì)車輛的最小比功率做出規(guī)定。我國(guó)GB7258—1997《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定：農(nóng)用運(yùn)輸車與運(yùn)輸用拖拉機(jī)的比功率不小于4.0kW/t，其它機(jī)動(dòng)車不小于4.8kW/t。比功率40kw?t 比轉(zhuǎn)矩。
比轉(zhuǎn)矩是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比。它能反映汽車的牽引能力。
2．燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)
汽車的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要由耗油量來(lái)表示，是汽車使用性能中重要的性能（表2-4）。尤其我國(guó)要實(shí)施燃油稅，汽車的耗油量參數(shù)就有特別的意義。耗油量參數(shù)是指汽車行駛百公里消耗的燃油量（以“升”「L」為計(jì)量單位）。它包括等速百公里油耗和循環(huán)油耗。它包括等速百公里油耗和循環(huán)油耗①。
汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性用汽車在水平的水泥或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量(L/100km)來(lái)評(píng)價(jià)。選取4.5 L/100km耗油量的表示方法數(shù)值越小，燃油經(jīng)濟(jì)性越好。
表2-4 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)
3．最小轉(zhuǎn)彎直徑
轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑稱為最小轉(zhuǎn)彎直徑。用來(lái)描述汽車轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性，是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角、汽車軸距、輪距等對(duì)汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑均有影響④。對(duì)機(jī)動(dòng)性要求高的汽車，應(yīng)取小些。Dmin選取4m。
各類車最小轉(zhuǎn)彎半徑見(jiàn)表2-5
表2-5 各類車最小轉(zhuǎn)彎半徑
車型
級(jí)別
車型
級(jí)別
轎車
微 型
3.3~5.0
貨車
總質(zhì)量
<3
4.0~6.0
普 通 級(jí)
4.5~5.0
3~6
5.0~7.0
中 級(jí)
5.0~6.5
6~9
5.5~8.0
中 高 級(jí)
5.0~7.0
9~12
6.0~9.0
高 級(jí)
5.5~7.5
>12
6.5~10.5
客車
微型
4.0~5.5
礦用自卸車
裝載量
<45
15.0~19.0
輕型
5.0~6.5
中型
7.0~10.0
>45
18.0~24.0
大型
8.5~11.0
4．通過(guò)性的幾何參數(shù)
通過(guò)性幾何參數(shù)：在一定載質(zhì)量下，汽車能以足夠高的平均車速通過(guò)各種壞路及無(wú)路地帶和克服各種障礙的能力，稱為汽車的通過(guò)性。壞路及無(wú)路地帶，是指松軟土壤、沙漠、雪地、沼澤等松軟地面及坎坷不平地段；各種障礙，是指陡坡、側(cè)坡、臺(tái)階、壕溝等③。
汽車通過(guò)性參數(shù)可用最小離地間隙、接近角、離去角和縱向通過(guò)半徑等通過(guò)性幾何參數(shù)來(lái)描述,主要根據(jù)汽車的類型和使用條件而定，接近角、離去角和縱向通過(guò)角的大小是體現(xiàn)汽車通過(guò)性的重要幾何參數(shù)。對(duì)于沙灘車尤為重要。
總體設(shè)計(jì)要確定的通過(guò)性幾何參數(shù)有：最小離地間隙選取0.15m，接近角選取25o，離去角選取20，縱向通過(guò)半徑選取5m等。各類汽車的通過(guò)性參數(shù)視車型和用途而異，其范圍見(jiàn)表2-6。
表2-6汽車通過(guò)性幾何參數(shù)
5．制動(dòng)性參數(shù)
汽車制動(dòng)性是指汽車在制動(dòng)時(shí)，能在盡可能短的距離內(nèi)停車且保持方向穩(wěn)定，下長(zhǎng)坡時(shí)能維持較低的安全車速并有在一定坡道上長(zhǎng)期駐車的能力②。目前常用制動(dòng)距離st和平均制動(dòng)減速度j來(lái)評(píng)價(jià)制動(dòng)效能。制動(dòng)距離選取5m。其范圍見(jiàn)表2-7。
表2-7 汽車制動(dòng)距離統(tǒng)計(jì)范圍
車型
=30km/h是的制動(dòng)距離/m
=50km/h是的制動(dòng)距離/m
