輕型載貨汽車轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì)

30頁 12000字?jǐn)?shù)+論文說明書+任務(wù)書+4張CAD圖紙【詳情如下】

任務(wù)書.doc

固定板.dwg

大齒輪.dwg

橫拉桿.dwg

輕型載貨汽車轉(zhuǎn)向前橋裝配圖.dwg

輕型載貨汽車轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì)論文.doc

目錄

摘要 1

Abstract 2

1 緒論 3

1.1 輕型載貨汽車的發(fā)展前景 3

1.2 前橋的組成和設(shè)計(jì)步驟 3

2 前橋的基本概況和設(shè)計(jì)要求 4

2.1 前橋簡(jiǎn)介 4

2.2 前橋的基本參數(shù) 5

2.3 前橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 6

3 前橋的結(jié)構(gòu)形式 7

3.1總述 7

3.2前橋的選擇 8

3.2.1 前橋的結(jié)構(gòu)形式 8

3.2.2 整車參數(shù) 8

4 前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 9

4.1 前橋在三種工況下的受力分析 9

4.1.1 制動(dòng)工況下的前橋應(yīng)力計(jì)算 11

4.1.2 在最大側(cè)向力(側(cè)滑)工況下的前橋應(yīng)力計(jì)算 13

4.1.3 越過不平路面工況的前橋應(yīng)力計(jì)算 14

4.2 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力 14

4.2.1 在制動(dòng)工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 15

4.2.2 在汽車側(cè)滑工況下得轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 16

4.3 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 16

4.3.1  在制動(dòng)工況下 16

4.3.2  在汽車側(cè)滑工況下 17

4.4 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算 19

4.4.1  推力軸承的計(jì)算 19

4.4.2  轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計(jì)算 21

4.5 輪輞尺寸的確定 28

5  結(jié)論 29

致謝 30

參考文獻(xiàn) 31

摘  要 

     本文首先對(duì)輕型載貨汽車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)的概述，而后對(duì)轉(zhuǎn)向前橋進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要計(jì)算了前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)村套）、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。本文上述的設(shè)計(jì)工作均由CAD繪圖完成。 

關(guān)鍵字：汽車    前橋   轉(zhuǎn)向節(jié)        主銷     

Abstract

     Firstly, the small truck design features and development in the world to do the relevant overview and then move before the bridge on a detailed design calculations, mainly calculate the work stress in the Brake and sideslip two conditions of the front axle, steering knuckle, kingpin, kingpin upper and lower bearing (the steering knuckle village sets), Steering knuckle thrust bearing or thrust washer .The design of this work completed by the CAD drawing.

Key words:  car    front axle      Knuckle    Kingpin

1  緒論

1.1 輕型載貨汽車的發(fā)展前景

    中國(guó)改革開放以來，在農(nóng)村實(shí)行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的改革，使農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)空前的活躍。農(nóng)村的貨運(yùn)量和人口的流動(dòng)量急劇增加，加快運(yùn)輸機(jī)械化成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，正是這一市場(chǎng)的需要使具有中國(guó)特色的運(yùn)輸機(jī)械-輕型載貨汽車應(yīng)運(yùn)而生。它解決了農(nóng)村運(yùn)輸?shù)募毙?，填補(bǔ)了村際，鄉(xiāng)際，城鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)結(jié)合部運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的空白，活躍了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，為農(nóng)村富裕勞動(dòng)力找了一條出路，從而使數(shù)以萬計(jì)的農(nóng)民走上了小康之路！ 

輕型載貨汽車的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是輕型汽車。與輕型汽車相比，輕型載貨汽車有許多優(yōu)點(diǎn)。入世后輕型載貨汽車沒有受到多大沖擊，因?yàn)樗侵袊?guó)特色的產(chǎn)業(yè)，符合國(guó)情，在國(guó)外幾乎沒人搞過。但是我們不能回避輕型汽車與輕型載貨汽車在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，輕型載貨汽車?yán)帽容^底的生產(chǎn)成本和微利經(jīng)營(yíng)的生產(chǎn)方式并引進(jìn)先進(jìn)的汽車技術(shù)，堅(jiān)持“三低一高”的特色，注重產(chǎn)品質(zhì)量，使之與在汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中得以提高。

輕型載貨汽車制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，四輪車價(jià)格在1～1.5萬元/輛，購(gòu)車農(nóng)戶一般半年左右即可收回10000元投資。另外，輕型載貨汽車的養(yǎng)路費(fèi)為每月每噸70元，是汽車的30%，使用成本為同噸位汽車的1/3到1/2。公路快速建設(shè)也促進(jìn)了輕型載貨汽車的發(fā)展。舊中國(guó)，全國(guó)公路僅13×104 km，而到1997年底，已達(dá)1.226×106 km，目前全國(guó)98%的鄉(xiāng)和80%的村都通了公路，使得輕型載貨汽車有用武之地。因此，在近十幾年里我國(guó)輕型載貨汽車得到快速發(fā)展。1980年全國(guó)輕型載貨汽車產(chǎn)銷量不足萬輛，1992年產(chǎn)銷量達(dá)到113萬輛，首次超過當(dāng)年汽車產(chǎn)銷量（106.2萬輛）。1998年輕型載貨汽車產(chǎn)銷量達(dá)到270萬輛，而同期汽車產(chǎn)銷量為163萬輛。

我們要開發(fā)的輕型載貨汽車要采用設(shè)計(jì)理念，多進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品新穎化，品種多樣化以適應(yīng)多種需要。而在輕型載貨汽車的設(shè)計(jì)中，如何適應(yīng)復(fù)雜的路況下保證汽車能快速平穩(wěn)的行駛，就是一個(gè)很重的問題。前橋是汽車上一個(gè)重要的總成件，主要包括轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷、前軸等零部件，由于在汽車的行駛過程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，其承受的載荷也多為交變載荷，從而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂現(xiàn)象。這就要求其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗疲勞破壞的能力。因此就有了本課題的研究和設(shè)計(jì)。

1.2 前橋的組成和設(shè)計(jì)步驟

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，汽車運(yùn)輸?shù)某休d重量和運(yùn)行速度都在不斷增加。于是人們對(duì)汽車的安全運(yùn)行也越來越重視，所以對(duì)汽車車橋的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。

