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摘要：本文设计了一种用于游乐场游乐项目的卡丁车，其结构简单，性能可靠，操作方便。在确定卡丁车总体设计方案后，主要对卡丁车的底盘结构、制动系统、转向系统和驱动系统进行了设计。
1 前言
目前，国外的卡丁车技术发展教为成熟。国内还处于起步阶段，且仅仅是在少量的汽车俱乐部才有，卡丁车结构简单，操作灵活轻便，在作为娱乐工具的同时，也可用作小区域内的物流运输工具，同时，也可作为学生学习汽车基本构造的教学设备。本文提出了卡丁车的设计方案，并对卡丁车的各主要组成进行了设计，所设计的卡丁车采用无级变速器，操作简便，加速更平顺，无手动换挡的顿挫感，能体现出汽车行驶的基本工况，工作性能稳定可靠。
2 底盘框架结构设计
卡丁车底盘选型的好坏对卡丁车性能影响很大。目前，卡丁车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些卡丁车设计的专用底盘。汽车底盘的选择或设计专用底盘主要根据卡丁车的使用条件、性能指标、设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。
目前卡丁车设计中选用底盘型式最多为二类汽车底盘，即在基本型整车的基础上去掉货箱，在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的各个总成系统。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置设计，在设计时若严格控制了整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等，则基本上能保持原车型的主要性能，最后还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。
在进行底盘框架设计时，考虑质量参数要求外，还要考虑到车辆运行安全性，运动部件空间要求，安装操作空间，各总成安装位置。本设计中底盘车架采用边梁式，前轮转向，后轮驱动，前后桥均采用整体式。前轴采用钢管，最大允许载荷500kg。结构如图1所示。
2.1质量参数的确定
卡丁的质量参数包括汽车的最大总质量、最大整备质量、装载质量以及轴载质量分配。汽车最大总质量以及轴间分配，直接影响汽车的各种性能。设计时应该参考原来底盘对汽车质量参数的要求，合理的加以选取。本设计中的车辆的最大总质量是100kg，整车整备质量是30kg。
在卡丁车的质量参数的确定过程中，有关参数选取的时候一定要遵循相关标准，在规定的范围内，根据结构布置得可能性要求，进行设计的最优化的选择。
2.2车架结构设计
为保证汽车主车架承受尽可能均衡的载荷，在专用装置与车架之间多采用副车架过渡。
1、副梁的截面尺寸及形状
专用车辆副车架的纵梁（副梁）多采用如图2所示的槽形截面。其截面主要尺寸取决于专用车辆的种类及其所受载荷的大小。根据所选底盘的主车架纵梁的尺寸选取热轧槽钢，基于B面尺寸与主车架纵梁宽度相等的原则选取槽钢的尺寸為A=200，B=75，C=9.0。
2、副梁的前端形状及其位置
为了避免由于副梁刚度的突然变化而引起汽车车架纵梁的应力集中，副梁前端形式应该采用逐步过渡的方式。采用如图3所示的三种过渡形式。对于U形前端形状： ， 。对于角形前端形状： ， 。对于L形前端形状： ， ， 。
对于这三种不同形式的副梁前端，在其与车架纵梁相接触的翼面上都加工有局部斜面，斜面尺寸为： 。
3、副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。
（1）止推连接板 止推连接板上端通过焊接与副车架固定，而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷，防止副车架与主车架纵梁产生相对水平位移。相邻两个推止推连接板之间的距离在500-1000mm范围内。
