《貨車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)終》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《貨車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)終（54頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、貨車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)終 作者： 日期: 貨車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì) 摘要 隨著汽車行業(yè)的發(fā)展隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，作為汽車的關(guān)鍵零部件的轉(zhuǎn)向橋也 得到了相應(yīng)的發(fā)展，基本以形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。而且隨著生產(chǎn)水平 的發(fā)展，汽車的行駛速度不斷提高，人們對(duì)汽車的性能要求也越來越高，如何保證 既要具有較高的行駛速度乂要具有良好的轉(zhuǎn)向性能,就成了必須要解決的問題。 本次設(shè)計(jì)為載重汽車的轉(zhuǎn)向橋，此橋需要適應(yīng)在不同的路況，不同的速度下使 汽車保持穩(wěn)定的行駛，并且使貨車轉(zhuǎn)向橋具有良好的穩(wěn)定性和靈敬性。文中介紹了 轉(zhuǎn)向橋的概念，用途，總體布局，通過對(duì)前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向梯形、主銷等零件的 尺寸和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，選擇合

2、適的材料，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度的校核，以保證所本次設(shè)計(jì)的 轉(zhuǎn)向橋符合汽車道路行駛要求。 關(guān)鍵i司：轉(zhuǎn)向橋;前梁;主銷；定位參數(shù) The D e sign of Steerin g Axle T r uck Abs t ract With the dev e 1 o pm e nt o f t he a utomo t ive i n d ust r y, a s a k ey componen t of th e s t e e ring a xle car has a 1 so b e en a c o r r e s p o n ding developme nt, b a s ic t

3、 o the fo r m a t ion o f a specializ e d, s e r i es p r od u ctio n of the s i tu a ti o n . And with the d evel o pme n t o f t he p roducti o n level? t h e trave 1 sp e e d car c o n t i nuesto i mpr o ve, p e op 1 e on t he c a rs per f o rmance requ i rements are a 1 s o i ncre a sin g , ho

4、 w t o ens u r e that i t i s neces s a r y to have a high e r travel s p e e d a nd also has goo d s t ee r i n g pe r formance, i t becomes n ec e ss a r y to s olve t he pro blem. T he de s i g n f or the tr u ck' s stee ring a x 1 e , this b ridge n e eds to adapt t o dif f e r en t road c o

5、 nd i tions, di f fe r e nt s pe e d s m a k i ng t h e car stable under trav e 1, and the s t e erin g axle tnjck has go o d st a bility and s e nsitivity. This pape r intr o duce s the conce p t of steering a x le, use, o verall lay o ut, t h rou g h the fr o nt axle, ste e ring k n uck 1 e s,

6、steering the size an d s t r uctu r e of t he trapez o id, k i n gpin and o t her pa r ts of th e d esi g n, s e lection o f s u itable m a t erials, an d it s s t re n g th a nd the order e nsu r e t h at the d e s ig n o f th e s teer in g a xl e in 1 i ne wit h the requi r ement s of automobile

7、roads. Key w o rds： in i t i a I velo c it y me t hod; gas emis s ion r a t e; m i n e p a n el 摘要 Abs t ra c tP 第一章緒論 1 1.1汽車轉(zhuǎn)向橋的概述 1.2轉(zhuǎn)向橋的研究意義 1 1?3轉(zhuǎn)向橋的發(fā)展背景 2 13. 1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)的發(fā)展歷史 2 1. 3. 2我國(guó)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展2。 1.4轉(zhuǎn)向橋的分類與基本結(jié)構(gòu) 3 1 .5典型車型前橋總成結(jié)構(gòu)3。 第二章轉(zhuǎn)向橋的零件分析。5 2.1前梁5。 2. 2轉(zhuǎn)向節(jié)6。 2. 3轉(zhuǎn)向梯形 6 2.3.1整體式

8、轉(zhuǎn)向梯形6。 2.3. 2斷開式轉(zhuǎn)向梯形 7 2. 4主銷9。 2. 5轉(zhuǎn)向節(jié)臂9。 2.6輪轂組合。9 2 .7軸承1。0 2.7. 1輪轂軸承 I 0 2.7.2轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承 1 0 2. 7.3主銷軸承20 2.8轉(zhuǎn)【句拉桿總成 1 0 2. 8.1轉(zhuǎn)向球頭 2.8.2轉(zhuǎn)向直拉桿 I 1 2 .8. 3轉(zhuǎn)向橫拉木Tp 1 1 2. 9前輪擺振的機(jī)理。1 1 2.9. 1自激擺振 11 2. 9 .2受迫擺振。1 2 第三章轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 3 .1轉(zhuǎn)向從東橋的主要零件尺寸的確定13。 3.1 .1參考車型制動(dòng)系相關(guān)主要參數(shù)數(shù)值13。 3.1.

9、2實(shí)際參數(shù)13。 3.2轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋主要零件的校核 14 3.2.1前梁在制動(dòng)工況與側(cè)滑工況下的校核。1 4 322轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算18、 3.2.3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 20 3 2 4轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的計(jì)算 22 第四章轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)。2 4 4.1轉(zhuǎn)向梯形的理論特性2牛 4.2轉(zhuǎn)向梯形的布置。25 4 .3轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)尺寸的初步確定25。 4.4轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)中應(yīng)說明的兒個(gè)問題2? 4. 5阿克曼式轉(zhuǎn)向角26。 4 .6球頭銷27。 第五章 轉(zhuǎn)向車輪的定位 28 5.1主銷后傾角2。8 5. 2主銷內(nèi)傾角 28 5.3前輪

10、外傾角 29 5.4前輪前束2。9 5. 5拆卸、安裝及調(diào)整。29 5. 5. 1總成的拆卸。2 9 5.5. 2總成的裝配33 5.5.3車橋的調(diào)整3。0 第六章轉(zhuǎn)向橋?qū)嶒?yàn) 32 6.1整車道路試驗(yàn)及使用實(shí)驗(yàn) 3 2 6.2臺(tái)架實(shí)驗(yàn) 32 6. 3靜扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn) 3 2 總結(jié) 3 3 參考文獻(xiàn)。3 4 致謝 35 第一章緒論 隨著高速公路的迅速發(fā)展和車速的提高以及車流密度的日益增大，人們對(duì)行車安全 也更加的重視，因此對(duì)車橋的設(shè)計(jì)也提岀了更高的要求。轉(zhuǎn)向橋的作用是傳遞車架與車 輪之間各方向的作用力及其力矩，直接影響著轉(zhuǎn)向系的操縱性與靈活性，對(duì)行車安全有 著重要的影響。

11、 1.1汽車轉(zhuǎn)向橋的概述 前橋一般位于汽車的前部，也稱轉(zhuǎn)向橋或從動(dòng)橋。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、前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)襯套、主銷上下軸承、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承、 輪轂等零部件。前橋通過車架與懸架連接八支撐著汽車大部分重量，并將汽車的牽引力或 制動(dòng)力，以及側(cè)向力經(jīng)懸架傳給車架。轉(zhuǎn)向橋是利用車橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪可以偏轉(zhuǎn)一 定角度以實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。前橋除常承受垂直載荷外，還承受縱向力和側(cè)向力以及這些 力所引起的力矩。 為使汽車在行駛中具有較好的直線行駛能力，前橋應(yīng)滿足下列要求： (1)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)正確的車輪定位'

