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前言
我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，汽車使用越來(lái)越多，而當(dāng)前由于設(shè)計(jì)方案所限，不能精確地選擇零部件的尺寸和結(jié)構(gòu)，造成有的地方強(qiáng)度不夠，而有的地方強(qiáng)度又過(guò)剩，嚴(yán)重地影響了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，造成直接經(jīng)濟(jì)損失。特別對(duì)于諸如轉(zhuǎn)向橋等部件,因不能準(zhǔn)確確定其失效原因和部位，造成不能從根本上解決其失效問(wèn)題。不同類型的貨車在我國(guó)的市場(chǎng)中占有相當(dāng)大的比例，他們的性能的好、壞在一定程度上也影響著汽車在市場(chǎng)上的地位。針對(duì)以上問(wèn)題，本設(shè)計(jì)選用輕型貨車的轉(zhuǎn)向橋作為設(shè)計(jì)對(duì)象，通過(guò)合理的計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而達(dá)到汽車轉(zhuǎn)向橋具有較好的轉(zhuǎn)向靈敏性。希望取得一個(gè)較好的結(jié)果，使輕型貨車轉(zhuǎn)向橋提到一個(gè)新水平。
1 轉(zhuǎn)向橋
本節(jié)重點(diǎn)介紹轉(zhuǎn)向橋的定義和安裝形式。
1.1 轉(zhuǎn)向橋的定義
轉(zhuǎn)向橋是汽車的重要組成部分，轉(zhuǎn)向橋是利用車橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪可以偏移一定角度，并承受地面與車架之間的力及力矩，以實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。
1.2 轉(zhuǎn)向橋的安裝形式
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)向從動(dòng)橋。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng)，越野車均為全輪驅(qū)動(dòng)，故他們的前橋既是轉(zhuǎn)向橋也是驅(qū)動(dòng)橋，稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。
轉(zhuǎn)向橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)不用，又可分為非斷開(kāi)式與斷開(kāi)式兩種。與非獨(dú)立懸架匹配的非斷開(kāi)式的轉(zhuǎn)向橋是一根支承于左、右從動(dòng)車輪上的剛性整體橫梁，當(dāng)又是轉(zhuǎn)向橋時(shí)，其兩端經(jīng)轉(zhuǎn)向主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)相連。斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向橋與獨(dú)立懸架相匹配。
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2 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)
2.1 轉(zhuǎn)向橋的組成部分
各種車型的非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)型式基本相同，它主要由前梁（由于汽車前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，因此其橫梁常稱前梁）、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷、轉(zhuǎn)向梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿等組成。
1)前梁
前梁是非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋最主要的零件，由中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。其兩端各有一呈拳形的加粗部分作為安裝主銷前梁拳部。為提高其抗彎強(qiáng)度，其較長(zhǎng)的中間部分采用工字行斷面，并相對(duì)兩端向下偏移一定距離，以便降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置，從而降低汽車傳動(dòng)系的安裝高度并減小傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸的夾角；為提高前梁的抗扭強(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連接的向下彎曲部分，則采用上述兩種斷面逐漸過(guò)度的形狀。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。
非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的前梁亦可采用組合式結(jié)構(gòu)，即由無(wú)縫鋼管的中間部分和模鍛成型的兩端拳形部分組焊而成。這種組合式前梁適用于批量不大的生產(chǎn)，并可省去大型鍛造設(shè)備。
2)主銷
