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1、貨車轉(zhuǎn)向橋設計終 作者： 日期: 貨車轉(zhuǎn)向橋設計 摘要 隨著汽車行業(yè)的發(fā)展隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，作為汽車的關鍵零部件的轉(zhuǎn)向橋也 得到了相應的發(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。 本次設計為載重汽車的轉(zhuǎn)向橋，此橋需要適應在不同的路況，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，通過對前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向梯形、主銷等零件的 尺寸和結構的設計，選擇合

2、適的材料，并對其進行強度的校核，以保證所本次設計的 轉(zhuǎn)向橋符合汽車道路行駛要求。 關鍵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我國轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展2。 1.4轉(zhuǎn)向橋的分類與基本結構 3 1 .5典型車型前橋總成結構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)向橋的設計計算 13 3 .1轉(zhuǎn)向從東橋的主要零件尺寸的確定13。 3.1 .1參考車型制動系相關主要參數(shù)數(shù)值13。 3.1.

9、2實際參數(shù)13。 3.2轉(zhuǎn)向從動橋主要零件的校核 14 3.2.1前梁在制動工況與側滑工況下的校核。1 4 322轉(zhuǎn)向節(jié)在制動和側滑工況下的應力計算18、 3.2.3主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動和側滑工況下的應力計算 20 3 2 4轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的計算 22 第四章轉(zhuǎn)向梯形的設計。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)向梯形機構尺寸的初步確定25。 4.4轉(zhuǎn)向梯形設計中應說明的兒個問題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?32 6.1整車道路試驗及使用實驗 3 2 6.2臺架實驗 32 6. 3靜扭轉(zhuǎn)強度試驗 3 2 總結 3 3 參考文獻。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，人們對行車安全 也更加的重視，因此對車橋的設計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)向橋或從動橋。前橋是汽車上一個重要的總成 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 制動力，以及側向力經(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，前橋應滿足下列要求： (1)足夠的強度，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)向輪運動穩(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，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關鍵部件的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相 應的發(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)。在設計中通過優(yōu)化零件設計，使用合適的材料，提高轉(zhuǎn)向橋的 經(jīng)濟性與靈敬性，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，即用一個操縱桿或手柄來使前輪偏轉(zhuǎn),以實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。山于操縱費力 且不可靠，導致時常發(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，它已經(jīng)把前橋

14、和前輪組成了一個總成。該總 成安裝在樞軸上，可以繞前橋中心的一個點轉(zhuǎn)動，利用一個桿柱，連接前橋的中點，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’還是很好使用的，但出車速提高后,駕駛員就要求提高轉(zhuǎn)向的準確性， 以減少輪胎的磨損，提高輪胎的使用壽命。 18 17年，德國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（即改進轉(zhuǎn)向器的想法）。他研制了一種允許汽車前輪在主軸上獨立回轉(zhuǎn)的結構，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)動的銷軸與前軸連接，從而發(fā)明了現(xiàn)代轉(zhuǎn) 向梯形機構，并在第二年將在英國獲得的專利權轉(zhuǎn)讓給出版商，

15、即英籍德國人阿克曼。阿 克曼向英國專利局申請“平行連桿式轉(zhuǎn)向機構”專利?，F(xiàn)在人們常將轉(zhuǎn)向梯形的特性關 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。而魯?shù)罓柗?阿克曼是一個書商和出版商，他根本不 知道什么叫轉(zhuǎn)向節(jié)，是一個與汽車毫不相干的人。林肯斯潘杰把他在英國威爾士的發(fā)明 權給了他，因而阿克曼就成了名。另外一個為發(fā)展現(xiàn)代轉(zhuǎn)向器做出重大貢獻而從未獲得 過任何榮譽的人是杰特，他是法國四輪馬車的制造商。1878年，他發(fā)明了第一個平行 四邊形轉(zhuǎn)向聯(lián)動機構，但他當時沒有稱它為這個名稱。 杰特的轉(zhuǎn)向機構，可以把轉(zhuǎn)向中心點移向兩側/