轎車
微 型
5.0~6.0
普 通 級(jí)
5.5~6.5
續(xù)表2-7 汽車制動(dòng)距離統(tǒng)計(jì)范圍
車型
=30km/h是的制動(dòng)距離/m
=50km/h是的制動(dòng)距離/m
轎車
中 級(jí)
5.5~6.0
中高級(jí)、高級(jí)
5.2~8.0
14~19
載貨汽車
微 型
5.0~6.0
輕 型
5.5~7.0
15~19
中 型
6.5~8.0
重 型
7.5~11.0
2.3 沙灘車車身形式
車身選擇的是承載式車身（Monocoque）載式車身（一體式車架）在上世紀(jì)40年代末50年代初開(kāi)始出現(xiàn)，所謂的一體式車架，就是車體結(jié)構(gòu)由折疊的槽化鋼梁和壓制的板金件焊接結(jié)合為一個(gè)整體剛性的車殼，鈑金件也一同承載車體結(jié)構(gòu)負(fù)荷。目前的轎車和城市SUV都是采用這種車身結(jié)構(gòu)，只有商用車和少數(shù)硬派越野車還在使用梯形車架。承載式車身就是整個(gè)車身為一體，懸掛直接聯(lián)在車身上。汽車沒(méi)有剛性車架，只是加強(qiáng)了車頭、側(cè)圍、車尾、底板等部位，發(fā)動(dòng)機(jī)、前后懸架、傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分等總成部件裝配在車身上設(shè)計(jì)要求的位置，車身負(fù)載通過(guò)懸架裝置傳給車輪。承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷力的作用。一體式車架本來(lái)就比梯形車架在重量方面大大下降，并由于越來(lái)越厲害的能源危機(jī)和越來(lái)越嚴(yán)格的排放定，汽車的重量一直是設(shè)計(jì)師最關(guān)心的問(wèn)題之一，所以一體式車架也越做越輕，而在車架重量越來(lái)越低的同時(shí)，其剛性卻在不斷提高。這一方面得益于車架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越來(lái)越合理，另一方面也是因?yàn)楦邚?qiáng)度鋼材的應(yīng)用。同為鋼材，強(qiáng)度卻有高低之分，同樣是鋼材，但含碳的成分，合金的成分或者制造、熱處理的方式不一樣，其承載負(fù)荷強(qiáng)度就會(huì)有很大的差異。比如中強(qiáng)度低合金鋼（Medium-strength low-alloy steel MSLA）在熔化過(guò)程中加入了磷和錳合金成分，常被用作車體的外殼；而高強(qiáng)度低合金鋼（High-strength low-alloy steel HSLA）則摻入了稀有金屬鈦和鈮，強(qiáng)度可以達(dá)到中強(qiáng)度低合金鋼的兩倍，另外，加工的方式不同也會(huì)導(dǎo)致鋼材在成型過(guò)程中出現(xiàn)強(qiáng)度的變化，比如以高水壓壓制的鋼材在強(qiáng)度上就要優(yōu)于高重量壓模機(jī)壓制的鋼材⑨。
鋼材，其主要成分還是鐵，強(qiáng)度可以增加幾倍，但密度卻是基本相同，只要體積相同，重量也基本相同，所以采用高強(qiáng)度的鋼料，即使更細(xì)、更薄的結(jié)構(gòu)也能達(dá)到相同的強(qiáng)度，這樣也可以減低一些重量。還有的方法就是使用鋁制的一體式車架，可以大大減低車架的重量。
2.4 本章小結(jié)
本章是沙灘車的初步設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路，包括：沙灘車形式的選擇、沙灘車主要參數(shù)的選擇和車身的選擇，而在沙灘車主要參數(shù)中包括尺寸參數(shù)、質(zhì)量參數(shù)、汽車性能參數(shù)。在對(duì)每個(gè)參數(shù)進(jìn)行初步的選定和安排。
第3章 沙灘車的整體選配
3.1沙灘車車動(dòng)力裝置參數(shù)的選定
3.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的確定
發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)是指：發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率以及對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩以及對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；這也是發(fā)動(dòng)機(jī)選擇的重要依據(jù)。
（一） 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率以及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速