其結(jié)構(gòu)型式有幾種，如圖2-1所示，其中（a）、（b）兩種型式是最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)。
3)轉(zhuǎn)向節(jié)
多用中碳合金鋼斷模鍛成整體式結(jié)構(gòu)，有些大型汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)，由于其尺寸過(guò)大，也有采用組焊式結(jié)構(gòu)的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊上去的。
4)轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂
由中碳鋼或中碳合金鋼如40、35Cr、40CrNi鋼等用模鍛加工制成。多采用沿其長(zhǎng)度變化尺寸的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強(qiáng)度和剛度。
5)轉(zhuǎn)向橫拉桿
應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的20鋼，30鋼或35鋼的無(wú)縫鋼管制造，其兩端的球形鉸接作為單獨(dú)組件，組裝好后以組件客體上的螺紋旋到桿的兩端端部，使橫拉桿的桿長(zhǎng)可調(diào)，以便用于調(diào)節(jié)前束。球形鉸接的球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如12CrNi3A,20CrNi,20CrMnTi,工
作表面經(jīng)滲碳淬火，滲碳層深1.5～3.0mm，表面硬度56～63HRC。允許采用40或
圖2-1 主銷的結(jié)構(gòu)型式
Fig.2-1 The structural shape of king pin
(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
45中碳鋼制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過(guò)渡圓角處用滾壓工藝增強(qiáng)，球形鉸接的殼體用35鋼或40鋼制造。為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝；亦可采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。后者在制造過(guò)程中可滲入專門的成分（例如尼龍-二硫化鉬），對(duì)這類襯墊可免去潤(rùn)滑。
6)轉(zhuǎn)向節(jié)推理軸承
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，如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承等。也有采用青銅止推墊片的。
7)主銷上、下軸承
承受較大的徑向力，多采用滾動(dòng)軸承（即壓入轉(zhuǎn)向節(jié)上、下中的襯套），也有采用滾針軸承的結(jié)構(gòu)。后者的效率較高，轉(zhuǎn)向阻力小，且可延長(zhǎng)使用壽命。
8)輪毅軸承
多由兩個(gè)圓錐滾子軸承組對(duì)，這種軸承的支承剛度較大，可承受較大負(fù)荷。轎車因負(fù)荷較輕，前輪毅軸承也有采用也有采用一對(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。
9)左、右輪胎螺栓
多數(shù)為右旋螺紋，但有些汽車為了防松，左側(cè)用左旋，右側(cè)用右旋。
2.2 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)及其影響因素
非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向橋主要由前梁、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)輪毅軸承支承著車輪的輪毅，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)向梯形臂，后者與轉(zhuǎn)向直拉桿相連；而在左、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)底版緊固在轉(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)下耳與前梁拳部之間可裝滾子推力軸承，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。帶有羅紋的楔形鎖銷將主銷在前梁拳部的孔內(nèi)，使之不能轉(zhuǎn)動(dòng)。
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，轉(zhuǎn)向橋的主銷在汽車的縱向和橫向平面內(nèi)部有一定傾角。在縱向平面內(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)主銷上部相內(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移時(shí)，汽車就偏離直線行使而有轉(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使穩(wěn)定性。此力矩稱為穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過(guò)大，否則在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在轉(zhuǎn)向盤施加更大的力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重。主銷后傾角通常在30以內(nèi)?，F(xiàn)在轎車采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大的彈性回轉(zhuǎn)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，則需選用較大的主銷后傾角。