（2）连接支架 连接支架由相互独立的上、下托架组成，上、下托架均通过螺栓分别与副车架和主车架纵梁的腹板相固定，然后再用螺栓将上、下托架相连接.由于上、下托架之间留有间隙，因此连接支架所能承受的水平载荷较小，所以连接支架应和止推连接板配合使用。一般布置是在后悬架前支座前用连接支架连接，在后悬架前支座后用止推连接板连接。
（3）U型夹紧螺栓 当选用其它连接装置有困难时，可采用U型夹紧螺栓。但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U型螺栓。当采用U型螺栓固定时，为防止主车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，但在消声器附近，必须使用角铁等作内衬。
使用以上几种连接时还得考虑到主车架本本身上的各种副件的安装，本次设计使用前2种连接方式配合使用。
3转向传动机构的设计
转向传动机构的功用是将转向器输出的力传给转向轮，湿气发生偏转，实现汽车转向；同时，还承受并衰减因路面不平而引起的冲击振动，以稳定汽车行驶方向，避免转向盘打手。本车的转向传动机构如图4所示。
汽车在行驶过程中，转向传动机构除传递转向力外，还承受转向轮由于在不平道路行驶过程中所产生的冲击和振动。为此，转向传动机构中设有吸振缓冲装置，并能自动消除磨损后出现的间隙。转向摇臂、主拉杆及转向节臂其相对运动不在一个平面内，为避免发生运动干涉，它们之间的连接都采用了球形绞链连接。
转向横拉杆长度的确定：经过力学分析，转向器与横拉杆成120 ，节臂与前轴成60 ，横拉杆与节臂为0 ，在通过转向器的布置，得到长度L=825mm。半径取R=10mm。
拉杆强度校核，拉杆受到的轴向力：
4 驱动系统的设计
本设计采用的驱动方式为后驱动桥链式传动机构，连接发动机而获取动力。在确定驱动系统时主要考虑了一下几点：一是作业功能需求，在规定的载荷范围内，不论载荷大小，要求动力传动装置具有稳定的工作转速；二是在工作过程中，运行速度应能随工况需求及时调整，且调速范围大；三是在前进过程中能无级调速。
内燃机带动机械传动实现驱动的方式，此方式结构简单、工作可靠、经济性好、适用范围以及操作性能等多方面均具有优良的工作性能。驱动系统形式如图5所示。
5 结论
本文主要是介绍了一种卡丁车的设计与制作方法，在分析和研究具体的设计参数的基础上，主要提出了底盘、驱动系统、转向机构等主要总成的设计思路，为开发和研制小型娱乐所用卡丁车提供了设计基础和制作经验。
项目来源：哈尔滨远东理工学院大学生创新创业训练计划项目。
（作者单位：哈尔滨远东理工学院机电与汽车工程学院）
1 前言
目前，国外的卡丁车技术发展教为成熟。国内还处于起步阶段，且仅仅是在少量的汽车俱乐部才有，卡丁车结构简单，操作灵活轻便，在作为娱乐工具的同时，也可用作小区域内的物流运输工具，同时，也可作为学生学习汽车基本构造的教学设备。本文提出了卡丁车的设计方案，并对卡丁车的各主要组成进行了设计，所设计的卡丁车采用无级变速器，操作简便，加速更平顺，无手动换挡的顿挫感，能体现出汽车行驶的基本工况，工作性能稳定可靠。
2 底盘框架结构设计
卡丁车底盘选型的好坏对卡丁车性能影响很大。目前，卡丁车选用的底盘主要是二类或三类汽车底盘，也有为某些卡丁车设计的专用底盘。汽车底盘的选择或设计专用底盘主要根据卡丁车的使用条件、性能指标、设备或装置的外形尺寸、动力匹配等来决定。
目前卡丁车设计中选用底盘型式最多为二类汽车底盘，即在基本型整车的基础上去掉货箱，在改装设计的总布置时，在没有货箱的汽车底盘上，加装所需的各个总成系统。采用二类汽车底盘进行改装设计工作的重点是整车总体布置设计，在设计时若严格控制了整车总质量、轴载质量分配、质心高度位置等，则基本上能保持原车型的主要性能，最后还要对改装后的整车重新作出性能分析和计算。
在进行底盘框架设计时，考虑质量参数要求外，还要考虑到车辆运行安全性，运动部件空间要求，安装操作空间，各总成安装位置。本设计中底盘车架采用边梁式，前轮转向，后轮驱动，前后桥均采用整体式。前轴采用钢管，最大允许载荷500kg。结构如图1所示。
2.1质量参数的确定