前橋通過懸架與車架(或承載式車身)相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)午輪，用以在車架(或承載式車身)與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。前橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。前橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。前橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同可分為非斷開式與斷開式兩種。由于輕型載貨汽車要求價(jià)廉，所以多采用非斷開式前橋。非斷開式的前橋主要有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷組成。

一、前橋結(jié)構(gòu)形式

本設(shè)計(jì)采用非斷開式轉(zhuǎn)向前橋

二、前橋設(shè)計(jì)

1、轉(zhuǎn)向前橋主要零件尺寸的確定：前梁，無縫鋼管型斷面，可采用常規(guī)設(shè)計(jì)，也可采用計(jì)算機(jī)程序可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2、零件工作應(yīng)力的計(jì)算

（1）在制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算

（2）在最大側(cè)壓力工況下的應(yīng)力計(jì)算

（3）轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算

（4）主銷和轉(zhuǎn)向襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算

（5）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算

5 結(jié)論

     三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，這三個(gè)月的時(shí)間，是我大學(xué)成長(zhǎng)的一個(gè)飛躍。在這期間，我不斷的汲取知識(shí)，消化知識(shí)。設(shè)計(jì)過程中，我經(jīng)常遇到這樣那樣的困難，這也讓我發(fā)現(xiàn)自己理論知識(shí)的貧瘠和理論聯(lián)系實(shí)踐能力的匱乏。雖然如此，我還是滿懷信心和斗志，突破重重荊棘，不斷的完善自己、充實(shí)自己，最終順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 

    總體來講，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)階段： 

第一個(gè)階段的主要任務(wù)是查找資料、完成文獻(xiàn)檢索和外文翻譯。在此期間，我對(duì)圖書館、網(wǎng)上資源等等都進(jìn)行了相關(guān)的資料查找，使自己對(duì)查找文獻(xiàn)方面的能力有了一定的提高，另外，進(jìn)行外文翻譯對(duì)我來說是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，因?yàn)槲业挠⒄Z不是很好，不過我沒有膽怯，積極查找參考書，借助于網(wǎng)絡(luò)搜索，也最終完成了任務(wù)。

第二個(gè)階段是設(shè)計(jì)軟件的學(xué)習(xí)。通過 CAD軟件的學(xué)習(xí)，我體會(huì)到了利用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是多么的快捷與方便。我想，能夠通過畢業(yè)設(shè)計(jì)我掌握了CAD軟件，這為我今后的工作奠定了很好的基礎(chǔ)，它必將成為我今后工作的得力工具。同時(shí)，通過學(xué)習(xí) CAD這門軟件，我也懂的了要不斷的充實(shí)和更新自己的知識(shí)，因?yàn)槲疫€要掌握其他的的軟件。 

第三個(gè)階段是出圖和說明書的編寫，這也是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)。在這個(gè)階段，我將自己前面階段，乃至整個(gè)四年知識(shí)積累綜合運(yùn)用，真正通過“實(shí)戰(zhàn)”檢驗(yàn)了自己對(duì)知識(shí)的掌握程度。在這一階段，我也體會(huì)到了參考資料以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的重要性。任何設(shè)計(jì)工作絕不可能是憑空想象的，它是有著一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程的。在今后的設(shè)計(jì)中，我一定要注意標(biāo)準(zhǔn)化這個(gè)概念，并將其運(yùn)用到自己的設(shè)計(jì)中去。 

這三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)我過得十分充實(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我廣泛地查找和閱讀相關(guān)資料，大大豐富了我對(duì)汽車前橋的認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)汽車的了解；提高了解決實(shí)際問題的能力,增強(qiáng)了繪圖和使用技術(shù)資料的技能。當(dāng)看著自己獨(dú)立設(shè)計(jì)完成的效果圖和設(shè)計(jì)圖時(shí)，我充分體會(huì)到了工作帶給我的快樂。

致 謝

本設(shè)計(jì)是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始階段， 老師并沒有把知識(shí)一味的塞給我們，而是鼓勵(lì)我們多去圖書館、多上網(wǎng)查找資料。這種方法不但沒有使我們對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)生抵觸情緒，反而通過自己的探索，漸漸的對(duì)所做課題由陌生到熟悉，由熟悉到產(chǎn)生興趣，主動(dòng)鉆研。可以說老師很好地激發(fā)了我們的熱情與主動(dòng)創(chuàng)新的能力。 

當(dāng)然，老師的敬業(yè)與熱情同樣感動(dòng)了我，在我遇到困難，工作難以進(jìn)行的時(shí)候，他總能給我很大的啟發(fā)與幫助。他淵博的知識(shí)也讓我在完成課程設(shè)計(jì)的過程中有了保證，使我充滿信心。這三個(gè)多月的時(shí)間里，老師十分關(guān)心課程設(shè)計(jì)進(jìn)度，無論在資料的收集還是論文的完成過程中，老師都在百忙之中給我以幫助和指導(dǎo)。

同時(shí)，感謝我的室友、同班同學(xué)以及相識(shí)的好友們，在這四年大學(xué)生涯中，是你們給予我無盡的幫助和無窮的快樂，也是通過大家的共同討論，與分享，我們這知識(shí)和能力在這短短的三個(gè)月中有了突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)。還有幾天大家就要各奔東西了，在這里我要對(duì)所有曾經(jīng)一起生活、互相幫助的同學(xué)們說一聲謝謝，祝你們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)工作中永不放棄自己的熱情與理想，最終走向成功。 

參考文獻(xiàn)

[1] 劉濤.汽車設(shè)計(jì).北京：北京大學(xué)出版社,2000

[2] 王望予.汽車設(shè)計(jì)(第三版). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000 

[3] 陳家瑞.汽車構(gòu)造(下冊(cè)). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005

[4] 朱輝，唐保寧，陳大復(fù)等.畫法幾何級(jí)工程制圖（第五版）.上海：上海科學(xué)出版社，2006 

[5] 張洪欣.汽車設(shè)計(jì)(第二版). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1996 

[6] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1999 

[7] 小林明.汽車工程手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1996 

[8] 劉鴻文.材料力學(xué). 北京：高等教育出版社,1991

[9] 祖業(yè)發(fā).工程制圖.重慶：重慶大學(xué)出版社,2001 

[10] 浙江交通學(xué)校.汽車構(gòu)造教學(xué)圖冊(cè).人民交通出版社,1986

[11] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（3、4卷）北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1991 