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)需加在轉(zhuǎn)向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到轉(zhuǎn)向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向是不僅有繞主銷的轉(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(kāi)轉(zhuǎn)向盤是，所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，保證汽車作直線行使。主銷內(nèi)傾角一般為50～80；注銷偏移距一般為30～40mm。輕型客車、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。但主銷內(nèi)傾角也大，即主銷偏移距
圖2-2轉(zhuǎn)向橋
Fig.2-2 The steering axle
1.轉(zhuǎn)向推力軸承；2轉(zhuǎn)向節(jié)；調(diào)整墊片；4.主銷；5前梁
不宜過(guò)小，否則在轉(zhuǎn)向過(guò)程中車輪繞主銷偏移時(shí)，隨著滾動(dòng)將伴隨著沿路面的滾動(dòng)，從而增加輪胎與路面的摩擦阻力，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(lái)出現(xiàn)了主銷偏移距為負(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，共四項(xiàng)參數(shù)。
車前外傾指轉(zhuǎn)向輪安裝時(shí)，其輪胎中心平面不是垂直與地面，而是向外傾斜一個(gè)角度α，稱為車輪外傾角。此α角約為0.50～1.50,一般α為10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)車輪外傾也與拱行路面相適應(yīng)。由于車輪外傾角使輪胎接地點(diǎn)內(nèi)縮?？s小了主銷偏義距，從而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動(dòng)力的方向穩(wěn)定性。
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(kāi)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(kāi)），為此在車輪安裝時(shí)，可使汽車兩輪的中心平面不平行，且左、右輪前面輪緣間的距離A小于后面輪緣間的距離B，以使前輪在每一瞬間的滾動(dòng)方向向著正前方。前束值即（B-A），一般汽車約為3～5mm，可通過(guò)改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長(zhǎng)度來(lái)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)向車輪繞主銷不斷受迫振動(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)周期中路面作用與輪胎的力對(duì)系統(tǒng)做正功，即外面對(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)到平衡狀態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)震動(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。當(dāng)車輪向車輪及轉(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)向車輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般豆油明顯的共振車速，共振范圍（3-5km/h）。通常在告訴行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往都屬于受迫振動(dòng)型。
轉(zhuǎn)向車輪擺振的發(fā)生原因及影響因素復(fù)雜，既有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的原因和制造方面的因素，如車輪失衡、輪胎的機(jī)械特性、胸的剛度與阻尼、轉(zhuǎn)向車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)各環(huán)節(jié)間的間隙（影響系統(tǒng)的剛度）和摩擦（影響阻尼）等。合理地選擇有關(guān)參數(shù)。優(yōu)化他們之間的匹配，精心地制造和調(diào)整裝配，就能有效的控制前輪擺振的發(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)置橫向減振器以增加阻尼等，都是控制前輪擺振的一些有效措施。
3 轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 轉(zhuǎn)向橋主要零件尺寸的確定