12、使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。前輪定位 包括主銷內(nèi)傾，主銷后傾，前輪外傾和前輪前束。 (3 )足夠的剛度，使受力后變形要小，保證主銷和轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度保持不 變。 (4) 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。 (5) 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。 (6) 前橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能小，以減少非簧載質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。 1.2轉(zhuǎn)向橋的研究意義 改革開放以來，我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關(guān)鍵部件的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相 應(yīng)的發(fā)展，基本形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。而作為汽車轉(zhuǎn)向系的重要部

13、件的轉(zhuǎn) 向橋，在汽車系統(tǒng)中占有重要地位，因而它的發(fā)展同時(shí)也反映了汽車工業(yè)的發(fā)展。而且 隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大，為保證人身和車輛的安全，必須為汽車配 備十分可靠的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中通過優(yōu)化零件設(shè)計(jì)，使用合適的材料，提高轉(zhuǎn)向橋的 經(jīng)濟(jì)性與靈敬性，保證汽車行駛的安全性能。 1 . 3轉(zhuǎn)向橋的發(fā)展背景 1.3. 1轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)的發(fā)展歷史 回顧汽車前橋的發(fā)展歷史。100多年前，汽車剛剛誕生初期，其轉(zhuǎn)向操縱是仿照馬車 和自行車的轉(zhuǎn)向方式，即用一個(gè)操縱桿或手柄來使前輪偏轉(zhuǎn),以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。山于操縱費(fèi)力 且不可靠，導(dǎo)致時(shí)常發(fā)生車毀人亡的事故。 笫一輛不用馬匹來拉的四輪車面世時(shí)，它已經(jīng)把前橋

14、和前輪組成了一個(gè)總成。該總 成安裝在樞軸上，可以繞前橋中心的一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，利用一個(gè)桿柱，連接前橋的中點(diǎn)，通 過地板注上延伸，方向盤就緊固在桿柱上端，以此操縱汽車。這種裝置在汽車車速不超 過馬車的速度時(shí)’還是很好使用的，但出車速提高后,駕駛員就要求提高轉(zhuǎn)向的準(zhǔn)確性， 以減少輪胎的磨損，提高輪胎的使用壽命。 18 17年，德國(guó)人林肯斯潘杰提出類似于現(xiàn)代汽車、將前輪用轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁連接的 方式（即改進(jìn)轉(zhuǎn)向器的想法）。他研制了一種允許汽車前輪在主軸上獨(dú)立回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，這 就是把車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)連接起來，轉(zhuǎn)向節(jié)乂用可轉(zhuǎn)動(dòng)的銷軸與前軸連接，從而發(fā)明了現(xiàn)代轉(zhuǎn) 向梯形機(jī)構(gòu)，并在第二年將在英國(guó)獲得的專利權(quán)轉(zhuǎn)讓給出版商，

15、即英籍德國(guó)人阿克曼。阿 克曼向英國(guó)專利局申請(qǐng)“平行連桿式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)”專利?，F(xiàn)在人們常將轉(zhuǎn)向梯形的特性關(guān) 系式cot a-cotP=K /L稱為阿克曼公式。林肯斯潘杰原理被年輕的汽車工業(yè)所采用, 但可憐的他并未得到過任何榮譽(yù)。而魯?shù)罓柗?阿克曼是一個(gè)書商和出版商，他根本不 知道什么叫轉(zhuǎn)向節(jié)，是一個(gè)與汽車毫不相干的人。林肯斯潘杰把他在英國(guó)威爾士的發(fā)明 權(quán)給了他，因而阿克曼就成了名。另外一個(gè)為發(fā)展現(xiàn)代轉(zhuǎn)向器做出重大貢獻(xiàn)而從未獲得 過任何榮譽(yù)的人是杰特，他是法國(guó)四輪馬車的制造商。1878年，他發(fā)明了第一個(gè)平行 四邊形轉(zhuǎn)向聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但他當(dāng)時(shí)沒有稱它為這個(gè)名稱。 杰特的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，可以把轉(zhuǎn)向中心點(diǎn)移向兩側(cè)/

16、也把一根桿子與帶有兩個(gè)連接臂的 轉(zhuǎn)向節(jié)相連。今日稱此桿子為橫拉桿'而把這兩個(gè)連接塊稱為轉(zhuǎn)向臂和隨動(dòng)臂。杰特把 轉(zhuǎn)向往的一端與轉(zhuǎn)向臂連接，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向柱時(shí)，通過轉(zhuǎn)向臂和從動(dòng)臂、橫拉桿和車輪軸 就可以轉(zhuǎn)動(dòng)車輪。1 8 57年，英國(guó)的達(dá)吉思蒸汽汽車是笫一次采用方向盤的機(jī)動(dòng)車輛。1 8 7 2年蘇格蘭的查理士 ?魯?shù)婪虻谝粋€(gè)把方向盤裝到煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)車輛上。從前，想把 方向盤裝到車輛上的多次嘗試均未得到認(rèn)可。 上世紀(jì)20年代中期，汽車主產(chǎn)者討論了把驅(qū)動(dòng)作用從后輪移到前輪是否更好些的問 題。19 34年3月24日,安徳烈?雪鐵龍成功制造了一種新型的汽車，一款名叫7A的 前驅(qū)動(dòng)汽車問世。前輪驅(qū)動(dòng)、無底盤的車身

17、結(jié)構(gòu)、通過扭桿實(shí)現(xiàn)單輪減振以及液壓制動(dòng) 等等，這些都曾有人采用過的，但從未有人把這些集中在一輛汽車上，并且是成批生產(chǎn) 的。受雪鐵龍委托的安徳烈?勒費(fèi)弗爾及其助手莫里斯?圣蒂拉創(chuàng)造的這種汽車，其設(shè) 計(jì)方案即使在7 0多年后的今天也沒有過時(shí)。 1. 3.2我國(guó)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展 我國(guó)汽車在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下無論 在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界 先進(jìn)水平相比，差距仍很大。 直到近年來，中國(guó)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，居民收入的持續(xù)增長(zhǎng)以及擴(kuò)大內(nèi)需、拉動(dòng)消 費(fèi)的財(cái)政政策，特別是在中國(guó)加入WTO以后，汽車關(guān)稅不斷下調(diào)，國(guó)外知名

18、的汽車巨頭 也瞄準(zhǔn)了中國(guó)這個(gè)巨大的市場(chǎng)，陸續(xù)在華投資設(shè)廠，越來越多款式新穎、乘坐舒適安全的 汽車隨之進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，加速了轎車進(jìn)入家庭的步伐。中國(guó)人被壓抑以久的購(gòu)買熱情得 以釋放，汽車市場(chǎng)出現(xiàn)井噴行情,業(yè)界普遍認(rèn)為2 0 0 3年是中國(guó)汽車正式進(jìn)入家庭的元 年。這兩年來我國(guó)汽車的銷量，特別是轎車的銷量取得了大幅增長(zhǎng)，有些產(chǎn)品如雅閣、 波羅等還供不應(yīng)求，其至有的還岀現(xiàn)需要“加價(jià)”才能購(gòu)買的情況。中國(guó)汽車市場(chǎng)火爆 的局面也似乎預(yù)示著中國(guó)汽車工業(yè)迎來了真正發(fā)展的春天。 隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(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)行和舒適性也越來越重視，因而對(duì)汽車車