[12] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,2000

[13] 陳思忠.拖拉機(jī)與輕型載貨汽車, 2000年,第8期,N0.32

[14] 安徽飛彩有限公司.輕型載貨汽車的發(fā)展趨勢(shì),2001年第3期,N0.12

[15] 張武農(nóng).我國(guó)汽車工業(yè)創(chuàng)新的策略研究,2001年,第6期,N0.9

[16] 成大先等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1993

[17] 閻蔭棠.幾何量精度設(shè)計(jì)與檢測(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1996 

[18] 劉惟信.汽車車橋設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社,2004

[19] 郭啟全.CAD\CAM基礎(chǔ)教程.北京：電子工業(yè)出版社，1997

[20] 武田信之.載貨汽車設(shè)計(jì).方泳龍譯.北京：人民交通出版社，1998

輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 0 目錄 摘要 ................................................................ 1 .......................................................... 2 1 緒論 .............................................................. 3 型載貨汽車的發(fā)展前景 ........................................ 3 橋的組成和設(shè)計(jì)步驟 .......................................... 3 2 前橋的基本概況和設(shè)計(jì)要求 .......................................... 4 橋簡(jiǎn)介 ...................................................... 4 橋的基本參數(shù) ................................................ 5 橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) ................................................ 6 3 前橋的結(jié)構(gòu)形式 .................................................... 7 .......................................................... 7 .................................................... 8 橋的結(jié)構(gòu)形式 ............................................ 8 車參數(shù) .................................................. 8 4 前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 .................................................... 9 橋在三種工況下的受力分析 .................................... 9 動(dòng)工況下的前橋應(yīng)力計(jì)算 ................................. 11 最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前橋應(yīng)力計(jì)算 ................... 13 過不平路面工況的前橋應(yīng)力計(jì)算 ........................... 14 向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力 ............................... 14 制動(dòng)工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 ............................. 15 汽車側(cè)滑工況下得轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 ......................... 16 銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 ................. 16 在制動(dòng)工況下 ............................................ 16 在汽車側(cè)滑工況下 ........................................ 17 向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算 ............................... 19 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 1 推力軸承的計(jì)算 .......................................... 19 轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計(jì)算 .................................... 21 輞尺寸的確定 ............................................................................................... 28 5 結(jié)論 ........................................................................................................................ 29 致謝 .............................................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 31 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 2 摘 要 本文首先對(duì)輕型載貨汽車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)的概述，而后對(duì) 轉(zhuǎn)向前橋進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要計(jì)算了前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)村套）、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。 本文上述的設(shè)計(jì)工作均由 關(guān)鍵字 ：汽車 前橋 轉(zhuǎn)向 節(jié) 主銷 in to do on a in of or of by AD 型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 3 1 緒論 型載貨汽車的發(fā)展前景 中國(guó)改革開放以來，在農(nóng)村實(shí)行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的改革，使農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)空前的活躍。農(nóng)村的貨運(yùn)量和人口的流動(dòng)量急劇增加，加快運(yùn)輸機(jī)械化成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，正是這一市場(chǎng)的需要使具有中國(guó)特色的運(yùn)輸機(jī)械 解決了農(nóng)村運(yùn)輸?shù)募毙?，填補(bǔ)了村際，鄉(xiāng)際，城鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)結(jié)合部運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的空白，活躍了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，為農(nóng)村富裕勞動(dòng)力找了一條出路，從而使數(shù)以萬計(jì)的農(nóng)民走上了小康之路！ 輕型載貨汽車的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是輕型汽車。與輕型汽車相比，輕型載貨汽車有許多優(yōu)點(diǎn)。入世 后輕型載貨汽車沒有受到多大沖擊，因?yàn)樗侵袊?guó)特色的產(chǎn)業(yè)，符合國(guó)情，在國(guó)外幾乎沒人搞過。