轉(zhuǎn)向橋采用工子形斷面的前梁，可保證其質(zhì)量最小而在垂向平面內(nèi)的剛度大、強(qiáng)度高。工字形斷面尺寸值見(jiàn)圖3-1，圖中虛線繪出的是其當(dāng)量斷面。該斷面的垂向彎曲截面系數(shù)Wv和水平彎曲截面系數(shù)Wh可近似取為
Wv=20a3=20×11.53=3.04×104 mm3 (3-1)
Wh=5.5a3 =5.5×11.5=8.36×103 mm3 (3-2)
式中：a——工字形斷面的中部尺寸，見(jiàn)圖3-1
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)Wv,可采用經(jīng)統(tǒng)計(jì)取得的經(jīng)驗(yàn)公式：Wv=ml/2200=820×345/2200=128.60 cm3 (3-3)
式中：m——作用于該前梁上的簧上質(zhì)量，kg;
l——車輪中線至板簧座中線間的距離，cm;
2200——系數(shù)，kg·cm-2。
轉(zhuǎn)向橋前梁拳部之高度約等于前梁工字形斷面的高度，而主銷直徑可取為拳部高度的0.35～0.45倍。主銷上、下滾動(dòng)軸承（即壓入轉(zhuǎn)向節(jié)上、下孔中的襯套）的長(zhǎng)度則取為主銷直徑的1.25～1.50倍。
圖3-1 前梁工字形斷面尺寸關(guān)系的推薦值
Fig.3-1 n. recommendation D1 of dimension
轉(zhuǎn)向橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算
本設(shè)計(jì)以DD1021汽車為研究對(duì)象，其有關(guān)參數(shù)為：
前軸軸荷：820kg；
整車質(zhì)心高度：540mm；
滾動(dòng)半徑：314mm。
主要是計(jì)算前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)襯套）、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)可忽略車輪的定位角，即認(rèn)為主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角及車輪外傾角均為零，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)，如圖（3-2）所示[3]。
圖3-2 轉(zhuǎn)向橋在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的受力分析簡(jiǎn)圖
Fig.3-2 The force analysis of steering axle
（a）制動(dòng)工況下的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖；（b）側(cè)滑工況下的彎矩圖
3.2 非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋前梁應(yīng)力計(jì)算
3.2.1 在制動(dòng)情況下的前梁應(yīng)力計(jì)算
制動(dòng)時(shí)前輪承受的制動(dòng)力Pr和垂向力Z1傳給前梁，使前梁承受轉(zhuǎn)矩和彎矩?？紤]到制動(dòng)時(shí)汽車質(zhì)量向前轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)移，則前輪所承受的地面垂向反力為
Z1=G1/2=8200×1.5/2=6150N (3-4)
式中：G1——汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷；
——汽車制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)前橋和載貨汽車的前橋可取1.4~1.7。
前輪所承受的制動(dòng)力為
Pr=Z1 =6150×1.0=6150N (3-5)
式中：——輪胎與路面的附著系數(shù)。
由Z1和Pr對(duì)前梁引起的垂向彎矩Mv和水平方向彎矩Mh在兩鋼板彈簧座之間達(dá)最大值，分別為
Mv=（Z1-gw）l2===1.73×106 Nmm
(3-6)
Mh=Prl2= Z1=6150×1.0×=2.03×106 Nmm (3-7)
式中：l2——為輪胎中線至板簧座中線間的距離，mm;
gw——車輪（包括輪毅、制動(dòng)器等）的重力，N；
B——前輪輪距，mm；
S——前輪上兩板簧座中線間的距離，mm。
制動(dòng)力Pr還使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩T:
T=Prrr=6150×314=1.93×106 Nmm (3-8)
式中：rr——輪胎的滾動(dòng)半徑。
圖3-2給出了前梁在汽車制動(dòng)工況下的彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖。
前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)力（單位均為MPa）分別為
w===300MPa (3-9)
===150MPa (3-10)
式中：WT——前梁在危險(xiǎn)斷面處的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，mm;
——前梁橫斷面的最大厚度，mm;
Jk——前梁橫截面的極慣性矩，對(duì)工字形斷面：
Jk=0.43 mm4
h——工字形斷面矩形元素的長(zhǎng)邊長(zhǎng)，mm;
——工字形斷面矩形元素的短邊長(zhǎng)，mm