19、橋的設(shè)計(jì)也提出了更 髙的要求。汽車工業(yè)作為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其前景非常廣闊。而且我國(guó)的汽車 車橋行業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了一定的規(guī)模市場(chǎng)。中、輕型貨車的轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)在市場(chǎng)上 已成為通用的成熟技術(shù)，也有非常完備的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的零件產(chǎn)品'短期內(nèi)不會(huì)有較大 的創(chuàng)新改革，重型貨車山于其載重量的因素，需要更好的轉(zhuǎn)向性能和更穩(wěn)定的行駛能力, 國(guó)內(nèi)的許多廠家和研究機(jī)構(gòu)將研究重點(diǎn)放在雙前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)。雖然U前我國(guó)汽車 車橋技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)還有較大的差距，但是隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)汽車車橋行業(yè) 將會(huì)有更大的進(jìn)步。 1?4轉(zhuǎn)向橋的分類與基本結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)向橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同，可分為非斷開式和斷開

20、式兩類。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)乂是前橋時(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。 根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋乂可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋四種 類型。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動(dòng)橋。一般汽車多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，而以后橋和 中、后兩橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋。越野汽車的前橋則為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。山于本車采用非獨(dú)立懸架系統(tǒng), 所以采用非斷開式轉(zhuǎn)向橋。本車為發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)，故前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向從動(dòng)橋。 非斷開式轉(zhuǎn)向橋主要山前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷等組成。轉(zhuǎn)向節(jié)利用主銷與前軸狡 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L

21、I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)向直拉桿相聯(lián)；而左、右轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處則裝有與轉(zhuǎn)向橫拉 桿聯(lián)接的轉(zhuǎn)向梯形臂。有的將轉(zhuǎn)向節(jié)臂與轉(zhuǎn)向梯形臂聯(lián)成一體并安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處 以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。制動(dòng)底板緊固在轉(zhuǎn)向節(jié)的凸緣面上。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)下耳與前梁部之間可裝滾子推力軸承, 在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與前軸拳部之間裝有調(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)。 1 .5典型車型前橋總成結(jié)構(gòu) (1)微型汽車前軸 微型汽車前懸架普遍采用了獨(dú)立懸架的結(jié)構(gòu)。前軸的載荷相對(duì)較小，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn) 單。微型汽車前軸

22、一般多為斷開式活動(dòng)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)川I前軸本體，左右橫擺臂，加強(qiáng)桿 臂等組成。 ⑵轎車前橋 轎車前橋采用麥弗遜式懸架。它承擔(dān)著驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向的雙重功能，懸架上端與車身相 連，下端與車輪軸承殼體相連，車輪的外傾是通過懸架與軸承殼體的連接螺栓來調(diào)整的, 副車架利用彈性件通過控制臂，球狡與懸掛相連，提高了行駛的穩(wěn)定性和乘坐的舒適性。 ⑶越野車前橋 越野汽車的前橋負(fù)有轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)兩種任務(wù)，故稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。它和一般驅(qū)動(dòng)橋一 樣，具有主傳動(dòng)器、差速器和半軸。不同之處是川I于轉(zhuǎn)向的需要，半軸被分為內(nèi)，外 兩段而用萬向節(jié)連接起來，同時(shí)主銷也因而做成上下兩段。 (4)載重汽車前軸 載重汽車前軸采用工字形斷面主要

23、用以提高前軸的抗彎強(qiáng)度。上部有二處加寬平面, 用以支承鋼板彈簧。前軸兩端各有一個(gè)拳形部分，其中有通孔，作為裝轉(zhuǎn)向節(jié)主銷只用。 主銷與左右轉(zhuǎn)向節(jié)狡接，用帶有螺紋的楔形鎖銷橫穿過與主銷孔垂直通孔，靠鎖銷楔面 將主銷固定在前軸孔內(nèi)，使它不能轉(zhuǎn)動(dòng)。 第二章轉(zhuǎn)向橋的零件分析 本章主要介紹轉(zhuǎn)向橋的主要零部件的作用、構(gòu)成以及各零部件之間的連接關(guān)系。 2.1前梁 前梁的主要起承載作用，它上面不僅承擔(dān)著整個(gè)車頭的全部重量，還要承載車廂部 位分配過來的部分重量，并將這些重量經(jīng)前軸兩端傳遞給車頭部?jī)蛇叺能囕?。前梁是?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

24、，其較長(zhǎng)的中間部分采用工字形斷面并相對(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，而幕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支承 面。其主要涉及參數(shù)有板簧中心距、主銷中心距、前軸落差、及板簧座截面尺寸及主銷 傾角。 前軸有工字梁前軸，其形狀復(fù)朵，截面起伏較大，特別是彈簧座、工字梁部位具有 深而窄的截面，是一種難鍛造的軸類零件;有鋼板拼焊成管狀的前軸梁；還有采用熱擠壓 技術(shù)制造一體式無縫鋼管前軸梁成型工藝，其包括七道工序，下

25、料、增厚、推方、徹實(shí). 壓頸脖、整體成型、熱處理。優(yōu)點(diǎn)是輕量化、 承載強(qiáng).成型簡(jiǎn)單;不足是材料多次加 熱，材料晶粒粗大'影響材料機(jī)械性能，U前受到無縫鋼管剛度限制,5 t的一體式無縫 鋼管前軸梁暫時(shí)制造不出來。 圖2-1 一體式無縫鋼管成型的前軸梁三維視圖 本次設(shè)計(jì)所采用轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋，其采用無縫鋼管的中間部分與采用鍛模成型的兩端拳 形部分組焊而成。與傳統(tǒng)工字梁比較，等截面面積的空心梁截面模量要大于等截面面積 的丄字梁截面模量,因此理論上等強(qiáng)度的空心梁重量要低于丄字梁，或者等重量的空心 梁強(qiáng)度要優(yōu)于工字梁。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大減少了從動(dòng)轉(zhuǎn)向橋的質(zhì)量，提高了汽車 的行駛平順性，而且運(yùn)行

26、成本更低，有效載荷增加，使撓度最小化，抗扭強(qiáng)度提高，使 用壽命延長(zhǎng)。但焊接式空心梁的缺點(diǎn)是對(duì)焊接的質(zhì)量控制難度、成本均較高。 2. 2轉(zhuǎn)向節(jié) 轉(zhuǎn)向節(jié)熟稱羊角，是前橋上主要的轉(zhuǎn)向件。 轉(zhuǎn)向節(jié)是一個(gè)義形部件,上下兩義制有 同軸銷孔，通過主銷與前梁拳部相連，使前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)一定角度而使汽車轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn) 向節(jié)用中碳合金鋼模級(jí)成整體式結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁組裝后構(gòu)成較鏈裝置，利用該較鏈 裝置使車輪可以偏轉(zhuǎn)一定角度,從而實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向行駛。轉(zhuǎn)向節(jié)是車輪和方向盤之間 的聯(lián)系紐帶,通過方向盤的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)連桿，即開始調(diào)整車輪的高度，而車輪通過兩個(gè) 軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)配合，使他們連接在一起。轉(zhuǎn)向節(jié)錐孔與轉(zhuǎn)向節(jié)臂配合，并