但是我們不能回避輕型汽車與輕型載貨汽車在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，輕型載貨汽車?yán)帽容^底的生產(chǎn)成本和微利經(jīng)營(yíng)的生產(chǎn)方式并引進(jìn)先進(jìn)的汽車技術(shù)，堅(jiān)持“三低一高”的特色，注重產(chǎn)品質(zhì)量，使之與在汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中得以提高。 輕型載貨汽車 制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，四輪車價(jià)格在 1～ 元 /輛，購(gòu)車農(nóng)戶一般半年左右即可收回 10000元 投資。另外， 輕型載貨汽車 的養(yǎng)路費(fèi)為每月每噸 70元，是汽車的 30%，使用成本為同噸位汽車的 1/3到 1/2。公路快速建設(shè)也 促進(jìn)了 輕型載貨汽車 的發(fā)展。舊中國(guó)，全國(guó)公路僅 13×10 4 到 1997年底，已達(dá) 0 6 前全國(guó) 98%的鄉(xiāng)和 80%的村都通了公路，使得 輕型載貨汽車 有用武之地。因此，在近十幾年里我國(guó) 輕型載貨汽車 得到快速發(fā)展。 1980年全國(guó) 輕型載貨汽車 產(chǎn)銷量不足萬輛， 1992 年產(chǎn)銷量達(dá)到 113 萬輛，首次超過當(dāng)年汽車產(chǎn)銷量（ 輛）。 1998 年 輕型載貨汽車 產(chǎn)銷量達(dá)到 270 萬輛，而同期汽車產(chǎn)銷量為 163萬輛。 我們要開發(fā)的輕型載貨汽車要采用設(shè)計(jì)理念，多進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品新穎化，品種多樣化以適應(yīng)多種 需要。而在輕型載貨汽車的設(shè)計(jì)中，如何適應(yīng)復(fù)雜的路況下保證汽車能快速平穩(wěn)的行駛，就是一個(gè)很重的問題。 前橋是汽車上一個(gè)重要的總成件，主要包括轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷、前軸等零部件，由于在汽車的行駛過程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，其承受的載荷也多為交變載荷，從輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 4 而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂現(xiàn)象。這就要求其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗疲勞破壞的能力。因此就有了本課題的研究和設(shè)計(jì)。 橋的組成和設(shè)計(jì)步驟 隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，汽車運(yùn)輸?shù)某休d重量和運(yùn)行速度都在不斷增加。于是人們對(duì)汽車的安 全運(yùn)行也越來越重視，所以對(duì)汽車車橋的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。 前橋通過懸架與車架 (或承載式車身 )相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)午輪，用以在車架 (或承載式車身 )與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。前橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。前橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。前橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同可分為非斷開式與斷開式兩種。由于輕型載貨汽車要求價(jià)廉，所以多采用非斷開式前橋。非斷開式的前橋主要有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷組成。 一、前橋結(jié)構(gòu)形式 本設(shè)計(jì)采用非斷開式轉(zhuǎn)向前橋 二、前橋設(shè)計(jì) 1、轉(zhuǎn)向前橋主要零件 尺寸的確定：前梁，無縫鋼管型斷面，可采用常規(guī)設(shè)計(jì)，也可采用計(jì)算機(jī)程序可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。 2、零件工作應(yīng)力的計(jì)算 （ 1）在制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 （ 2）在最大側(cè)壓力工況下的應(yīng)力計(jì)算 （ 3）轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 （ 4）主銷和轉(zhuǎn)向襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 （ 5）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算 2 前橋的基本概況和設(shè)計(jì)要求 橋簡(jiǎn)介 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 5 前橋即非驅(qū)動(dòng)橋，又稱從動(dòng)車橋。它通過懸架與車架 (或承載式車身 )相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪，用以在車架 (或承載式車身 )與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。前 橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。 根據(jù)從動(dòng)車輪能否轉(zhuǎn)向，前橋分為前橋與非前橋。一般汽車多以前橋?yàn)榍皹?。為提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，有些轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向。多軸汽車除前輪轉(zhuǎn)向外，根據(jù)對(duì)機(jī)動(dòng)性的要求，有時(shí)采用兩根以上的前橋直至全輪轉(zhuǎn)向。 一般載貨汽車采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后橋驅(qū)動(dòng)的布置形式，故其前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向前橋。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng)，越野汽車均為全輪驅(qū)動(dòng)，故它們的前橋既是前橋又是驅(qū)動(dòng)橋，稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。 前橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。與非獨(dú)立懸架相匹配的非斷開式前橋 是一根支承于左、右從動(dòng)車輪上的剛性整體橫梁，當(dāng)又是前橋時(shí)，則其兩端經(jīng)轉(zhuǎn)向主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián)。斷開式前橋與獨(dú)立懸架相匹配。 本文設(shè)計(jì)的是 此該前橋作為前橋 。 非斷開式轉(zhuǎn)向前橋主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)及轉(zhuǎn)向主銷組成。轉(zhuǎn)向節(jié)利用主銷與前梁鉸接并經(jīng)一對(duì)輪轂軸承支承著車輪的輪轂，以達(dá)到車輪轉(zhuǎn)向的目的。在左轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳處安裝著轉(zhuǎn)向節(jié)臂，后者與轉(zhuǎn)向直拉桿相連；而在轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處則裝著與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連接的轉(zhuǎn)向梯形臂。有的將轉(zhuǎn)向節(jié)臂與梯形臂連成一體并安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn) 向節(jié)的銷孔內(nèi)壓入帶有潤(rùn)滑油槽的青銅襯套以減小磨損。為使轉(zhuǎn)向輕便，在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與前梁拳部之間裝有調(diào)整墊片以調(diào)整其間隙。帶有螺紋的楔形鎖銷將主銷固定在前梁拳部的孔內(nèi)，使之不能轉(zhuǎn)動(dòng)。 前橋的功用：前橋也稱非驅(qū)動(dòng)橋，又稱從動(dòng)車軸。它通過懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩端安裝從動(dòng)車輪，用以承受和傳遞車輪與車架之間的力（垂直力、縱向力、橫向力）和力矩，并保證轉(zhuǎn)向輪作正確的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng) 。 橋的基本參數(shù) 為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動(dòng)回正的性能，前橋的主銷在汽車的縱向和橫向平而內(nèi) 都有一定傾角。