16、也把一根桿子與帶有兩個連接臂的 轉(zhuǎn)向節(jié)相連。今日稱此桿子為橫拉桿'而把這兩個連接塊稱為轉(zhuǎn)向臂和隨動臂。杰特把 轉(zhuǎn)向往的一端與轉(zhuǎn)向臂連接，當轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向柱時，通過轉(zhuǎn)向臂和從動臂、橫拉桿和車輪軸 就可以轉(zhuǎn)動車輪。1 8 57年，英國的達吉思蒸汽汽車是笫一次采用方向盤的機動車輛。1 8 7 2年蘇格蘭的查理士 ?魯?shù)婪虻谝粋€把方向盤裝到煤氣發(fā)動機車輛上。從前，想把 方向盤裝到車輛上的多次嘗試均未得到認可。 上世紀20年代中期，汽車主產(chǎn)者討論了把驅(qū)動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)動汽車問世。前輪驅(qū)動、無底盤的車身

17、結構、通過扭桿實現(xiàn)單輪減振以及液壓制動 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?勒費弗爾及其助手莫里斯?圣蒂拉創(chuàng)造的這種汽車，其設 計方案即使在7 0多年后的今天也沒有過時。 1. 3.2我國轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展 我國汽車在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下無論 在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟需求和世界 先進水平相比，差距仍很大。 直到近年來，中國整體經(jīng)濟發(fā)展迅速，居民收入的持續(xù)增長以及擴大內(nèi)需、拉動消 費的財政政策，特別是在中國加入WTO以后，汽車關稅不斷下調(diào)，國外知名

18、的汽車巨頭 也瞄準了中國這個巨大的市場，陸續(xù)在華投資設廠，越來越多款式新穎、乘坐舒適安全的 汽車隨之進入中國市場，加速了轎車進入家庭的步伐。中國人被壓抑以久的購買熱情得 以釋放，汽車市場出現(xiàn)井噴行情,業(yè)界普遍認為2 0 0 3年是中國汽車正式進入家庭的元 年。這兩年來我國汽車的銷量，特別是轎車的銷量取得了大幅增長，有些產(chǎn)品如雅閣、 波羅等還供不應求，其至有的還岀現(xiàn)需要“加價”才能購買的情況。中國汽車市場火爆 的局面也似乎預示著中國汽車工業(yè)迎來了真正發(fā)展的春天。 隨著我國交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展,汽車運輸?shù)某休d重量和運行速度都在不斷增加。 于是人們對汽車的安全運行和舒適性也越來越重視，因而對汽車車

19、橋的設計也提出了更 髙的要求。汽車工業(yè)作為我國重點發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其前景非常廣闊。而且我國的汽車 車橋行業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)形成了一定的規(guī)模市場。中、輕型貨車的轉(zhuǎn)向橋設計在市場上 已成為通用的成熟技術，也有非常完備的系列化、標準化的零件產(chǎn)品'短期內(nèi)不會有較大 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, 國內(nèi)的許多廠家和研究機構將研究重點放在雙前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)。雖然U前我國汽車 車橋技術與國外先進技術還有較大的差距，但是隨著我國社會的發(fā)展，我國汽車車橋行業(yè) 將會有更大的進步。 1?4轉(zhuǎn)向橋的分類與基本結構 轉(zhuǎn)向橋按與其匹配的懸架結構不同，可分為非斷開式和斷開

20、式兩類。與非獨立懸架 相匹配的非斷開式前橋是一根支承于左、右從動車輪上的剛性整體橫梁，當乂是前橋時' 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)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋四種 類型。其中，轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動橋。一般汽車多以前橋為轉(zhuǎn)向橋，而以后橋和 中、后兩橋為驅(qū)動橋。越野汽車的前橋則為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。山于本車采用非獨立懸架系統(tǒng), 所以采用非斷開式轉(zhuǎn)向橋。本車為發(fā)動機前置后輪驅(qū)動，故前橋為轉(zhuǎn)向從動橋。 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)一對輪轂軸承支承著車輪的輪轂'以達到車輪轉(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 以簡化結構。制動底板緊固在轉(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。 1 .5典型車型前橋總成結構 (1)微型汽車前軸 微型汽車前懸架普遍采用了獨立懸架的結構。前軸的載荷相對較小，結構也較為簡 單。微型汽車前軸