根據(jù)所需要的最高車速(km/h)，用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率：
(3-1)
式中：——最大功率，
——傳動(dòng)系效率，對(duì)單級(jí)減速4×2
的汽車可取為0.9
——汽車的總質(zhì)量，
g——重力加速度，
f—— 汽車滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)乘用車
對(duì)
貨車取0.012，礦用車取0.025。
——汽車設(shè)計(jì)最高車速
——空氣阻力系數(shù)，乘用車取0.31~
0.35，貨車取0.80~1.00，客車
取0.60~0.70。
A——汽車正面投影面積，轎車,
為前輪距，為汽車總高，單位為
=30
最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下：汽油機(jī)的在3000～7000r/min，因轎車最高值多在4000r/min以上，輕型貨車的值在4000～5000r/min之間，中型貨車更低些。柴油機(jī)的值在1800～4000r/min之間，轎車和輕型貨車用高速柴油機(jī)，取在3200～4000r/min之間，重型貨車用柴油機(jī)的值取得低①。
最高轉(zhuǎn)速取3000～4000r/min
（二） 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速
（3-2）
13
式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，
——發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩適應(yīng)系數(shù)，可參考
同級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)值選取，一
般取1.1~1.3
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，
——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，
要求n p 和 tp之間有一定差值，如果它們很接近，將導(dǎo)致直接檔的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速偏高。因此，要求在1.4~2.0之間選取。
3.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定
車輛性能的好壞，發(fā)動(dòng)機(jī)起著決定性的作用，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽車來(lái)說(shuō)就像心臟一樣重要，所以很多設(shè)計(jì)者在選擇車型的時(shí)候首先都要看使用的發(fā)動(dòng)機(jī)性能如何。近些年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的新車層出不窮，而市場(chǎng)上也出現(xiàn)了很多不同車型使用同一款發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)象，而沙灘車本身行駛路況的限制，和車身布置要求對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇尤為的看重，所以，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)重要參數(shù)的選擇與計(jì)算最后將的發(fā)動(dòng)機(jī)確定為雅馬哈型號(hào)名稱 MZ175 MZ175R，本型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)滿足沙灘車的行駛要求可以應(yīng)用于本設(shè)計(jì)的需要，數(shù)據(jù)如表3-1：
表3-1發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)
通用發(fā)動(dòng)機(jī)MZ125R
類型
4沖程，OHV,風(fēng)冷式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)
排量
123cc
最大輸出
2.9kw （4.0ps）/2.000rpm
額定輸出
2.2kw （3.0ps）/1.800rpm
最大轉(zhuǎn)矩
15.3Nm/1.250rpm
耗油量
299g/kmh (220g/psh)
潤(rùn)滑油量
0.6L
燃油
汽油
燃油箱容量
4.5L
點(diǎn)火系統(tǒng)
T.C.I
火花塞
NGK BPR4ES
凈重
16.5kg
尺寸（長(zhǎng)寬高）
315352370（mm）
3.2沙灘車制動(dòng)的選定
3.2.1 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式的確定