在縱向平面輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 6 內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個(gè) ? 角，稱為主銷后傾角。在橫向平面內(nèi)，主銷上部向內(nèi)傾斜一個(gè)β角，稱為主銷內(nèi)傾角。 主銷后傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽車就偏離直線行駛而有所轉(zhuǎn)向，這時(shí)引起的離心力使路面對(duì)車輪作用著一阻礙其側(cè)滑的側(cè)向反力，使車輪產(chǎn)生繞主銷旋轉(zhuǎn)的回正力矩，從而保證了汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過大，否則在汽車轉(zhuǎn)向時(shí) 為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤上施加更大的力，導(dǎo)致方向盤沉重。后傾角通常在 ?3 以內(nèi)?，F(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大的彈性回正力矩，故主銷后傾角就可以減小到接近于零，甚至為負(fù)值。但在采用子午線輪胎時(shí)，由于輪胎的拖距較小，則需選用較大的后傾角。 主銷內(nèi)傾也是為了保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷內(nèi)傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)至車輪中心平面的距離即主銷偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)需加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使 前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開方向盤時(shí)，所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，保證汽車作直線行駛。內(nèi)傾角一般為 ?? 8~5 ；主銷偏移距一般為 30～ 40型客車、輕型貨車及裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車可選擇較大的主銷內(nèi)傾角及后傾角，以提高其轉(zhuǎn)向車輪的自動(dòng)回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否則在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)時(shí)，隨著滾動(dòng)將伴隨著沿路面的滑動(dòng)，從而增加輪胎與路面間的摩擦阻力，使轉(zhuǎn)向變得很沉重。為了克服因左、右前輪制動(dòng) 力不等而導(dǎo)致汽車制動(dòng)時(shí)跑偏，近年來出現(xiàn)主銷偏移距為負(fù)值的汽車。 前輪定位除上述主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角外，還有車輪外傾角及前束，共 4項(xiàng)參數(shù)。車輪外傾指轉(zhuǎn)向輪在安裝時(shí)，其輪胎中心平面不是垂直于地面，而是向外傾斜一個(gè)角度 ? ，稱為車輪外傾角。此角約為 ?? 一般為 ?1 左右。它可以避免汽車重載時(shí)車輪產(chǎn)生負(fù)外傾即內(nèi)傾，同時(shí)也與拱形路而相適應(yīng)。由于車輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，縮小了主銷偏移距，從 而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 7 前束的作用是為了消除汽車在行駛中因車輪外傾導(dǎo)致的車輪前端向外張開的不利影響 (具有外傾角的車輪在滾動(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車向前行駛時(shí)，左右兩前輪的前端會(huì)向外張開 )，為此在車輪安裝時(shí)，可使汽車兩前輪的中心平面不平行，且左右輪前面輪緣間的距離 ，以使車輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即 (一般汽車約為 3～ 5通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長(zhǎng)度來調(diào)整。設(shè)定前束的名義值時(shí)，應(yīng)考慮轉(zhuǎn)向梯形中的彈性和間隙等因素。 在汽車的設(shè)計(jì)、制造、裝配調(diào)整和使 用中必須注意防止可能引起的轉(zhuǎn)向車輪的擺振，它是指汽車行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象，它將破壞汽車的正常行駛。轉(zhuǎn)向車輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類型。前者是由于輪胎側(cè)向變形中的遲滯特性的影響，使系統(tǒng)在一個(gè)振動(dòng)周期中路面作用于輪胎的力對(duì)系統(tǒng)作正功，即外界對(duì)系統(tǒng)輸入能量。如果后者的值大于系統(tǒng)內(nèi)阻尼消耗的能量，則系統(tǒng)將作增幅振動(dòng)直至能量達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動(dòng)，形成擺振。其振動(dòng)頻率大致接近系統(tǒng)的固有頻率而與車輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會(huì)在較寬的車速范圍內(nèi)發(fā)生。通常在低速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于自 攝振動(dòng)型。當(dāng)轉(zhuǎn)向車輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì)，例如車輪失衡、端面跳動(dòng)、輪胎的幾何和機(jī)械特性不均勻以及運(yùn)動(dòng)學(xué)上的干涉等，在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)下都會(huì)構(gòu)成周期性的擾動(dòng)。在擾動(dòng)力周期性的持續(xù)作用下，便會(huì)發(fā)生受迫振動(dòng)。當(dāng)擾動(dòng)的激勵(lì)頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí)便發(fā)生共振。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車速，共振范圍較窄 (3～ 5km/h)。通常在高速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動(dòng)型。 轉(zhuǎn)向輪擺振的發(fā)生原因及影響因素復(fù)雜，既有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因和制造方面的因素．如車輪失衡、輪胎的機(jī)械特性、系統(tǒng)的剛度與 阻尼、轉(zhuǎn)向輪的定位角以及陀螺效應(yīng)的強(qiáng)弱等；又有裝配調(diào)整方面的影響，如前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)間的間隙 (影響系統(tǒng)的剛度 )和摩擦系數(shù) (影響阻尼 )等。合理地選擇這些有關(guān)參數(shù)、優(yōu)化它們之間的匹配，精心地制造和裝配調(diào)整，就能有效地控制前輪擺振的發(fā)生。在設(shè)計(jì)中提高轉(zhuǎn)向器總成與轉(zhuǎn)向拉桿系統(tǒng)的剛度及懸架的縱向剛度，提高輪胎的側(cè)向剛度，在轉(zhuǎn)向拉桿系中設(shè)置橫向減震器以增加阻尼等，都是控制前輪擺振發(fā)生的一些有效措施 。 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 8 橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 計(jì)要求 ： （ 1）保證有足夠的強(qiáng)度， 以保證可靠的承受車輪與車架（或承載式車身）之間的作用力。 （ 2）保證有正確的車輪定位，使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。從橋要有足夠的剛度，以使車輪定位參數(shù)保持不變。 （ 3）轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)與前橋之間的摩擦力應(yīng)盡可能小，以保證轉(zhuǎn)向操作的輕便性，并有足夠的耐磨性。 （ 4）轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)盡可能小，以保證汽車的正常，穩(wěn)定行使。 （ 5）前橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能?。阂詼p少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。 