27、和轉(zhuǎn)向橫拉桿 連接。轉(zhuǎn)向節(jié)法蘭面通過四個(gè)螺釘和制動(dòng)盤連接在一起。轉(zhuǎn)向節(jié)的功用是承受汽車前部 載荷，支承并帶動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向。在汽車的行駛狀態(tài)下受到多變的沖擊載荷。 轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)形式按節(jié)體和輪軸的組合方式，分為整體式和分開式兩種。整體式轉(zhuǎn) 向節(jié)是節(jié)體和輪軸合為一個(gè)整體,其毛坯一般釆用鍛造成型。分開式轉(zhuǎn)向節(jié)是節(jié)體和輪 軸分成兩件。輪軸釆用棒形坯料，節(jié)體毛坯為鍛造或鑄造成型,分別加工后再壓配成一體。 整體式主要用于商用車（貨車），分開式主要用于乘用車（轎車）。 轉(zhuǎn)向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性，可分為剛性轉(zhuǎn)向節(jié)和撓性轉(zhuǎn)向節(jié)。剛性轉(zhuǎn)向 節(jié)是黑零件的狡鏈?zhǔn)竭B接傳遞動(dòng)力的,可分成不等速轉(zhuǎn)向節(jié)（如十字軸式）、

28、準(zhǔn)等速轉(zhuǎn)向 節(jié)（如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式等）和等速轉(zhuǎn)向節(jié)（如球義式、球籠式等）。撓性轉(zhuǎn)向 節(jié)是靠彈性零件傳遞動(dòng)力的，具有緩沖減振作用。 不等速轉(zhuǎn)向節(jié)是指轉(zhuǎn)向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時(shí)，輸出軸和輸入軸之間以變化的 瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)，但平均角速度比為1的轉(zhuǎn)向節(jié)。準(zhǔn)等速轉(zhuǎn)向節(jié)是指在設(shè)計(jì)角度 下丄作時(shí)以等于1的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng),而在其它角度下工作時(shí)瞬時(shí)角速度比近似 等于1的轉(zhuǎn)向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于I的瞬時(shí)角速度比傳遞運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向節(jié)，稱之為 等速轉(zhuǎn)向節(jié)。 本次釆用傳統(tǒng)類型的轉(zhuǎn)向節(jié)，包括三部分“軸一盤■義J釆用模鍛中的臥鍛方式（鍛 壓力與軸的軸線方向垂直），可獲得較高的力學(xué)性能。 2.3轉(zhuǎn)

29、向梯形 轉(zhuǎn)向梯形可分為整體式和斷開式,選擇整體式或斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案與懸架釆用何 種方案有關(guān)。無論采用哪一種方案，都必須正確選擇轉(zhuǎn)向梯形參數(shù)，做到汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)/呆證 全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運(yùn)動(dòng)的車輪，作無滑動(dòng)的純滾動(dòng)。 同時(shí)，為達(dá)到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑,轉(zhuǎn)向輪應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)角。山于轎車、輕 型越野車、輕型客車的前軸普遍采用獨(dú)立懸架，因此斷開式轉(zhuǎn)向梯形在這些汽車上得到 廣泛應(yīng)用。而貨車、大客車采用整體式前軸占得比例居多,故采用整體式轉(zhuǎn)向梯形的比 例也相應(yīng)占大多數(shù)。 2.3. 1整體式轉(zhuǎn)向梯形 整體式轉(zhuǎn)向梯形是山轉(zhuǎn)向橫拉桿I,轉(zhuǎn)向梯形臂2和汽車前軸3組成，如圖1?

30、1所 示。圖1-1中梯形臂呈收縮狀向后延伸。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整前束容易，制 造成本低；主要缺點(diǎn)是一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動(dòng)時(shí)，會(huì)影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。 G_ZD C__ZJ s 圖2-2整體式轉(zhuǎn)向梯形 1—轉(zhuǎn)向橫拉桿2—轉(zhuǎn)向梯形臂3—前軸 當(dāng)汽車前懸架采用非獨(dú)立懸架時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用整體式轉(zhuǎn)向梯形。整體式轉(zhuǎn)向梯形的橫 拉桿可位于前軸后或前軸前(稱為前置梯形)O對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)位置低或前輪驅(qū)動(dòng)汽車，常采 用前置梯形。前置梯形的梯形臂必須向前外側(cè)方向延伸，因而會(huì)與車輪或制動(dòng)底板發(fā)生 干涉，所以在布置上有困難。為了保護(hù)橫拉桿免遭路面不平物的損傷，橫拉桿的位置應(yīng) 盡可能布置得高些,至少不低于前軸高

31、度。 2.3.2斷開式轉(zhuǎn)向梯形 轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿做成斷開的，稱之為斷開式轉(zhuǎn)向梯形。斷開式轉(zhuǎn)向梯形有對(duì)稱桿 式、中間臂式、齒輪齒條拉桿式等兒種方案。斷開式轉(zhuǎn)向梯形的主要優(yōu)點(diǎn)是它與前輪采 用獨(dú)立懸架相配合，能夠保證一側(cè)車輪上.下跳動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響另一側(cè)車輪;與整體式轉(zhuǎn) 向梯形比較，山于桿系、球頭增多，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，并且調(diào)整前束比較困難。 (1)中心臂式轉(zhuǎn)向梯形，如圖2-3. 中心臂式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在汽車的縱向?qū)ΨQ平面附近布置有繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的 中心臂，中心臂的一端與左、右橫拉桿相連轉(zhuǎn)向搖臂也經(jīng)轉(zhuǎn)向拉桿與中心臂相連。當(dāng)轉(zhuǎn) 向搖臂擺動(dòng)時(shí)經(jīng)轉(zhuǎn)向拉桿帶動(dòng)中心臂轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而牽動(dòng)左、右橫拉桿

32、,使左、右輪偏轉(zhuǎn)，實(shí) 現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 圖2-3中心臂式轉(zhuǎn)向梯形 1-齒條；2—橫拉桿：3-梯形臂 (2 )對(duì)稱桿式轉(zhuǎn)向梯形，如圖2-4. 對(duì)稱桿式轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，固定在轉(zhuǎn)向節(jié)的左右梯形臂經(jīng)各自球頭銷與橫拉桿 連接。兩橫拉桿端部分別與轉(zhuǎn)向搖臂和過渡臂連接。當(dāng)搖臂擺動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)中間桿同時(shí)推 拉兩個(gè)橫拉桿，是轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 圖2-4對(duì)稱桿式轉(zhuǎn)向梯形 1-梯形臂；2-橫拉桿：3中間桿：4 一過渡臂;5轉(zhuǎn)向搖臂 (3)齒輪齒條拉桿式轉(zhuǎn)向梯形，如圖2-5? 齒輪齒條拉桿式轉(zhuǎn)向梯形的特點(diǎn)是，將齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器橫置在汽車上，經(jīng)齒條兩 端的球頭或中間部位與左右橫拉桿連接。當(dāng)齒條移動(dòng)時(shí)