卡丁的质量参数包括汽车的最大总质量、最大整备质量、装载质量以及轴载质量分配。汽车最大总质量以及轴间分配，直接影响汽车的各种性能。设计时应该参考原来底盘对汽车质量参数的要求，合理的加以选取。本设计中的车辆的最大总质量是100kg，整车整备质量是30kg。
在卡丁车的质量参数的确定过程中，有关参数选取的时候一定要遵循相关标准，在规定的范围内，根据结构布置得可能性要求，进行设计的最优化的选择。
2.2车架结构设计
为保证汽车主车架承受尽可能均衡的载荷，在专用装置与车架之间多采用副车架过渡。
1、副梁的截面尺寸及形状
专用车辆副车架的纵梁（副梁）多采用如图2所示的槽形截面。其截面主要尺寸取决于专用车辆的种类及其所受载荷的大小。根据所选底盘的主车架纵梁的尺寸选取热轧槽钢，基于B面尺寸与主车架纵梁宽度相等的原则选取槽钢的尺寸為A=200，B=75，C=9.0。
2、副梁的前端形状及其位置
为了避免由于副梁刚度的突然变化而引起汽车车架纵梁的应力集中，副梁前端形式应该采用逐步过渡的方式。采用如图3所示的三种过渡形式。对于U形前端形状： ， 。对于角形前端形状： ， 。对于L形前端形状： ， ， 。
对于这三种不同形式的副梁前端，在其与车架纵梁相接触的翼面上都加工有局部斜面，斜面尺寸为： 。
3、副车架与主车架的连接常采用如下几种形式。
（1）止推连接板 止推连接板上端通过焊接与副车架固定，而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相连接。止推板的优点在于可以承受较大的水平载荷，防止副车架与主车架纵梁产生相对水平位移。相邻两个推止推连接板之间的距离在500-1000mm范围内。
（2）连接支架 连接支架由相互独立的上、下托架组成，上、下托架均通过螺栓分别与副车架和主车架纵梁的腹板相固定，然后再用螺栓将上、下托架相连接.由于上、下托架之间留有间隙，因此连接支架所能承受的水平载荷较小，所以连接支架应和止推连接板配合使用。一般布置是在后悬架前支座前用连接支架连接，在后悬架前支座后用止推连接板连接。
（3）U型夹紧螺栓 当选用其它连接装置有困难时，可采用U型夹紧螺栓。但在车架受扭转载荷最大的范围内不允许采用U型螺栓。当采用U型螺栓固定时，为防止主车架纵梁翼面变形，应在其内侧衬以木块，但在消声器附近，必须使用角铁等作内衬。
使用以上几种连接时还得考虑到主车架本本身上的各种副件的安装，本次设计使用前2种连接方式配合使用。
3转向传动机构的设计
转向传动机构的功用是将转向器输出的力传给转向轮，湿气发生偏转，实现汽车转向；同时，还承受并衰减因路面不平而引起的冲击振动，以稳定汽车行驶方向，避免转向盘打手。本车的转向传动机构如图4所示。
汽车在行驶过程中，转向传动机构除传递转向力外，还承受转向轮由于在不平道路行驶过程中所产生的冲击和振动。为此，转向传动机构中设有吸振缓冲装置，并能自动消除磨损后出现的间隙。转向摇臂、主拉杆及转向节臂其相对运动不在一个平面内，为避免发生运动干涉，它们之间的连接都采用了球形绞链连接。
转向横拉杆长度的确定：经过力学分析，转向器与横拉杆成120 ，节臂与前轴成60 ，横拉杆与节臂为0 ，在通过转向器的布置，得到长度L=825mm。半径取R=10mm。
拉杆强度校核，拉杆受到的轴向力：
4 驱动系统的设计
本设计采用的驱动方式为后驱动桥链式传动机构，连接发动机而获取动力。在确定驱动系统时主要考虑了一下几点：一是作业功能需求，在规定的载荷范围内，不论载荷大小，要求动力传动装置具有稳定的工作转速；二是在工作过程中，运行速度应能随工况需求及时调整，且调速范围大；三是在前进过程中能无级调速。
内燃机带动机械传动实现驱动的方式，此方式结构简单、工作可靠、经济性好、适用范围以及操作性能等多方面均具有优良的工作性能。驱动系统形式如图5所示。
5 结论
本文主要是介绍了一种卡丁车的设计与制作方法，在分析和研究具体的设计参数的基础上，主要提出了底盘、驱动系统、转向机构等主要总成的设计思路，为开发和研制小型娱乐所用卡丁车提供了设计基础和制作经验。
项目来源：哈尔滨远东理工学院大学生创新创业训练计划项目。
（作者单位：哈尔滨远东理工学院机电与汽车工程学院）