通過對(duì) 以加深我們的設(shè)計(jì)思想，即： （ 1）處理好設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和生產(chǎn)的可能性 之間的關(guān)系； （ 2） 協(xié)調(diào)好產(chǎn)品的繼承性和產(chǎn)品的“三化”之間的關(guān)系。 構(gòu)參數(shù) ： (1)驅(qū)動(dòng)形式：?jiǎn)悟?qū)，裝載質(zhì)量 1500車總質(zhì)量 2490 (2)貨箱尺寸 3300× 1610× 360； (3)輪胎型號(hào) 單、后雙輪胎； (4)有關(guān)國(guó)家以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； (5)參照北汽福田 3 前橋的結(jié)構(gòu)形式 述 各種車型的非斷開式轉(zhuǎn)向前橋的結(jié)構(gòu)型式基本相同，如圖 1— 1 所示。作為主要零件的前梁是用中碳鋼或中碳合金鋼的，其兩端各有一呈拳形的加粗 部分為安裝主銷的前梁拳部；為提高其抗彎強(qiáng)度，其較長(zhǎng)的中間部分采用工字形斷面并輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 9 相對(duì)兩端向下偏移一定距離，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)從而降低傳動(dòng)系的安裝位置以及傳動(dòng)軸萬向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強(qiáng)度，兩端與拳部相接的部分采用方形斷面，而靠近兩端使拳部與中間部分相聯(lián)接的向下彎曲部分則采用兩種斷面逐漸過渡的形狀。中間部分的兩側(cè)還要鍛造出鋼板彈簧支座的加寬文承面。 有的汽車的轉(zhuǎn)向前橋的前梁采用組合式結(jié)構(gòu)，即由其采用無縫鋼管的中間部分與采用模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種組合式前梁適于批量不太大的生產(chǎn)并可省去大型緞造設(shè)備。 轉(zhuǎn)向節(jié) 多用中碳合金鋼模具成整體式結(jié)構(gòu)。有些大型汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)，由于其尺寸過大，也有采用組焊式結(jié)構(gòu)的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊接上去的。 主銷的幾種結(jié)構(gòu)型式如下圖所示，其中比較常用的是 (a)， (b)兩種。 （ a） (b) (c) (d) （ a） 圓柱實(shí)心型 (b) 圓柱空心型 (c) 上，下端為直徑不等的圓柱，中間為錐體的主銷 (d)下部圓柱比上部細(xì)的主銷 圖 3銷結(jié)構(gòu)形式 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承承受 作用于汽車前梁上的重力，為減小摩擦使轉(zhuǎn)向輕便可采用滾動(dòng)軸承，例如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐波子軸承等。也有采用青銅止推墊片的。 主銷上、下軸承承受較大的徑向力，多采用滑動(dòng)軸承，也有采用滾針軸承的結(jié)構(gòu)。后者的效率高，轉(zhuǎn)向阻力小，且可延長(zhǎng)使用壽命。 橋的選擇 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 10 本設(shè)計(jì)為 載貨車的轉(zhuǎn)向前橋，因此應(yīng)該本著耐用經(jīng)濟(jì)的思想進(jìn)行方案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結(jié)構(gòu)上滿足要求的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。 轉(zhuǎn)向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨(dú)立懸架相配合，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但性能比較好，多用于轎車等以載人為 主的高級(jí)車輛。非斷開式又稱整體式，它與非獨(dú)立懸架配合。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力大，這種形式再現(xiàn)在汽車上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開式前橋。 轉(zhuǎn)向前橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷，注銷上下軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套，轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承。前梁采用中間部分為無縫鋼管與兩端拳部組焊的形式。主銷采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)心的圓柱形如上圖 3上做出如下的選擇： 橋的結(jié)構(gòu)形式 本前橋采用非斷開式轉(zhuǎn)向前橋 整車參數(shù) （ 1）前橋結(jié)構(gòu)形式：無縫鋼管的中間部分和模鍛成型的兩端拳形部分組焊而成前橋加叉形轉(zhuǎn)向 節(jié)主銷。 （ 2）轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)型式：整體鍛造式。 （ 3）主銷結(jié)構(gòu)型式：圓柱實(shí)心主銷。 （ 4）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承結(jié)構(gòu)形式：滾動(dòng)軸承 (調(diào)心球軸承 )。 （ 5）主銷軸承結(jié)構(gòu)形式：滾針軸承 （ 6）輪轂軸承結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)瘟邢蛐那蜉S承 （ 7）輪胎螺栓：左側(cè)左旋，右側(cè)右旋 車總布置整車參數(shù)見表 1： 2490*4402N 1G = 4404= 1 汽車總重量 N） 前橋軸載重量1G （ N） 汽車質(zhì)心至前橋中民線距離汽車質(zhì)心至后軸中心線距離軸距 L（ 前輪距B (前鋼板彈簧座中心距 s (輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 11 (24402 850 1345 660 主銷中心距 //B (汽車質(zhì)心高度hg(車輪滾動(dòng)半徑rr(主銷內(nèi)傾角 β 主銷后傾角 ? 前輪外傾角 a 前輪前束（ 1150 840 352 6° 2° 1° 2 4 前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 本車為單橋驅(qū)動(dòng)的兩軸汽車，即前橋?yàn)榍皹?、后橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋，由于整體式車橋較斷開式車橋具有經(jīng)濟(jì)性高、強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維修方便的優(yōu)點(diǎn)，所以，本車決定采用整體式前橋。前橋前橋要求采用鋼管型梁結(jié)構(gòu)，前橋后橋均采用非獨(dú)立懸架形式。 轉(zhuǎn)向前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是計(jì)算前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)村套）、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。繪制計(jì)算用簡(jiǎn)圖時(shí)刻忽略車輪的 定位角，即認(rèn)為主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角均為 0，而左、右轉(zhuǎn)向節(jié)軸線重合且與主銷軸線位于同一側(cè)向垂直平面內(nèi)。 前 橋 在三種工況下的受力分析 前橋的受力及彎矩圖如下： 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 12 圖 4— 1 轉(zhuǎn)向前橋在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的受力分析簡(jiǎn)圖 1 21Z 、 1 1——— 作用在前橋左、右車輪上的鉛直 反力（垂直路面） ?P———— 作用在前橋左、右車輪上的制動(dòng)力（垂直前橋，貼于路面） 1 1——— 作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面） 1G ———— 前橋滿載靜負(fù)荷 (本車為 r ———— 前車輪輪胎滾動(dòng)半徑（本車 352 —— 車輪滿載重心高度（本車 960 B ———— 前輪距（本車 1345 s———— 前橋兩板簧座中心距（本車 660 //B ———— 兩轉(zhuǎn)向節(jié)銷孔中心線與轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸中心線交點(diǎn)間的距離（本車1150 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 13 制動(dòng)時(shí)前輪承受的制動(dòng)力?Z 傳給前橋，使前橋承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。