22、一般多為斷開式活動關節(jié)的結構川I前軸本體，左右橫擺臂，加強桿 臂等組成。 ⑵轎車前橋 轎車前橋采用麥弗遜式懸架。它承擔著驅(qū)動及轉(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 越野汽車的前橋負有轉(zhuǎn)向和驅(qū)動兩種任務，故稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。它和一般驅(qū)動橋一 樣，具有主傳動器、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。 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、構成以及各零部件之間的連接關系。 2.1前梁 前梁的主要起承載作用，它上面不僅承擔著整個車頭的全部重量，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兩邊的車輪。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 高其抗彎強度

24、，其較長的中間部分采用工字形斷面并相對兩端向下偏移一定距離,以降低 發(fā)動機從而降低傳動系的安裝位置以及傳動軸萬向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強度，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. 壓頸脖、整體成型、熱處理。優(yōu)點是輕量化、 承載強.成型簡單;不足是材料多次加 熱，材料晶粒粗大'影響材料機械性能，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 本次設計所采用轉(zhuǎn)向從動橋，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,因此理論上等強度的空心梁重量要低于丄字梁，或者等重量的空心 梁強度要優(yōu)于工字梁。這種設計結構簡單，大大減少了從動轉(zhuǎn)向橋的質(zhì)量，提高了汽車 的行駛平順性，而且運行

26、成本更低，有效載荷增加，使撓度最小化，抗扭強度提高，使 用壽命延長。但焊接式空心梁的缺點是對焊接的質(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)用中碳合金鋼模級成整體式結構。轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁組裝后構成較鏈裝置，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)，帶動連桿，即開始調(diào)整車輪的高度，而車輪通過兩個 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)法蘭面通過四個螺釘和制動盤連接在一起。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)的結構形式按節(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)是黑零件的狡鏈式連接傳遞動力的,可分成不等速轉(zhuǎn)向節(jié)（如十字軸式）、

28、準等速轉(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，輸出軸和輸入軸之間以變化的 瞬時角速度比傳遞運動，但平均角速度比為1的轉(zhuǎn)向節(jié)。準等速轉(zhuǎn)向節(jié)是指在設計角度 下丄作時以等于1的瞬時角速度比傳遞運動,而在其它角度下工作時瞬時角速度比近似 等于1的轉(zhuǎn)向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于I的瞬時角速度比傳遞運動的轉(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。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/呆證 全部車輪繞一個瞬時轉(zhuǎn)向中心行駛，使在不同圓周上運動的車輪，作無滑動的純滾動。 同時，為達到總體布置要求的最小轉(zhuǎn)彎直徑,轉(zhuǎn)向輪應有足夠大的轉(zhuǎn)角。山于轎車、輕 型越野車、輕型客車的前軸普遍采用獨立懸架，因此斷開式轉(zhuǎn)向梯形在這些汽車上得到 廣泛應用。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)點是結構簡單，調(diào)整前束容易，制 造成本低；主要缺點是一側轉(zhuǎn)向輪上、下跳動時，會影響另一側轉(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 當汽車前懸架采用非獨立懸架時，應當采用整體式轉(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對于發(fā)動機位置低或前輪驅(qū)動汽車，常采 用前置梯形。前置梯形的梯形臂必須向前外側方向延伸，因而會與車輪或制動底板發(fā)生 干涉，所以在布置上有困難。為了保護橫拉桿免遭路面不平物的損傷，橫拉桿的位置應 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)點是它與前輪采 用獨立懸架相配合，能夠保證一側車輪上.下跳動時，不會影響另一側車輪;與整體式轉(zhuǎn) 向梯形比較，山于桿系、球頭增多，所以結構復雜，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)向梯形結構特點是，在汽車的縱向?qū)ΨQ平面附近布置有繞固定軸轉(zhuǎn)動的 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。當轉(zhuǎn) 向搖臂擺動時經(jīng)轉(zhuǎn)向拉桿帶動中心臂轉(zhuǎn)動，進而牽動左、右橫拉桿