盤式制動(dòng)器將逐步取代鼓式制動(dòng)器，主要是由于盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)決定的。
盤式制動(dòng)器在液力助力下制動(dòng)力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動(dòng)表現(xiàn)，其制動(dòng)效能遠(yuǎn)高于鼓式制動(dòng)器，而且空氣直接通過(guò)盤式制動(dòng)盤，故盤式制動(dòng)器的散熱性很好。但是盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)相對(duì)于鼓式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，對(duì)制動(dòng)鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價(jià)高于鼓式制動(dòng)器。
相對(duì)于盤式制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能和散熱性都要差許多，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。而且由于散熱性不好，鼓式制動(dòng)器存在熱衰退現(xiàn)象。當(dāng)然，鼓式制動(dòng)器也并非一無(wú)是處，它便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。
高速行駛的轎車，由于頻繁使用制動(dòng)，制動(dòng)器的摩擦將會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使制動(dòng)器溫度急劇上升，這些熱如果不能很好地散出，就會(huì)大大影響制動(dòng)性能，出現(xiàn)所謂的制動(dòng)效能熱衰退現(xiàn)象，這可不是鬧著玩的，制動(dòng)器直接關(guān)乎生命④。僅從這一點(diǎn)上，您就應(yīng)該理解為什么盤式制動(dòng)器會(huì)逐步取代鼓式制動(dòng)器了吧。目前，在中高級(jí)轎車上前后輪都已經(jīng)采用盤式制動(dòng)器。
盤式制動(dòng)器，制動(dòng)效能沒(méi)有鼓式制動(dòng)器大，但其穩(wěn)定性好，高強(qiáng)度制動(dòng)時(shí)，摩擦材料的摩擦因數(shù)誰(shuí)有下降，但對(duì)制動(dòng)效能的影響?、?。同時(shí)盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器相比，反映時(shí)間短且不會(huì)因?yàn)闊崤蛎浂黾釉黾又苿?dòng)間隙，所以，本設(shè)計(jì)采用盤式制動(dòng)器。
3.2.2 盤式制動(dòng)器主要參數(shù)的選定
制動(dòng)盤直徑D應(yīng)盡量取大些，這樣，制動(dòng)盤的有效半徑增大，可以減小制動(dòng)鉗的夾緊力，降低襯塊的單位壓力和工作溫度⑤。通常D=0.70～0.79Dr，本車總質(zhì)量不大于2噸，取上限，即
（3-1）
=260mm
制動(dòng)盤厚度h制動(dòng)盤厚度對(duì)制動(dòng)盤的質(zhì)量和溫升有影響。為使質(zhì)量小些，厚度不宜太大，為了減少溫升，厚度又不宜過(guò)小。因此，參考同類型車，取為20mm,通風(fēng)式，增大散熱。
摩擦襯塊外半徑R2和內(nèi)半徑R1參考同類車型，選取摩擦襯塊的內(nèi)外半徑分別為：mm ，mm
平均半徑為:
(3-2)
有效半徑為:
(3-3)
=126.66
令
(3-4)
則有
(3-5)
選取半徑滿足式＞
＞0.65
滿足要求即m值小于0.65。
摩擦襯塊工作面積A
在確定盤式制動(dòng)器制動(dòng)襯塊的工作面積時(shí)，根據(jù)制動(dòng)襯快單位面積占有的汽車質(zhì)量，推薦在1.6～3.5kg/cm2。,⑤ A =120cm2。
3.2.3 制動(dòng)器型號(hào)的確定
通過(guò)參數(shù)選擇制動(dòng)器型號(hào)為產(chǎn)品型號(hào)：TYO3T--豪邁125 數(shù)據(jù)如下：
制動(dòng)缸安裝位置：左側(cè)
油缸直徑(mm):Ф30 油泵直徑(mm):Ф12.7 油杯式樣:整體式 聯(lián)板安裝孔距(mm):103 油管長(zhǎng)度(mm):945
制動(dòng)力(N):3000
制動(dòng)盤
厚度(mm):20 外徑(mm):Ф260 安裝孔徑(mm):3-Ф10.5 裝配孔距(mm):Ф60 底、面平行高度(mm):3.75
制動(dòng)有效半徑(mm):126
3.3 沙灘車轉(zhuǎn)向系的選定
3.3.1轉(zhuǎn)向系主要性能參數(shù)選定