前梁應(yīng)力的許用值為[w]=340MPa；[]=150MPa。
前梁可采用45,30Cr,40Cr等中碳鋼或中碳合金鋼制造，硬度為241～285HB。
3.2.2 在最大側(cè)向力（側(cè)滑）工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算
當(dāng)汽車承受大側(cè)向力時(shí)無(wú)縱向力作用，左、右前輪承受的地面垂向反力Z1L,Z1R和側(cè)向反力Y1L、Y1R各不相等，則可推出前輪的地面反力（單位均為N）分別為
==7308.70N (3-11)
==902 N (3-12)
==7308.70N (3-13)
==902 N (3-14)
式中：G1——汽車停于水平路面時(shí)的前橋軸荷，N；
B1——汽車前輪輪距，mm;
hg——汽車質(zhì)心高度，mm;
1——輪胎與路面的側(cè)面附著系數(shù)。取1=1.0。
側(cè)滑時(shí)左、右鋼板彈簧對(duì)前梁的垂向作用力（N）為
T1l=0.5G1’+G11(hg-rr’)/s=0.5×8200+8200×1.0（540-260）/720=7288.9N (3-15)
T1R=0.5G1’-G11(hg-rr’)/s=0.5×8200-8200×1.0（540-260）/720=911.1N (3-16)
式中：G1’——汽車滿載時(shí)車廂分配給前橋的垂向總載荷，N；
rr’——板簧座上表面的離地高度，mm；
S——兩板簧座中心間的距離，mm。
汽車側(cè)滑時(shí)左、右前輪輪轂內(nèi)、外軸承的徑向力（單位為N）分別為
S1L===49991.5N (3-17)
S2L===56752.9N (3-18)
S1R===7004.1N (3-19)
S2R===6165.2N (3-20)
式中：rr——輪胎的滾動(dòng)半徑，mm;
a——S1L、S1R至車輪中線的距離，mm;
b——S2L、S2R至車輪中線的距離，mm。
求得Z1L，Z1R，Y1L，Y1R即可求得左、右前輪輪轂內(nèi)軸承對(duì)輪毅的徑向支承S1L、S1R和外軸承對(duì)輪毅的徑向支承力S2L、S2R，這樣就求出了輪毅軸承對(duì)軸輪的徑向支承反力。根據(jù)這些力及前梁在鋼板彈簧座處的垂向力T1L,T1R,可繪出前梁與輪軸在汽車側(cè)滑時(shí)的垂向受力彎矩圖（見(jiàn)圖3-3）。由彎矩圖可見(jiàn)，前梁的最大彎發(fā)生在汽車側(cè)滑方向一側(cè)的主銷孔處（Ⅰ—Ⅰ剖面處）；而另一側(cè)則在鋼板彈簧座處（Ⅱ—Ⅱ剖面處），可由下式直接求出：
MⅠ—Ⅰ= Y1Lrr -Z1Ll1=7308.7×314-7308.7×99=1.57×106 Nmm (3-21)
MⅡ—Ⅱ=Z1Rl2+Y1Rrr=902×340+902×314=5.90×105 Nmm (3-22)
式中：M——彎矩，Nmm;
Z1L, Z1R——左、右前輪承受地面的垂向反力，N；
Y1L，Y1R——左、右前輪承受地面的側(cè)向反力，N。
3.3 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算
如下圖所示，轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面處于軸徑為d1的輪軸根部，即Ⅲ—Ⅲ剖面處。
圖3-3 轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷及轉(zhuǎn)向襯套的計(jì)算用圖
Fig.3-3 The knuckle、king pin、bush’s computation graph
3.3.1 工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算
轉(zhuǎn)向節(jié)在Ⅲ—Ⅲ剖面處的軸徑僅受垂向彎矩Mv和水平方向的彎矩Mh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)可按計(jì)算其Mv及Mh，但需以I3代替兩式中的I2，即gw
Mv=(Z1-)l3 =（6150-908）×48.5=2.54×105 Nmm (3-23)
Mh= Z1l3=m1’l3=6150×1.0×48.5=2.98×105 Nmm (3-24)
式中：Z1——前輪所承受的地面垂向反力，N；
——輪胎與路面的附著系數(shù)；
l3——輪胎中心線至Ⅲ—Ⅲ剖面間的距離。
Ⅲ—Ⅲ剖面處的合成彎曲應(yīng)力為
== =620 MPa (3-25)
式中：d1——轉(zhuǎn)向節(jié)輪軸根部軸徑mm。
轉(zhuǎn)向節(jié)采用30Cr,40Cr等中碳合金鋼制造，心部硬度241～285HB，高頻淬火后表面硬度57～65HRC，硬化層深1.5～2.0mm。輪軸根部的圓角滾壓處理。
3.3.2 在汽車側(cè)滑工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算
在汽車側(cè)滑時(shí)，左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面Ⅲ—Ⅲ處的彎矩是不等的，可按下公式求得：
MLⅢ—Ⅲ= Y1lrr- Z1Ll3 =7308.7×314-7308.7×48.5=1.94×106 Nmm (3-26)
MRⅢ—Ⅲ=Z1Rl3+Y1Rrr=902×48.5+902×314=3.26×105 Nmm (3-27)
左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力為
==452 MPa (3-28)
==76MPa (3-29)
3.4 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