32、,使左、右輪偏轉(zhuǎn)，實 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 )對稱桿式轉(zhuǎn)向梯形，如圖2-4. 對稱桿式轉(zhuǎn)向梯形結構特點是，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。當搖臂擺動時，帶動中間桿同時推 拉兩個橫拉桿，是轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。 圖2-4對稱桿式轉(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。當齒條移動時

33、，推動或拉動橫拉桿，使轉(zhuǎn)向輪 偏轉(zhuǎn)，實現(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，以實現(xiàn)車輪的轉(zhuǎn)動。主銷上有止動槽, 鎖栓通過止動槽將主銷固定在前軸的主銷孔內(nèi)，使其不能轉(zhuǎn)動也不能軸向移動。 主銷的兒種結構型式如圖2-1所示，本次設計采用(3)型主銷。 (a ) (b) (d) 圖2-6主銷結構形式 (a)圓柱實心型 (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)向盤一側的轉(zhuǎn)向節(jié)上有兩個臂，分別于縱拉桿和橫拉桿相連，另 一側的轉(zhuǎn)向節(jié)上只有一個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，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，原件的韌性也會變差， 機械加工也比較困難。 2.6輪轂組合 車輪輪轂通過兩個圓錐滾子軸承支撐在轉(zhuǎn)向節(jié)外端的軸頸上,帶動車輪轉(zhuǎn)動，同時 與摩擦片形成摩擦副，實現(xiàn)車輪的止動。輪轂外端用沖壓的金屬外罩罩住。輪轂內(nèi)側有 油封

35、，以防潤滑油進入制動器。輪胎螺栓釆用止口定位，規(guī)格為M22*l. 5,數(shù)量為10 個。 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滾錐軸承上。其山多個圓錐滾子軸承組成，這種 軸承的支撐剛度較大，可承受較大負荷。轎車因負荷較輕，前輪轂軸承也有采用一對單列 或一個雙列向心軸承的，球軸承的效率較高，能延長汽車的滑行距離，有的轎車采用一個 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)滑動止推軸承 山鋼墊片和耐磨襯墊組合而成。其優(yōu)點是制造容易

36、，成本低，對 灰沙不像滾軸軸承那樣敬感，磨損均勻;缺點磨損快，壽命短，潤滑困難,摩擦阻力大，致 使轉(zhuǎn)向沉重。 (2 )止推滾珠軸承 此結構基本上能克服滑動軸承的缺點,使轉(zhuǎn)向輕便，但是因為滾 珠與座圈之間為點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，同時它是線接觸，接觸面積大，可降 低接觸面上的單位負荷,不易壓岀凹痕，壽命較長并能承受較大的沖擊。其缺點是尺寸較 滾珠軸承大，價格昂貴? 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，保持潤滑

37、時間長， 保養(yǎng)簡單。缺點是轉(zhuǎn)向節(jié)上主銷孔加工復雜。 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)汽車采用兩個滑動軸承來承擔?；瑒虞S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，形成牢固的結合體。其 特點是摩擦系數(shù)低，使用中不易與主銷燒結在一起。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，且可延長使用壽命,但價格昂貴，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)動時，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)向直拉桿是方向機拉臂和轉(zhuǎn)向節(jié)左臂連接的一個 ff,把方向機動力傳給轉(zhuǎn)向節(jié)后就可以控制車輪了。拉桿應有較小的質(zhì)量和足夠的剛度。 拉桿的形狀應符合布置要求，有時不得不做成彎的，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)，本實用新型具有減輕球頭磨損，提高主軸的抗拉等特點。 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動傳給轉(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于車架跳動時，轉(zhuǎn)向直拉桿與轉(zhuǎn)向搖臂及 轉(zhuǎn)向節(jié)臂的相對運動都是空間運動，為了不發(fā)生運動干涉,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，可以使兩個車輪同步，二可以可通過旋轉(zhuǎn)橫拉桿改變 其長度完成前束的調(diào)整。轉(zhuǎn)向拉桿末端通過球節(jié)與轉(zhuǎn)向節(jié)相連，左右接頭結構相同，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。山于直接用