此時(shí)制動(dòng)力?向力 1 1 0。 考慮到制動(dòng)時(shí)汽車質(zhì)量向前前橋的轉(zhuǎn)移，則前輪所承受的地面垂向反力為 1Z ='114 式中： 1G —— 汽車滿 載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷， N； ’1m —— 汽車制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)， 對(duì)轎車和載貨汽車的前橋可取 處取 質(zhì)量分配給前橋 35%。 1Z = ?21 1G 1m =輪所承受的制動(dòng)力 ?? 1式 中： ? —— 輪胎與路面的附著系數(shù)取為 ?P= 由于 1Z 和?兩鋼板彈簧座之間達(dá)最大 值，分別為： 2)2()( 1121 ?????N· (422 1'1212h ???????? ???N· (4式中： 2l — 見圖 4— 1， 其中 1l =2"=2 11501345 ?= 2l = 2s?B = 2 6601345 ? =車輪 (包括輪轂、制動(dòng)器等 )所受的重力， N；取00N； B— 前輪輪距取 B=1345 s— 前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離取為 660 中 1l =2"=2 11501345 ?= 2l =2s?B=2 6601345 ?=型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 14 則 2 6601345)????· ??M=·動(dòng)力?： T=N·中： r — 輪胎的滾動(dòng)半徑取為 352 有 T=52=·梁在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力w?和扭轉(zhuǎn)應(yīng) ? （單位均為 別為： ???? （ 4 式中 : 垂直平面內(nèi)的彎矩； 制動(dòng)力?W — 前梁彎曲截面系數(shù)， W= )(32 33 ?。 在設(shè)計(jì)中為了預(yù)選前 梁 在板簧座處的彎曲截面系數(shù)3，可采用經(jīng)驗(yàn)公式 2200 （ 4 式中， m 為作用在該前 梁 上的簧上質(zhì)量（ l 為車輪中線至板簧座中線間的距離（ ,2200 為系數(shù)（ ）。對(duì)于該種車輛，選 m=74%總m，l=8686 3于圓形截面， W= 32/。則初步預(yù)算出D==70d=50 則 W= )(32 33 ?=12470 3 )-(116D 43 ?? =30999 3 板簧座處彎曲 應(yīng)力 ? 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? （危險(xiǎn)斷面為圓面） 所以將數(shù)值代入（ 5的 ? = ? =輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 15 前梁可采用 45、 3040中碳鋼或中碳合金剛制造，硬度應(yīng)達(dá)到85。 此處采用 40此由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得前橋應(yīng)力的許用值為 ? ? ? ? 。； M P 0M P 5w ?? ?? 經(jīng)校核此工況下符合強(qiáng)度要求。故 D=70 d=50 最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 設(shè)向左側(cè)滑，如汽車高速行駛時(shí)，急速右轉(zhuǎn)彎。 確定側(cè)向滑移附著系數(shù)： 在側(cè)滑的臨界狀態(tài)，橫向反作用力等于離心力離F，并達(dá)到最大值離F=1 , ? ,為保證不橫向翻車，須使 翻滑 ，則有：?，所以 1? <到 1? <840*21345= 1? = 此時(shí)汽車承受最大側(cè)向力時(shí)無縱向力的作用，此時(shí)前 梁 僅受彎矩而沒有轉(zhuǎn)矩。左、右前輪承受的地面 垂直反作用力 1 1橫向側(cè)向反力 1 1不相等，前輪的地面反力（ N）分別 為 1 ）（ ? （ 4 1 ）（ ? （ 4 1 11? ）（ ? （ 4 1 11? ）（ ? （ 4 式中， 1G 為汽車停于水平路面時(shí)的前橋軸荷（ N）； B 為汽車前輪輪距（ g 1 ? 為側(cè)滑附著系數(shù)， 1? = 此時(shí) 右作用。則有： 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 16 7 3 7. 4)4513 8 5 4 0. 71 ????? 8 0 3 . 3)4513 5 4 0 . 781 ????? 502 9. 513 540 . 781 ?????? 513 540 . 781 ?????? 汽車向左側(cè)滑時(shí)，前橋在鉛直面內(nèi)的彎矩圖如 5種工況，由該彎矩圖可見，前 梁 的最大彎矩出現(xiàn)在側(cè)滑方向一側(cè)拳部的主銷孔處，而另一側(cè)出現(xiàn)在板簧座處，可求出 ? （ 4 ? （ 4 代入數(shù)值得： 1M =52=M =52=在這兩處的彎曲應(yīng)力分別為 1? = 12470 ? = ? ? ? 。； M P 0M P 5w ?? ?? 經(jīng)校核此工況下符合強(qiáng)度要求。 過不平路面工況 的前梁應(yīng)力計(jì)算 ： 汽國(guó)越過不平路面時(shí)，因路面不平引起垂直動(dòng)載荷，至使垂直反作用力達(dá)到最大值。此時(shí)僅受彎矩而不受轉(zhuǎn)矩。作用在前梁鉛直面內(nèi)的彎矩 M=212 ?? （ 4 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 17 式中δ ——— 動(dòng)載荷系數(shù)，載貨汽車δ＝ 2． 5。 2*2 4 0* =中 彎曲應(yīng)力 ? =2470 93 ? ? ? 。； M P 0M P 5w ?? ?? 經(jīng)校核此工況下符合強(qiáng)度要求。 向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力 如圖 4— 2 所示，轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面在軸徑為 1d 的輪軸根部即 圖 4— 2 轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的計(jì)算用圖 轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面處于軸徑為 輪軸根部，即剖面 Ⅲ 處。 轉(zhuǎn)向節(jié)采用 40部硬度 85，高頻淬火后表面硬度 5，硬化層深 軸根部的圓角滾壓處理，許用彎曲應(yīng)力為 [? ]=550 制動(dòng)工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 18 轉(zhuǎn)向節(jié)在Ⅲ剖面處的軸徑僅受垂向彎矩制動(dòng)力矩不經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞而直接由制動(dòng)底板傳給在轉(zhuǎn)向節(jié)上的安裝平面，這時(shí) 可按公式 （ 4（ 4算其需要以 即 w1 )? w1 ]* 4 3'11313 l??? ??? （ 4 式中： 1d — 轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑取為 45l=30[w?]=550 剖面Ⅲ處的合成彎曲應(yīng)力 ? 為 ? = W （ 4 代入數(shù)值得 30)9 0 05 2 0 5( ???·?M =115299 N·= 31 所以 ? =[w?]=550合要求 汽車側(cè)滑工況下得轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 在汽車發(fā)生側(cè) 滑時(shí)，左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面 Ⅲ -Ⅲ處得彎矩是不等的，可分別按下式求得： ???????（ 4 ???????（ 4 左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面處得彎曲應(yīng)力為 31 ?? ??????? (4輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 19 31 ?? ??????? （ 4 代入數(shù)值得 35*0 . 1352*5 0 2 9 . 3 7 3 7 . 4?? =5*0 . 1352*52230*8 0 3 . 3 ??? =于 [w?]=550合要求。 銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 在制動(dòng)和側(cè)滑工況下，在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套的中點(diǎn)，即與輪軸中心線相距分別為 c、 d 的兩點(diǎn)處， 在側(cè)向平面 (圖 5— 2(b))和縱向平面 (圖 5— 2(c))內(nèi) ，對(duì)主銷作用有垂直其軸線方向的力。 