33、，推動(dòng)或拉動(dòng)橫拉桿，使轉(zhuǎn)向輪 偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 圖2. 5 齒輪齒條拉桿式轉(zhuǎn)向梯形 2.4主銷 主銷是傳統(tǒng)汽車上轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向時(shí)的回轉(zhuǎn)中心，是一根較粗的銷軸。他是影響整車性 能的重要零部件。它將轉(zhuǎn)向節(jié)和前梁較接在一起，以實(shí)現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。主銷上有止動(dòng)槽, 鎖栓通過止動(dòng)槽將主銷固定在前軸的主銷孔內(nèi)，使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)也不能軸向移動(dòng)。 主銷的兒種結(jié)構(gòu)型式如圖2-1所示，本次設(shè)計(jì)采用(3)型主銷。 (a ) (b) (d) 圖2-6主銷結(jié)構(gòu)形式 (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 2.5轉(zhuǎn)向節(jié)

34、臂 整體式前軸幕近轉(zhuǎn)向盤一側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)上有兩個(gè)臂，分別于縱拉桿和橫拉桿相連，另 一側(cè)的轉(zhuǎn)向節(jié)上只有一個(gè)通過橫拉桿連接的節(jié)臂。 轉(zhuǎn)向節(jié)臂在轉(zhuǎn)向節(jié)上的連接方式主要是通過1/8?1/10的錐面和鍵連接，其連接牢 靠，不易松動(dòng)，但轉(zhuǎn)向節(jié)的加工工序較多。 轉(zhuǎn)向節(jié)臂多采用與轉(zhuǎn)向節(jié)相同的材料鍛造而成，并通過熱處理使之與轉(zhuǎn)向節(jié)達(dá)到同 一硬度。一般提高硬度可增加零件的疲勞壽命，但是硬度過高，原件的韌性也會(huì)變差， 機(jī)械加工也比較困難。 2.6輪轂組合 車輪輪轂通過兩個(gè)圓錐滾子軸承支撐在轉(zhuǎn)向節(jié)外端的軸頸上,帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí) 與摩擦片形成摩擦副，實(shí)現(xiàn)車輪的止動(dòng)。輪轂外端用沖壓的金屬外罩罩住。輪轂內(nèi)側(cè)有 油封

35、，以防潤(rùn)滑油進(jìn)入制動(dòng)器。輪胎螺栓釆用止口定位，規(guī)格為M22*l. 5,數(shù)量為10 個(gè)。 2.7軸承 2. 7.1輪轂軸承 大多數(shù)汽車前輪輪轂均安裝在一對(duì)滾錐軸承上。其山多個(gè)圓錐滾子軸承組成，這種 軸承的支撐剛度較大，可承受較大負(fù)荷。轎車因負(fù)荷較輕，前輪轂軸承也有采用一對(duì)單列 或一個(gè)雙列向心軸承的，球軸承的效率較高，能延長(zhǎng)汽車的滑行距離，有的轎車采用一個(gè) 雙列圓錐滾子軸承。而且軸承的松緊度可通過調(diào)整螺母進(jìn)行調(diào)整。 2?7. 2轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承 轉(zhuǎn)向節(jié)通過止推軸承來承受作用于汽車前梁上的重力。止推軸承主要有以下兒種類 型。 (1)滑動(dòng)止推軸承 山鋼墊片和耐磨襯墊組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是制造容易

36、，成本低，對(duì) 灰沙不像滾軸軸承那樣敬感，磨損均勻;缺點(diǎn)磨損快，壽命短，潤(rùn)滑困難,摩擦阻力大，致 使轉(zhuǎn)向沉重。 (2 )止推滾珠軸承 此結(jié)構(gòu)基本上能克服滑動(dòng)軸承的缺點(diǎn),使轉(zhuǎn)向輕便，但是因?yàn)闈L 珠與座圈之間為點(diǎn)接觸容易在座圈上壓岀凹痕，影響使用壽命和效果。 (3) 止推滾柱軸承 具有止推滾珠軸承的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它是線接觸，接觸面積大，可降 低接觸面上的單位負(fù)荷,不易壓岀凹痕，壽命較長(zhǎng)并能承受較大的沖擊。其缺點(diǎn)是尺寸較 滾珠軸承大，價(jià)格昂貴? C (4) 止推滾錐軸承廟承外座圈壓在轉(zhuǎn)向節(jié)上，內(nèi)座圈與主銷配合，省去了主銷下部的 襯套。它能承受徑向載荷，乂能承受軸向載荷。此外,其摩擦阻力小，保持潤(rùn)滑

37、時(shí)間長(zhǎng)， 保養(yǎng)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向節(jié)上主銷孔加工復(fù)雜。 2.7?3主銷軸承 主銷軸承要承受較大的徑向力，因此多數(shù)汽車采用兩個(gè)滑動(dòng)軸承來承擔(dān)。滑動(dòng)軸承 一般釆用鋼帶卷成，襯套上壓出樹枝狀油槽。 近年來有些汽車的主銷軸承采用鋼背復(fù)合襯套。它首先在鋼背上融合上一層多孔青 銅層，然后在這多孔層上壓上一層與添加材料混合的合成材料，形成牢固的結(jié)合體。其 特點(diǎn)是摩擦系數(shù)低，使用中不易與主銷燒結(jié)在一起。也有一些汽車主銷軸承采用雙排滾 針軸承，其效率高，轉(zhuǎn)向阻力小，且可延長(zhǎng)使用壽命,但價(jià)格昂貴，徑向尺寸大。 2.8轉(zhuǎn)向拉桿總成 轉(zhuǎn)向拉桿是用來連接汽車前輪轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向齒輪，使方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使前輪山一 邊擺

38、向另一邊。轉(zhuǎn)向拉桿分為轉(zhuǎn)向直拉桿和轉(zhuǎn)向橫拉桿。轉(zhuǎn)向橫拉桿是汽車轉(zhuǎn)向梯形 的一部分，起到轉(zhuǎn)向的傳力作用。轉(zhuǎn)向直拉桿是方向機(jī)拉臂和轉(zhuǎn)向節(jié)左臂連接的一個(gè) ff,把方向機(jī)動(dòng)力傳給轉(zhuǎn)向節(jié)后就可以控制車輪了。拉桿應(yīng)有較小的質(zhì)量和足夠的剛度。 拉桿的形狀應(yīng)符合布置要求，有時(shí)不得不做成彎的，這就減小了縱向剛度。穩(wěn)定性安全 系數(shù)不小于1 . 5?2.5。 2. 8.1轉(zhuǎn)向球頭 轉(zhuǎn)向拉桿球頭的工作原理帶球頭外殼的拉桿，轉(zhuǎn)向主軸的球頭置于球頭外殼內(nèi)，球 頭通過其前端的球頭座與球頭外殼的軸孔邊緣狡接,球頭座與轉(zhuǎn)向主軸間的滾針鑲在球 頭座內(nèi)孔面槽內(nèi)，本實(shí)用新型具有減輕球頭磨損，提高主軸的抗拉等特點(diǎn)。 2. 8.