40、力轉(zhuǎn)動車輪用力較大，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前輪擺振的機理 轉(zhuǎn)向輪的擺振從其發(fā)生機理分析，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)結構上存在問題，使得行駛 中反饋增強，而懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擺振阻尼較小時，一旦受到力的干擾和沖擊，就會發(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)動頻率相同，與車速成正比。當車速達到某個數(shù)值, 干擾的頻率與轉(zhuǎn)向輪系統(tǒng)的自振頻率相等時，就會產(chǎn)生共振現(xiàn)象,擺振最厲害。當車速 提高或降低后，破壞了共振的條件，擺振減弱至消失。通常在高速行駛時發(fā)生的擺振往 往屬于受迫振動型。 所以車速越髙擺振越厲害的擺振屬于自激擺振，某個車速擺振最厲害的擺振是受迫 振動。在區(qū)分兩種擺振類型時，會有兩種不同的感受。如果是受迫振動，在車速增加時, 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 最低時擺振才會停止。這是因為自激擺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)生時的車速往往高于能維持擺振最低車速。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雜，既有結構設計的原因和制造方面的因素.如車輪 失衡、輪胎的機械特性、系統(tǒng)的剛度與阻尼、轉(zhuǎn)向輪的定位角以及陀螺效應的強弱等; 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。在設計中提高轉(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，提高輪胎的側向剛度，在轉(zhuǎn)向拉桿系中設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)向橋的設計計算 本次設計的轉(zhuǎn)向從動橋采用無縫鋼管熱擠壓整體式成型。這種設計結構簡單，耐久 性極高，運行成本低，有效載荷增加，大大減少了從動轉(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系相關主要參數(shù)數(shù)值 驅(qū)動形式: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 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實際參數(shù) 驅(qū)動形式：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 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)向從動橋主要零件的校核 3. 2.1前梁在制動工況與側滑工況下的校核 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)向從動橋在制動和側滑工況下的受力分析簡圖 1 一制動工況下的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖；2一側滑工況下的彎矩圖 (1 )制動工況下的前梁應力計算： 制動時前輪承受的制

47、動力幾和垂直力乙傳給前梁，使前梁承受彎矩和轉(zhuǎn)矩?？紤] 到制動時汽車質(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前橋給地面的載荷,N； 巾一一汽車制動時對前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對轎車和載貨汽車的前橋可取 1.5； 乙=錯誤! X1.5 = 36750N 前輪所承受的制動力為： 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：匚一輪胎的滾動半徑，取為512mm 丁二2

49、2 0 5 0 X512= 1 1289600N ? mm 彎曲應力： = 395MP“ _ 20766494 12789000 兩 + Wh 86189.4 + 8301246 T _11289600 W^= 241680 = 46.7MP“ （2）在最大側向力（側滑）工況下的前梁應力計算 汽車在側滑時，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確定側向滑移附著系數(shù) 在側滑的臨界狀態(tài)，橫向反作用力等于離心力F ,并達到最大值 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側滑工況下的受力分析及應力計算 當汽車承受最大側向力時無縱向力作用，左、右前輪承受 的地面垂向反力和 與側向反力 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 側滑時左、右鋼板彈簧對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 側滑時左右前輪輪轂內(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X46277.A2I26926N 皿眾⑷0222-磊如6277._664咆 W嘉務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滑時的 垂向受力彎矩圖。山該彎矩圖可見，前梁的最大彎矩發(fā)生在側滑方向一側拳部的主銷孔 處；另一側則在板簧座處，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 則彎曲應力為： yVfT T —1.4x10’ K < p. d = ―= = 162.4 MPa Wv 86189.4 （3）前