轉(zhuǎn)向系是用來(lái)保持或者改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。
機(jī)械轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，經(jīng)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車還裝有防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振器。采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車還裝有動(dòng)力系統(tǒng)，并借助此系統(tǒng)來(lái)減輕駕駛員的手力。
正確設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，可以使第一項(xiàng)要求得到保證。轉(zhuǎn)向系中設(shè)置有轉(zhuǎn)向減振器時(shí)，能夠防止轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自振，同時(shí)又能使傳到轉(zhuǎn)向盤上的反沖力明顯降低。為了使汽車具有良好的機(jī)動(dòng)性能，必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角，并要達(dá)到按前外輪車輪軌跡計(jì)算，其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達(dá)到汽車軸距的2～2.5倍⑧。通常用轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)多少兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)操縱輕便性。沒(méi)有裝置動(dòng)力轉(zhuǎn)向的轎車，在行駛中轉(zhuǎn)向，此力應(yīng)為50～100N；有動(dòng)力轉(zhuǎn)向時(shí)，此力在20～50N⑦。當(dāng)貨車從直線行駛狀態(tài)，以 10km/h速度在柏油或水泥的水平路段上轉(zhuǎn)入沿半徑為12m的圓周行駛，且路面干燥，若轉(zhuǎn)向系內(nèi)沒(méi)有裝動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，上述切向力不得超過(guò)250N；有動(dòng)力轉(zhuǎn)向器時(shí)，不得超過(guò)120N。轎車轉(zhuǎn)向盤從中間位置轉(zhuǎn)到每一端的圈數(shù)不得超過(guò)2.0圈，貨車則要求不超過(guò)3.0圈⑥。
近年來(lái)，電動(dòng)、電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向器已得到較快發(fā)展，不久的將來(lái)可以轉(zhuǎn)入商品裝車使用。電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向可以實(shí)現(xiàn)在各種行駛條件下轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的力都輕便。
1、 轉(zhuǎn)向系的效率
轉(zhuǎn)向系的效率由轉(zhuǎn)向器的效率和轉(zhuǎn)向操縱及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率決定，即
（3-1）
轉(zhuǎn)向器的效率又有正效率和之分。轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出的功率（）與轉(zhuǎn)向軸輸入功率之比，稱為轉(zhuǎn)向器的正效率：
（3-2）
轉(zhuǎn)向系的剛度
轉(zhuǎn)向系的各零、部件尤其是一些桿件均具有一定的彈性，這就使得轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角要小，這樣就會(huì)有不足轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。轉(zhuǎn)向系剛度對(duì)輪胎的側(cè)偏剛度影響也很大。如果令為不考慮轉(zhuǎn)向系剛度時(shí)的輪胎側(cè)偏剛度，而為考慮轉(zhuǎn)向系剛度時(shí)的輪胎側(cè)偏剛度（稱為等價(jià)剛度），則有以下關(guān)系⑦：
（3-3）
式中——整個(gè)轉(zhuǎn)向系的剛度；
——拖后距（后傾拖距與輪胎拖距之和）；
由上式可見(jiàn)：當(dāng)值很大時(shí)，≈，即前輪的側(cè)偏剛度近似為，且＜。后者表明：轉(zhuǎn)向系剛度不足