39、2轉(zhuǎn)向直拉桿 轉(zhuǎn)向直拉桿的作用是將轉(zhuǎn)向搖臂傳來的力和運(yùn)動(dòng)傳給轉(zhuǎn)向梯形臂（或轉(zhuǎn)向節(jié)臂）。它 所受的力既有拉力、也有圧力，因此直拉桿都是采用優(yōu)質(zhì)特種鋼材制造的，以保證工作 可靠。在轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)或因懸架彈性變形而相對(duì)于車架跳動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及 轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)都是空間運(yùn)動(dòng)，為了不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉,上述三者間的連接都采用球 銷。 283轉(zhuǎn)向橫拉桿 橫拉桿是連接左右轉(zhuǎn)向臂的，可以使兩個(gè)車輪同步，二可以可通過旋轉(zhuǎn)橫拉桿改變 其長(zhǎng)度完成前束的調(diào)整。轉(zhuǎn)向拉桿末端通過球節(jié)與轉(zhuǎn)向節(jié)相連，左右接頭結(jié)構(gòu)相同，但與 橫拉桿旋裝的螺紋旋向相反，球銷上端與梯形臂錐孔相連,可繞球心做一定范用內(nèi)的擺 動(dòng)。山于直接用

40、力轉(zhuǎn)動(dòng)車輪用力較大，故現(xiàn)大部分車都是用的液壓轉(zhuǎn)向，減輕駕駛者的 用力廠也使轉(zhuǎn)向更靈活、易操作。橫拉桿通常為冷拔鋼管，山4 0鋼無縫鋼管制成。 2. 9前輪擺振的機(jī)理 轉(zhuǎn)向輪的擺振從其發(fā)生機(jī)理分析，則有兩種不同性質(zhì)的擺振，即自激擺振和受迫擺 振。山于兩種擺振機(jī)理不同，其消除方法也不同。 2.9.1自激擺振 汽車轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自己擺振是山于汽車的懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上存在問題，使得行駛 中反饋增強(qiáng)，而懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擺振阻尼較小時(shí)，一旦受到力的干擾和沖擊，就會(huì)發(fā) 生擺振，并且車速越高，擺振的幅度和擺振的可能性也越大。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)在較寬的車速范圉內(nèi)發(fā)

41、生。 2. 9.2受迫擺振 轉(zhuǎn)向輪受迫擺振的原因是在轉(zhuǎn)向輪上作用著一種周期性的干擾力，迫使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生 擺振。其干擾的頻率總是與車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相同，與車速成正比。當(dāng)車速達(dá)到某個(gè)數(shù)值, 干擾的頻率與轉(zhuǎn)向輪系統(tǒng)的自振頻率相等時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象,擺振最厲害。當(dāng)車速 提高或降低后，破壞了共振的條件，擺振減弱至消失。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。 所以車速越髙擺振越厲害的擺振屬于自激擺振，某個(gè)車速擺振最厲害的擺振是受迫 振動(dòng)。在區(qū)分兩種擺振類型時(shí)，會(huì)有兩種不同的感受。如果是受迫振動(dòng)，在車速增加時(shí), 可以明顯的感覺到方向盤的振幅逐漸增加的變化過程，自激擺振，就難感覺到此過程, 好像

42、擺幅在一瞬間就達(dá)到了最大值，即使減速，擺振也無明顯減弱，只有等車速降低到 最低時(shí)擺振才會(huì)停止。這是因?yàn)樽约[振并非車速一高就必然發(fā)生，而是需要一定的誘 發(fā)干擾力，即具有一定的偶然性。其發(fā)生時(shí)的車速往往高于能維持?jǐn)[振最低車速。確定 引起擺振的具體根源，一般:原則是自激擺振在懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上，受迫擺振在車輪上。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; 乂有裝配調(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

43、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。 f第三章轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋采用無縫鋼管熱擠壓整體式成型。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐久 性極高，運(yùn)行成本低，有效載荷增加，大大減少了從動(dòng)轉(zhuǎn)向橋的質(zhì)量。 3. 1轉(zhuǎn)向從東橋的主要零件尺寸的確定 3.1.1參考車型制動(dòng)系相關(guān)主要參數(shù)數(shù)值 驅(qū)動(dòng)形式:4*2 滿載軸荷：5 t 車輪規(guī)格：7.5 0 V-2 0 前軸落差：93 mm 主銷中心距：1773

44、 mm 車輪外傾角:1 ° 內(nèi)輪胎最大轉(zhuǎn)角：47° 輪距：1940 mm 輪胎規(guī)格：10?00 - 20 主銷內(nèi)傾角：V 前束：1'3 mm 外輪胎最大轉(zhuǎn)角：36 ° 簧距:82 0 mm 轉(zhuǎn)向節(jié)臂中心孔到主銷：3 1 3 mm 轉(zhuǎn)向節(jié)臂中心孔到板簧（下表面）：52 mm 轉(zhuǎn)向節(jié)臂中心孔到前軸中心：偏后6 mm 車輪栓：1 0個(gè) 均勻分布于直徑為2 8 5. 75 mm的圓上 定位方式：球面座定位 3.1.2實(shí)際參數(shù) 驅(qū)動(dòng)形式：4*2 滿載軸荷：5 t 乍輪規(guī)格：8?00V-20 輪胎規(guī)格：11.00 R20 前軸落差：87 mm 主銷中心距:177

45、3.3 mm 車輪外傾角：1 ° 內(nèi)輪胎最大轉(zhuǎn)角：4 7° 主銷內(nèi)傾角：7° 前束：1、3 mm 外輪胎最大轉(zhuǎn)角：36° 簧距：820 mm 216 mm 輪距:1 9 8 0 mm 轉(zhuǎn)向節(jié)臂中心孔到主銷: 轉(zhuǎn)向節(jié)臂中心孔到板簧（下表面）:17 2mm 轉(zhuǎn)向節(jié)臂中心孔到前軸中心:偏后6 mm 車輪栓：1 0個(gè) 均勻分布于直徑為3 3 5 mm的圓上 定位方式:止口定位分布圓直徑為280. 8mm 3.2轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋主要零件的校核 3. 2.1前梁在制動(dòng)工況與側(cè)滑工況下的校核 前梁矩形空心截面的垂向彎曲截面系數(shù)毗、水平彎曲截面系數(shù)肌和扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) （單位均為mm