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

55、在制動工況下轉(zhuǎn)向節(jié)的受力分析及應力計算 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，因制動力矩不經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞而直接山制動底板傳給在轉(zhuǎn)向節(jié)上的安裝 平面。這時的M”，Mh及III—III剖面處的合成彎矩應力(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)在側滑工況下的受力分析及應力計算 在側滑時左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險斷面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、許用應力及強度校核 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。 許用應力 應］= 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-主銷下襯套的長度，取為6 5 mrn。 ⑷在制動工況下受力分析： (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，制動時轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力N為: 170 ”=空=2205X()3.5 “34246N Is 力'位于側向平面內(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 力點移至主銷中心線與輪鈾中心線的交點處.則需對主銷作用一側向力矩(見圖3 -3 (b))o力矩N厶由位于側向平面內(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、上下襯套中點處作用于主銷的力Gw, Qw所平衡，且有: 0 _N「 久c+廠 13424.6x80 「“權 = =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，在汽車制動時，主銷的最大載荷發(fā)生在轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套的中點處，其 值為 8 2294.8N。 ⑸在側滑工況下受力分析 僅有在側向平面內(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彎曲應力和剪切應力的計算 取Q\Q\皿Q?中最大的作為主銷的計算荷，0?=Q =822948 N,計算主銷在前梁拳 部下端面彎曲應力片和剪切應力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。 許用彎曲應力和許用剪切應力分別為［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)襯套的擠壓應力耳為 ft=822948=243MPa ￡ F 3380 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的許用擠壓應力為［&］二50MP& 6c

64、。 (3-22) 將上述計算工況的有關數(shù)據(jù)代入上式，并設如二0?5,則有: =^—=0.625x49000= 3062SV ,L 2 可近似地認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轉(zhuǎn)角不大及軸承滾輪使圓周破壞帶來的危險性, 軸承的選擇按其靜承載容量Co進行，且取當量靜載荷/>=(o.5M).33)C0。 此時，取系數(shù)0. 4 ,心=巧=30625/V ,則 Co= A = 765625N 0.4 所以選擇軸承型號h 81 2 10? 第四章轉(zhuǎn)向梯形的設計 4.1轉(zhuǎn)向梯形的理論特性 為了使汽

65、車轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向輪只有純滾動而無滑移,應如圖4?1所示，兩轉(zhuǎn)向輪應繞后 軸延長線上的0點轉(zhuǎn)動，且內(nèi)外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角應保證下列關系： (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-兩主銷延長線至地面交點間的距離，如圖4—1; L ■兩主銷延長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。 以兩主銷延長線至地面的交點A和B作垂直于后軸軸線，交于C和D點,前軸軸線 的中點G作一直線至后軸上的C點,GC即為理論特性曲線。 曲此可見G C線上任

66、何一點與A和B兩點連線所形成的a角和B角都符合純滾動關 系式,所以稱之為理論特性曲線。 進行轉(zhuǎn)向梯形的設計時應要保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)角符合或接近純滾動關系式，也就是說內(nèi) 外轉(zhuǎn)向軸線的交點都應在GC線上或在其附近。U前的轉(zhuǎn)向梯形機構還不能絕對保證符 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，梯形設計時在常用的范用1 5。一2 0。內(nèi)偏差應盡量小，以減小汽車在高速行駛時輪胎的磨損；至于轉(zhuǎn)向輪在最大 轉(zhuǎn)角時，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，車輪不在與軸相垂直平面內(nèi)滾動，而是在與平面成5角 的平面內(nèi)滾動，即繞線滾動。 由于彈性輪胎存在橫向偏離問題，當汽車轉(zhuǎn)向時，所有車輪不是繞O點滾動，而是 繞q點滾動點乂不在后軸延長線上,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)向梯形設計中應說明的幾個問題 對于轉(zhuǎn)向特性來說，軸距L并非是整車軸距-因為要考慮主銷后傾而變化了的實 際軸距； 當為標準車型設訃轉(zhuǎn)向