轉(zhuǎn)向盤從一個(gè)極端位置轉(zhuǎn)到另一個(gè)極端位置時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)稱為轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)。它與轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比有關(guān)，并影響轉(zhuǎn)向的操縱輕便性和靈敏性。轎車轉(zhuǎn)向盤的總轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)較少，一般約在3.6圈以內(nèi)；貨車一般不宜超過(guò)6圈⑨。
3.3.2 轉(zhuǎn)向系型號(hào)的確定
根據(jù)主要參數(shù)選定的轉(zhuǎn)向系型號(hào)為表3-2:
表3-2選定轉(zhuǎn)向系型號(hào)參數(shù)
產(chǎn)品型號(hào)
前橋負(fù)荷
傳動(dòng)比
搖擺擺角
總?cè)?shù)
輸入扭矩
輸入力矩
dl-dp5
0.5-0.6T
23.27
45
5.82
3-4
1500
3.4本章小結(jié)
本章是對(duì)沙灘車個(gè)主要部件的選配，選配思路是通過(guò)對(duì)每個(gè)部件的基本參數(shù)計(jì)算后得出對(duì)沙灘車最為理想的數(shù)據(jù)，在根據(jù)市場(chǎng)已存在的零部件進(jìn)行選配最終選配發(fā)動(dòng)機(jī)確定為雅馬哈型號(hào)名稱 MZ175 MZ175R，制動(dòng)器型號(hào)為產(chǎn)品型號(hào)TYO3T--豪邁125，轉(zhuǎn)向系產(chǎn)品型號(hào)dl-dp5。
第4章 輪胎的選擇
4.1 輪胎基本參數(shù)的確定
輪胎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步是確定所設(shè)計(jì)的輪胎的規(guī)格，在根據(jù)其用途確定其荷載能力。11.00R20-16PR這種規(guī)格輪胎在國(guó)際中和TRA及ETRTO中均有16層級(jí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。其參數(shù)的選取參照國(guó)際標(biāo)選取。輪胎外輪廓設(shè)計(jì)依據(jù)“薄膜-網(wǎng)絡(luò)”理論及“自然平衡輪廓曲線”來(lái)設(shè)計(jì)，而負(fù)荷能力則根據(jù)同規(guī)格TRA的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。下面給出國(guó)際（GB3487-89）中5平底寬輪輞的參數(shù)圖和標(biāo)準(zhǔn)中11.00R20型號(hào)輪胎輪廓的基本參數(shù)⑩。
4.2 輪胎負(fù)荷能力的計(jì)算
11.00R20--16PR為非制載重子午線輪胎，根據(jù)美國(guó)TRA工程手冊(cè)載重汽車輪胎篇中推薦的計(jì)算公式，單胎計(jì)算公式為：
Q=K×0.425×(P-15)0.585×B0.6251.39×（dr+B0.625） （4-1）
當(dāng)用公制計(jì)算時(shí)需乘以公制換算系數(shù)0.231，此時(shí)
Q=K×0.231×0.425×(P-15)0.585×B0.6251.39×（dr+B0.625）
式中：Q——負(fù)荷， kg；
K——負(fù)荷系數(shù)。 依據(jù)TRA-2006:K=1.30
P——充氣壓，kgf/cm2 依據(jù)TRA-2006:11.00R20—16PR的單胎最大充氣壓力為：810（kpa）=8.1kgf/cm2
Dr——輪輞直徑，cm 11.00R20——16PR 規(guī)格輪胎的
Dr=20×2.54=50.8cm
B0.625——在62.5%輪輞上的斷面寬度，cm
B0.625=B′×180′-sin-1（CR/B′）/141.3
式中：CR——設(shè)計(jì)輪輞寬度cm：可知C=20.3cm
B′——設(shè)計(jì)輪輞上的輪胎斷面寬度（充氣斷面寬）cm
依據(jù)GB9744-88:B=29.3cm
則：B0.625=29.3×180′-sin-1（20.3/29.3）/141.3 （4-2）
=28.23cm
即負(fù)荷能力：Q=K×0.231×0.425×（P-15）0.585×B0.6251.39×（dr+B0.625） （4-3）
=1.30×0.231×0.425×(8.1-15×0.07032)0.058×28.231.39×50.8+28.23）
=3282.78kg
單胎負(fù)荷：3282.78kg大于GB標(biāo)準(zhǔn)3270kg，滿足要求
雙胎負(fù)荷：為單胎負(fù)荷的91%（單胎負(fù)荷為2180kg以上）
即：3282.78×0.91=2987.33kg
表4-2 各標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)參數(shù)
4.3輪胎外輪廓斷面形狀設(shè)計(jì)