46、j 斷面形狀 垂向水平彎曲找面茶數(shù)W.W、 面系歡w. — 9 占(B屮-WP) d 7 - 亠 n 圖3-1矩形空心截而的截而系數(shù) ^(116x1243-106x1243)=86189W 1 6x116 (124xll63-114xl 063)= 830 lQ5/nw3 Wt =2xlOx(l 16-10)x(l 24-10)=241680加 圖3-2轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的受力分析簡(jiǎn)圖 1 一制動(dòng)工況下的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖；2一側(cè)滑工況下的彎矩圖 (1 )制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算： 制動(dòng)時(shí)前輪承受的制

47、動(dòng)力幾和垂直力乙傳給前梁，使前梁承受彎矩和轉(zhuǎn)矩?？紤] 到制動(dòng)時(shí)汽車質(zhì)量向前，轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)移，則前輪所承受的地面垂直反力為： = y- m\ G_ 1) 式中：G——汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷,N； 巾一一汽車制動(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 1.5； 乙=錯(cuò)誤! X1.5 = 36750N 前輪所承受的制動(dòng)力為： P產(chǎn) Z\

48、仏=（厶-弘）燈2 (3-3 ) Mh=PZ (3-4) 式中：/2 一見圖 3-2 ,取 /2 =580 mm 孔一車輪（包括輪毅、制動(dòng)器等）所受的重力，N； 乩二357. 7N; 線一汽車前輪輪距；取8= 1 980 mm; S—前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離;取為8 20 mm 1g2Q— 270 M =（36750-96.5 x 9.8）x「廠 =20766494V "⑷ Mlt = 22050x 580=12789000V - mm 制動(dòng)力4還使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩:r ： (3-5) 式中：匚一輪胎的滾動(dòng)半徑，取為512mm 丁二2

49、2 0 5 0 X512= 1 1289600N ? mm 彎曲應(yīng)力： = 395MP“ _ 20766494 12789000 兩 + Wh 86189.4 + 8301246 T _11289600 W^= 241680 = 46.7MP“ （2）在最大側(cè)向力（側(cè)滑）工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 汽車在側(cè)滑時(shí)，因橫向力的作用，汽車左右車輪上的垂直載荷發(fā)生偏移。 ①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F ,并達(dá)到最大值 F =知~；乙眄=G、（p ,為保證不翻車，須使v,.f < V的,則有: 得到=J980_ = （）取 ?=o?8。 2x11

50、00 ②側(cè)滑工況下的受力分析及應(yīng)力計(jì)算 當(dāng)汽車承受最大側(cè)向力時(shí)無縱向力作用，左、右前輪承受 的地面垂向反力和 與側(cè)向反力 和各不相等，前輪的地面反力（單位都為N）分別 為： (3-6) Z[R =— (3-7) (3-8) (3-9) 式中：嘰—汽車質(zhì)心高度，取為1 1 00mm; 此時(shí)乞，/向右作用。則有： 7 49000 (. 2x1100x9.8) 1A_CA. Z.r = x 1 + =46277.8N IZ- 2 I 1980 丿 Zl/?=^x(l-2xll0Qx9-8j = 27222,V 'R 2 \ 1980 丿 L 2 V 1980 )

51、心=空2唧]_2 小 00x9.*08 = 2]77M K 2 I 1980 丿 側(cè)滑時(shí)左、右鋼板彈簧對(duì)前梁的垂直作用力為: 氐=0旳 + %(?_0) (3-10) 71l=0.5G； (3-11) 式中：厲一滿載時(shí)車廂分配給前橋的垂向總載荷, Gx = 4500x 9.8 = 441 OfW T1l =0.5x44100, 49QQQX()8X<11OO-417-5L546768/V 則有 820 r2L =05x44100-49QOQXQ8X(11QO-4175)= -1O5768/V 820 側(cè)滑時(shí)左右前輪輪轂內(nèi)外軸承的徑向支承力分別為: 牡斗xZ也

52、 a+h a+b (3-1 2) S2L=J^-xYlL-^-xZlL a+b a+b (3-13) Sir . xK|r+ xZ^ a+b a+b (3-14) S2R=^-xYlR- — xZu (3-15) 式中-匚-輪胎的滾動(dòng)半徑,儷； S\l、'\r至車輪中心線的距離,取a=5 0 mm； B-'宀至車輪中心線的距離，取b = 50 mm 所以有：牡二巌如。222+爲(wèi)X46277.A2I26926N 皿眾⑷0222-磊如6277._664咆 W嘉務(wù)2皿+磊x27222”ZV 弟如7?「磊 X27222皿9.2N 根據(jù)這些力及前梁在板簧座處的垂向力

53、億皿可繪出前梁與輪軸在汽車側(cè)滑時(shí)的 垂向受力彎矩圖。山該彎矩圖可見，前梁的最大彎矩發(fā)生在側(cè)滑方向一側(cè)拳部的主銷孔 處；另一側(cè)則在板簧座處，可由下式直接求出： 叫1=厶』諾詁 （3-16） %小=厶也+ 丫皿 （3T7） 式中m 一彎矩，N訕。 所以可以求出： % = 46277.8 x 103.5 一 370222 x512 = -1.4xlO7/V Mmu = 272 22 x 5804- 2177.8 x 512 = 2.7 x 106 則彎曲應(yīng)力為： yVfT T —1.4x10’ K < p. d = ―= = 162.4 MPa Wv 86189.4 （3）前

54、梁材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核 前梁采用30 Cr合金鋼。許用應(yīng)力為： [j] = 42&WP

55、在制動(dòng)工況下轉(zhuǎn)向節(jié)的受力分析及應(yīng)力計(jì)算 I I I-II I剖面處的軸徑僅受垂向彎矩M、,和水平方向的彎矩M力而不受轉(zhuǎn) 矩，因制動(dòng)力矩不經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞而直接山制動(dòng)底板傳給在轉(zhuǎn)向節(jié)上的安裝 平面。這時(shí)的M”，Mh及III—III剖面處的合成彎矩應(yīng)力(MP a ) M、,=(乙-乩.)仏 (3-18) Mh =prx/3 (3-19) W (3-2 0) 式中：0—轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑取為76mm； /j = 5 0 mm； 則有： Mv =(36750-96.5x9.8)x50= 1790215V =22050x50= 11205CXW J179021*+112050(

56、? 430964 = 49MPa (3)在側(cè)滑工況下的受力分析及應(yīng)力計(jì)算 在側(cè)滑時(shí)左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面111-111處的彎矩是不等的,可分別按下式求得: M 皿 = 46277.8 x 5 12 - 370222 x512 =-1.7x 107 丫価 =27222x50-2177.8x512= 1.3xlO6Nm m _-I.7xl07 一 430964 =394.5 MPa _ 1.3x10° a。2MP& W 430964 (4) 轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核 轉(zhuǎn)向節(jié)釆用4 OCr制造，心部硬度241?2 8 5HRC,高頻淬火后表面硬度57~6

57、5 II RC,硬化層深1. 5、2?0 mm。 許用應(yīng)力 應(yīng)］= 980MPa [氐]=(0.65 ~ 0.75)=(637 ~ 674)MP a <[

