游乐卡丁车设计计算书
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游乐卡丁车设计计算书
一、 车架强度及刚度计算 1、车架强度校验 车架受力示意图：
图一 前端受冲击的受力图
车身自重为G k =399kg ，按均布载荷考虑，则
q=
l Gk =3999.81.4
⨯=2793（N/m ） 最大速度v=12km/h=3.3m/s
故冲击载荷Rc=
t mv =549 3.3
0.2
⨯=9058.5(N) 支座反力Ra=9.80.70.9570.13
1.4
Gk Qk Rc ⨯⨯+⨯-⨯
=3999.80.715000.9579058.50.131.4
⨯⨯+⨯-⨯
=2139（N ）
Rb=
9.80.70.4430.13
1.4
Gk Qk Rc ⨯⨯+⨯+⨯
=3999.80.715000.4439058.50.131.4
⨯⨯+⨯+⨯
=3270（N ）
图二 后端受冲击的受力图
支座反力Ra=
9.80.70.9570.13
1.4
Gk Qk Rc ⨯⨯+⨯+⨯
=4509.80.715000.9579058.50.131.4
⨯⨯+⨯+⨯
=3822（N ）
Rb=
9.80.70.4430.13
1.4
Gk Qk Rc ⨯⨯+⨯-⨯
=4509.80.715000.4439058.50.131.4
⨯⨯+⨯-⨯
=1589（N ） 为了保证其安全性，取大值。
Ra=3822（N ）（图二），Rb=3270（N ）（图一） 材料的抗弯模量W=16.822×10-6（m 3）
材料Q235的抗拉强度σb =335（Mpa ），安全系数取n=5 材料Q235的许用应力为[σ]=
n
b
σ=67（Mpa ）
车架的剪力图和弯矩图如下：
图三 车架的剪力弯矩图
危险断面在离后轴中心443mm 处 在离后轴中心443mm 的弯矩
M 2=Rb ×0.957－q ×0.957×0.957/2
=3270×0.957－2793×0.957×0.957/2=1850（Nm ） σ=
W M =6
1850416.88210-⨯⨯=27.4（Mpa ）＜[σ] 符合要求。
冲击力Rc 对斜柱的冲击弯矩
M 3=Rc ×0.13＝9058.5×0.13＝1178（Nm ）
σ=
W M =6
1178216.88210-⨯⨯=34（Mpa ）＜[σ] 符合要求。
所以,车架强度符合要求。 2、车架刚度校验
材料弹性模量E=206（Gpa ） 材料的惯性矩I=50.468×10-8（m 4）
车架自身的挠度f max =EI ql 38454=4
98
53675 1.43842061050.46810-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=0.00095（m ）
=1.34（mm ）（中点）
冲击力Rc 产生的挠度f max =EI Ml 20642.0=2
98
1178 1.40.06422061050.46810-⨯⨯⨯⨯⨯
=0.0014（m ）=1.4（mm ）
活载荷Qk 产生的挠度f max
a=0.957，b=0.443，x=
3)2(b a a + f max =3
)2(93
2ab a EIl Pb +
=0.00017（m ）=0.17（mm ）
合计挠度约2.91 刚度符合要求。
二、 碰撞轴的强度与刚度计算 （1）、前碰撞轴受力图如下：
图四 前碰撞轴受力图
1、强度校验
侧向最大速度v=1/3 ⨯12km/h=1.1m/s 故冲击载荷Rc=
t mv =549 1.10.2
⨯=3019.5(N) 按均布载荷考虑，则
q=
Rc l =3019.570
=43（N/mm ） 材料45钢的抗拉强度σb =600Mpa,安全系数取5 材料45钢的许用应力为[σ]=
n
b
σ=120（Mpa ）
轴的最大弯曲正应力发生于固定端
70237000111
(66)/226
M qx x qlx qx =+=+⎰=2985kNmm
σ=
W M =329841000(1/32) 3.14(30)
⨯⨯⨯=0.012（Mpa ）＜[σ] 符合要求。 2、刚度校验
材料的弹性模量取E=206(Gpa) 材料的惯性矩I=1.3⨯6
10-(4
m ) 轴的最大扰度发生在另一端
f max =43
10.0986ql ql EI EI
-⨯ =
43
9696
4310000.0754310000.0050.09820610 1.310620610 1.310--⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯
=6.4⨯710-m 符合要求
（2）、后碰撞轴受力图如下
图五 后碰撞轴受力图
1、强度校验
轴的最大弯曲正应力发生于固定端
52235200111
(101)/226
M qx x qlx qx =+=+⎰=4693kNmm σ=
W M
=346931000(1/32) 3.14(30)
⨯⨯⨯=0.018（Mpa ）＜[σ] 符合要求。 2、刚度校验
轴的最大扰度发生在另一端
f max =33
12
3(
)66ql ql l EI EI
-⨯