制動(dòng)工況下 地面對(duì)前輪的垂向支承反力 位于通過主銷軸線的側(cè)向平面內(nèi)并在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)處垂直的作用于主銷的力 N)所形成的力偶矩 （ 所平衡 (見圖 5— 2(b))，故有 ）（ dc 1? （ 4 式中 1l 取 c 取 58d 取 65 則 制動(dòng)力矩 P? Q（ c+d）所平衡（如圖 5— 2(c)），故有 ? ）（）（ dc rP ?? ?? N （ 4 代入數(shù)值得?作用于主銷的制動(dòng)力 P?則在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力平衡 (見圖 5— 2(c))，且有 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 20 ）（ dc （ 4 ）（ dc （ 4 由前橋的俯視圖（如圖）可知，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力 N=51 4 式中55l=155入數(shù)值得2031N N= 如將 需對(duì)主銷作用一側(cè)向力矩 N 如圖）。力矩 N 位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷的力偶矩 ）（ ?所平衡，故有 （ 4 代入數(shù)值得 （ 6558 80*力 Q、有 ?（ 4 （ 4 代入數(shù)值得 ?1610 N 圖可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷的合力?Q 分別為 ?Q= 2Q(Q) ???? ???（ 4 1Q = 2Q(Q) ?? ???? （ 4 由以上兩式可見，在汽車制動(dòng)工況下，主銷的最大載荷發(fā)生在轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套的中點(diǎn)處，其值為 1Q = (?Q= 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 21 在汽車側(cè)滑工況下 汽車發(fā)生側(cè)滑時(shí)，僅有在側(cè)向平面內(nèi)起作用的力和力矩，且作用于左、右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷的力 不相等的。他們可分別按下式求得：]dc)r-(l)12Q L ）（）（ ????? ?? （ 4 ]dc)r(l)12Q R ）（）（ ??????? ?? (4式中： 1 1——— 汽車前橋左、右車輪上承受的地面垂向反作用力（垂直路面） N； 1l ———— 輪胎中心線至主銷軸線的距離 ( r ———— 前輪輪胎滾動(dòng)半徑（本車 352 1 1——— 作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面），N； c、 d———— 見圖 4G ———— 前橋滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷 (本車為 表 1)； —— 車輪滿載重心高度（本車 840表 1）； B ———— 前輪距（本車 1345表 1）； 1? ———— 輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取 1? = 取 ， 中最大的作為主銷的計(jì)算載 荷算主銷在前橋拳部下端面處的彎曲應(yīng)力w?和剪切應(yīng)力s?。代入數(shù)值得 以w?=30 （ 4 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 22 s?=20 （ 4 式中： — — 主銷直徑，取 25 h———— 轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前橋拳部下端面的距離，見圖 4 30 此時(shí)求得w?=295 s?=32銷的許用彎曲應(yīng)力為 [w?]=500用剪切應(yīng)力 [s?]=100 主銷采用 202020低碳合金鋼制造，滲碳淬火，滲碳層深 56~0 經(jīng)校核符合強(qiáng)度要求。 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力c?為 c?=0 （ 4 式中： l———— 襯套長(zhǎng) 30 —— 計(jì)算載荷，取右左 ，， —— 主銷直徑， 25圖；銷的長(zhǎng)度 50~200 此時(shí)求得c?=21 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的許用擠壓應(yīng)力 [c?]=50校核符合強(qiáng)度要求。 在靜載荷下，上式的計(jì)算載荷取 ）（）（ 111???? （ 4 式中： c， d， ——— 見式（ 4式（ 4其下的說明及圖 4時(shí) [ c? ]? 15入數(shù)值求得385N，則 c? =校核符合要求。 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算 力軸承的計(jì)算 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 23 對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，取汽車以等速a?=40km/h、沿半徑 R=5020km/h、沿半徑 R=12 如果汽車向右轉(zhuǎn)彎，則其前外輪即前左輪的地面垂向反力 1Z 增大。 汽車的前橋側(cè)滑條件為 1P = ??? 1 1111 ? ? （ 4 式中： 1P ———— 前橋所受的側(cè)向力， N； 1m ———— 汽車滿載時(shí)的整車質(zhì)量分配給前橋的部分； R———— 汽車轉(zhuǎn)彎半徑， a?———— 汽車行駛 速度， mm/s； G———— 重力加速度， 2 1 1——— 作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面） N； 1? ———— 輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)； 1G ———— 前橋滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷 (本車為 由上式得： 1? = 將此式代入（ 4得 1 )])(G 2? （ 4 將上述計(jì)算工況的a?、 2并設(shè)有 1 =G 可近似的認(rèn)為推力軸承的軸向載荷 于上述前外輪的地面垂向反力， 即有 G （ 4 則 338N 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 24 0P=（ C（ 4 鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對(duì)轉(zhuǎn)角不大及軸承滾道圈破壞帶來的危險(xiǎn)性，根據(jù) 1d =45d=45軸承的選擇按其靜承載容量r 進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載荷 r 0 ?? 》 故此調(diào)心軸承滿足要求。所選取的軸承尺寸為 d=45D=85承型號(hào)為 1209 轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計(jì)算 當(dāng)采用青銅止推墊片代替轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的時(shí)候，在汽車滿載的情況下，止推墊片的靜載荷可取為： 1G /2 （ 4 時(shí)止推墊片的擠壓應(yīng)力為 c?=）（ 22 a 4 ??（ 4 式中： d、 D———— 止推墊片的內(nèi)、外徑。 d=45D=55mm。c?= 通常取 [c?]? 30校核符合要求。 輞的尺寸計(jì)算 根據(jù)輪胎的型號(hào) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知輪輞的型號(hào)為 得輪輞直徑D=466下表可得輪輞的各個(gè)尺寸： 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 25 A=114B=12 G=20另外球 頭銷頭部的直徑選擇可依據(jù)如下 許用接觸應(yīng)力為 [j?]? 25~30頭銷用合金結(jié)構(gòu)鋼 12150液體碳氮共滲鋼 3535造。 設(shè)計(jì)初期，球頭直徑 d 可根據(jù)表中推薦的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。 表 4 球頭直徑 球頭直徑 /向輪負(fù)荷 /N 球頭直徑 /向輪負(fù)荷 /N 20 到 6000 35 24000~34000 22 6000~9000 40 34000~49000 25 9000~12500 45 49000~70000 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設(shè)計(jì) 26 27 12500~16000 50 70000~100000 30 16000~24000 根據(jù)前輪載荷取球 頭直徑 d=22 5 結(jié)論 三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，這三個(gè)月的時(shí)間，是我大學(xué)成長(zhǎng)的一個(gè)飛躍。在這期間，我不斷的汲取知識(shí)，消化知識(shí)。設(shè)計(jì)過程中，我經(jīng)常遇到這樣那樣的困難，這也讓我發(fā)現(xiàn)自己理論知識(shí)的貧瘠和理論聯(lián)系實(shí)踐能力的匱乏。雖然如此，我還是滿懷信心和斗志