58、= 4 龍 x47， c =1 7349m 廣 4 ⑶主銷襯套擠壓面積： F =￡)/7 =52x65 = 3380”屏 式中：〃。一主銷直徑，取為47 mm； D-主銷襯套外徑，取為52 mm; H-主銷下襯套的長(zhǎng)度，取為6 5 mrn。 ⑷在制動(dòng)工況下受力分析： (3-21) Qmz=7VJ 式中:/,-±銷中心線到輪胎中心線的距離，取103.5 mm； C取 1 0 6 mm取 80 mm； 命轡晉Z?6N 制動(dòng)力矩P/.由位于縱向平面內(nèi)并作用于主銷的力Q所形成的力偶Qwr(c + d) 所平衡(見圖3-3 (c))。故有 N與主銷的力0平衡(

59、見圖3-3( c )),且有: 八 Prc 22050x106 Q 彳=-^- = = 125661/V c+d 106+80 山轉(zhuǎn)向橋的俯視圖(圖3—3(d)的下圖)可知，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力N為: 170 ”=空=2205X()3.5 “34246N Is 力'位于側(cè)向平面內(nèi)且與輪軸中心線的垂直距離為厶(取為8 0 mm)如將N的著 力點(diǎn)移至主銷中心線與輪鈾中心線的交點(diǎn)處.則需對(duì)主銷作用一側(cè)向力矩(見圖3 -3 (b))o力矩N厶由位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷的力偶矩所平QwN(c + d)衡，故有 QmN=~^7 = c + d 而力'則內(nèi)存整向節(jié)

60、上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力Gw, Qw所平衡，且有: 0 _N「 久c+廠 13424.6x80 「“權(quán) = =5774N 106+80 Nc QnI=c^ = = 134246x106 = 765Q6/v 106+80 由圖3-2(b)可,在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷的合力0和下襯套的中心作用 于主銷的合力°分別為: Qu=J(Qmz+Qmn - )~+(a” - a) =J(20449?6 +93828- 5774)2 +(606968 - 9483.9)2 = 565824N Q\ - yl(QMZ + QmN + QnI Y +((?5/r + Q

61、d Y =7(20449.6 + 93828+ 7650.6)2 +(606968 +125661)2 =82294.8/V 由上兩式可見，在汽車制動(dòng)時(shí)，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 8 2294.8N。 ⑸在側(cè)滑工況下受力分析 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 是不相等的, 它們可分別按下式求得： c + d = 46277.8x103.5-370222x512 = _761592?v 106+80 Z]/? h +的/?巧 c + d 27222x103.5 + 2177.8x512 =/ DU 106+80

62、 ⑹彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力的計(jì)算 取Q\Q\皿Q?中最大的作為主銷的計(jì)算荷，0?=Q =822948 N,計(jì)算主銷在前梁拳 部下端面彎曲應(yīng)力片和剪切應(yīng)力J : 0/ 822948x60.5 〒=101928 =488.5溉 洱借卄a 式中：h —轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離見圖3—2(a)，取h=6 0.5m m： ⑺主銷材料及許用應(yīng)力 主銷材料采用20CrNi制造，滲碳淬火，滲碳層深1.0^1. 5mm, 56~62HRC。 許用彎曲應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為［幾］=500MPa和［廠,］=1 00MP a； jlv＜［jM.］ = 488.5 MP a r,

63、 ＜［rj = 47.4 MPa ⑻轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的受力分析 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力耳為 ft=822948=243MPa ￡ F 3380 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的許用擠壓應(yīng)力為［&］二50MP& 6c

64、。 (3-22) 將上述計(jì)算工況的有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，并設(shè)如二0?5,則有: =^—=0.625x49000= 3062SV ,L 2 可近似地認(rèn)為推力軸承的軸向載荷耳等于上述前外輪的地面垂向外力，即： &=Zm=30625N 于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對(duì)轉(zhuǎn)角不大及軸承滾輪使圓周破壞帶來的危險(xiǎn)性, 軸承的選擇按其靜承載容量Co進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載荷/>=(o.5M).33)C0。 此時(shí)，取系數(shù)0. 4 ,心=巧=30625/V ,則 Co= A = 765625N 0.4 所以選擇軸承型號(hào)h 81 2 10? 第四章轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì) 4.1轉(zhuǎn)向梯形的理論特性 為了使汽

65、車轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向輪只有純滾動(dòng)而無滑移,應(yīng)如圖4?1所示，兩轉(zhuǎn)向輪應(yīng)繞后 軸延長(zhǎng)線上的0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，且內(nèi)外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角應(yīng)保證下列關(guān)系： (4-1) K cota-cot/? =— L 式中：a?外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； 「內(nèi)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角； K-兩主銷延長(zhǎng)線至地面交點(diǎn)間的距離，如圖4—1; L ■兩主銷延長(zhǎng)線與地面腳墊至后軸的距離，如圖4—1。 圖4-1理論上的轉(zhuǎn)向特性曲線 圖4一1中的GC線為理論上轉(zhuǎn)角正確的轉(zhuǎn)向梯形特性曲線，其作法如下。 以兩主銷延長(zhǎng)線至地面的交點(diǎn)A和B作垂直于后軸軸線，交于C和D點(diǎn),前軸軸線 的中點(diǎn)G作一直線至后軸上的C點(diǎn),GC即為理論特性曲線。 曲此可見G C線上任

66、何一點(diǎn)與A和B兩點(diǎn)連線所形成的a角和B角都符合純滾動(dòng)關(guān) 系式,所以稱之為理論特性曲線。 進(jìn)行轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)要保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)角符合或接近純滾動(dòng)關(guān)系式，也就是說內(nèi) 外轉(zhuǎn)向軸線的交點(diǎn)都應(yīng)在GC線上或在其附近。U前的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)還不能絕對(duì)保證符 合轉(zhuǎn)向梯形理論特性曲線。山于受到車輪前軸布置的影響，梯形設(shè)計(jì)時(shí)在常用的范用1 5。一2 0。內(nèi)偏差應(yīng)盡量小，以減小汽車在高速行駛時(shí)輪胎的磨損；至于轉(zhuǎn)向輪在最大 轉(zhuǎn)角時(shí)，汽車速度較低，偏差大些影響不大。 上面論證的梯形特性是以剛性車輪為前提的，II前汽車上所用的車輪都是彈性的充 氣輪胎，在輪胎受到橫向阻力時(shí)，車輪不在與軸相垂直平面內(nèi)滾動(dòng)，而是在與平面成5角 的平面內(nèi)滾動(dòng)，即繞線滾動(dòng)。 由于彈性輪胎存在橫向偏離問題，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，所有車輪不是繞O點(diǎn)滾動(dòng)，而是 繞q點(diǎn)滾動(dòng)點(diǎn)乂不在后軸延長(zhǎng)線上,而在詢軸與后軸中間與汽車縱軸線相垂直的某 一直線上，即Q點(diǎn)的位置取決于前輪的橫向偏離角4和后輪的橫向偏離角由于影 4. 4轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)中應(yīng)說明的幾個(gè)問題 對(duì)于轉(zhuǎn)向特性來說，軸距L并非是整車軸距-因?yàn)橐紤]主銷后傾而變化了的實(shí) 際軸距； 當(dāng)為標(biāo)準(zhǔn)車型設(shè)訃轉(zhuǎn)向