4.3.1外直徑D與斷面寬B的確定
由于子午線輪胎冠部有周向不易伸張的帶束曾箍緊著胎體的特點(diǎn)，所以充氣厚輪胎的外直徑膨脹率要比斜交胎小得多。一般充氣后外直徑變化甚小，大致增加1-2mm，有時(shí)不膨大還略減小。因此模型斷面輪廓外直徑的取值可與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的新臺(tái)外直徑相等或稍微小一點(diǎn)⑩。
則： D′=1085mm D′/D=1 D=1085mm
B′=293mm B′/B=1.01 B=290.1=290mm
4.3.2 胎圈著合直徑d的確定
為滿足輪胎與輪輞緊密的著合及拆裝方便的需要GB中8.00in輪輞的標(biāo)定直徑為20in（508mm），取輪胎著合直徑為：d=508mm
4.3.3 斷面高H與斷面水平軸H1和H2的確定
由公式：H=（D-d）/2=1085-508/2=288.5mm
子午線輪胎斷面最寬點(diǎn)半徑的位置要比斜交輪胎的高，希望能使輪胎的變形落在水平軸以上，帶束層點(diǎn)以下的上胎側(cè)高（H2）區(qū)域之內(nèi)，并減小下胎側(cè)高（H1）區(qū)域的應(yīng)力和胎圈的應(yīng)力，由于子午線輪胎胎體簾線呈向排列，其鋼絲圈承受力要比斜交胎的大，容易造成子口破裂，故斷面最寬點(diǎn)半徑要取得高一些來(lái)減輕所承受的力，一般取H1/H2>1，載重子午線輪胎最高取值可達(dá)1.4⑩。本規(guī)格根據(jù)2005年各公司輪胎的測(cè)量值取H1/H2=1.1。
則：H2=H/2.1=288.5/2.1=137.38=137.5mm
H1=H-H2=288.5-137.5=151mm
4.3.4斷面最寬點(diǎn)半徑rm的確定
輪胎斷面最寬點(diǎn)位輪胎變形量最大的點(diǎn)，其值的大小直接影響輪胎的使用。
其計(jì)算公式為：
?Rm=R-H2=542.5-151=391.5mm （4-4）
式中：R—輪胎外半徑=D/2=542.5mm
4.3.5胎圈著合寬度C的確定
近20年來(lái)子午線輪胎朝著扁平化方向發(fā)展，扁平比由80系列逐步降低到20系列，斷面子午線胎的斷面高很矮，導(dǎo)致胎側(cè)剛性的增大，為了提高胎側(cè)的柔軟性，將子口寬度C設(shè)計(jì)超過(guò)輪輞寬度CR。當(dāng)安裝在比子口寬度窄的輪輞上，充氣后使胎側(cè)彎曲并易變形，從而降低了過(guò)高的剛性，回復(fù)其胎側(cè)應(yīng)有的彈性，因此改善了，輪胎的乘坐舒適性，子口寬度C的選取可參考輪輞寬度與斷面的比值和子口的寬度與輪輞寬度之間的差值來(lái)確定，但其差值一般不宜太大，約0.5in(12.7mm)不超過(guò)1.0in（25.4）。標(biāo)準(zhǔn)輪輞寬度為8.0in，本設(shè)計(jì)值取8.5in（215.9mm），取真是為C=216mm。
4.3.6 行駛面寬度b與弧度高h(yuǎn)和h‘的確定
子午線輪胎行駛面弧度的選取，主要與輪胎扁平比和帶花束層剛性有關(guān)。行駛面弧度半徑R1的確定是直接與行駛面寬度（b）和行駛面弧度高（h）有關(guān)。為確定ｂ和ｈ兩個(gè)參數(shù)應(yīng)考慮帶束層寬度（Ｂｗ）與行駛面寬度、行駛面弧度高和斷面高、行駛面寬度和斷面寬度之比值及胎體簾線類型等方面的影響因素。
行駛面弧度高（ｈ）與斷面高（Ｈ）之比值，為保證輪胎與路面在行駛面寬度范圍內(nèi)有最大的接地面積，一般ｈ/Ｈ取0.03-0.05為宜，行駛面寬（b）與斷面寬（B）之比值，對(duì)70.80系列及其以上規(guī)格輪胎的b/B一般取0.7-0.85為宜。根據(jù)2005佳通對(duì)各輪胎廠的測(cè)量值選?。篵/B=0.73 B=290mm 則b=290×0.73=211.7=212mm h/H=0.035 H=288.5mm 則h-288.5×0.035=10.1=10.0mm h‘=0.6h=0.6×10.0=6.0mm
（根據(jù)作圖當(dāng)h′=0.6h時(shí)，Ru和Ru′的切點(diǎn)位置較合適）
4.3.7外輪廓弧度的計(jì)算
（1）胎冠弧Ru及Ru′的確定
11.00R20規(guī)格輪胎行駛面b較寬，用一般弧則行駛面太尖，接地面積小，耐磨性差，而且會(huì)使帶束層彎曲，所以適合用兩個(gè)弧度半徑Ru和Ru
Ru=b2/8h′+h′/2=2122/8×10－0.6+10×0.6/2=939.33mm（4-5）
Ru′一般為25-40%Ru根據(jù)確定：
Ru′=0.30×Ru=0.30×939.33=281.80mm
（2）胎側(cè)上弧半徑R1的確定
R1=（H2-h）2+1/4（B-b）2- L2/B-b （4-6）
L——胎肩切線長(zhǎng)度H2/2=137.5/2=68..75mm
即：R1=（137.5-10）2-68.752/290-212=167.32mm
上胎側(cè)與胎面連接用半徑為150mm的反弧連接，這樣可以減少胎肩厚度。
（3）胎側(cè)下弧半徑R2的