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)向平面和縱向平面內(nèi)，對(duì)主銷作用有垂直其軸線方向的力。
3.4.1 在汽車制動(dòng)工況下的計(jì)算
地面對(duì)前輪的垂向支承反力Z1所引起的力矩Z1l1,由位于通過(guò)主軸線的側(cè)平面內(nèi)并在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)處垂直地作用于主銷的力QMZ所形成的力偶QMZ（c+d）所平衡，故有
QMZ===6277 N (3-30)
制動(dòng)力矩Prrr由位于縱向平面內(nèi)并作用于主銷的力Qmr所形成的力偶Qmr（c+d）所平衡，故有
Qmr=Prrr/（c+d）=Z1rrr/ (c+d) =6150×1.0×314/（48.5+48.5）=2.00×104N (3-31)
而作用于主銷的制動(dòng)力Pr則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)出作用的主銷的力Qru、Qrl所平衡，且有
Qru===3075 N (3-32)
Qrl===3075 N (3-33)
由轉(zhuǎn)向橋的俯視圖可知，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力N為
N===5294 N (3-34)
力N位于側(cè)向平面內(nèi)且與輪軸中心線的垂直距離為l4，如將N的著力點(diǎn)移至主銷中心線與輪軸中心線交點(diǎn)處，則需對(duì)主銷作用一側(cè)向力矩Nl。力矩Nl4，由位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷的力偶QMN（c+d）所平衡，故有
QMN===5403 N (3-35)
而力N則在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力QNu,QNl所平衡，且有
QNu===2647 N (3-36)
QNl===2647 N (3-37)
由圖3-3可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷的合力Qu和在下襯套的中點(diǎn)作用于主銷的合力Ql分別為
Qu= =
=1.92×104 N (3-38)
Ql==
=2.72×104 N (3-39)
由上兩式可見(jiàn)，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，其值計(jì)算所得到的Ql。
3.4.2 在汽車側(cè)滑工況下的計(jì)算
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QMZ是不相等的，他們分別按下式求得：
QMZL=
=1.62×104 N (3-40)
QMZR=
=2.00×103 N (3-41)
式中：Z1L，Z1R——汽車左、右前輪承受的地面垂向反作用力，N；
l1——輪胎中心線至主銷軸線的距離 mm;
rr——輪胎的滾動(dòng)半徑 mm;
Y1L，Y1R——左、右前輪承受地面的側(cè)向反力，N；
G1——汽車靜止于水平路面時(shí)的前橋的軸荷，N；
hg——汽車質(zhì)心高度，mm;
B1——汽車前輪輪距，mm;
——輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取=1.0.
取Ql, QMZL, QMZR中最大的作為主銷的計(jì)算載荷Qj,計(jì)算主銷在前梁拳部下端處的彎曲力w和剪應(yīng)切力s
w===413 MPa (3-42)
s===66 MPa (3-43)
式中:d0——主銷直徑 mm;
h——轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離,mm。
主銷的許用應(yīng)力彎曲力[w]=413MPa;許用剪切應(yīng)力[s]=66MPa。
主銷采用20Cr,20CrNi,20CrMnTi等低碳合金鋼制造，滲碳淬火，滲碳層深1.0～1.5mm,56～62HRC。
轉(zhuǎn)向襯套的擠壓應(yīng)力c為
c===8.3 MPa (3-44)
式中: l——襯套長(zhǎng),mm;
Qj——j計(jì)算載荷,取Ql,QMZL,QMZR,中最大值,N;
——主銷直徑,mm。
轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的許用擠壓應(yīng)力為[c]=50MPa。
在靜載荷下，上式的計(jì)算載荷取
Qj=QMZ=Z1l1/(c+d)==6277N (3-45)
3.5 推力軸承和止推墊片的計(jì)算
計(jì)算時(shí)首先要確定推力軸承和止推墊片的當(dāng)量靜載荷
3.5.1 推力軸承計(jì)算
對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，文獻(xiàn)推薦取汽車以等速va=40km/h、沿半徑R=50m或以va=20km/h,沿半徑R=12m的圓周行使的工況作為計(jì)算工況。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Z1L增大。
汽車前橋的側(cè)滑條件為
P1=m1≥Y1L+Y1R=G11=m1g1=820×10×1.0=8200N (3-46)
式中：P1——前橋所受的側(cè)向力，N；
m1——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，mm;
va——汽車行使速度，mm/s;
g——重力加速度，mm/s2；
Y1L、Y1R——地面給左、右前輪的側(cè)向反作用力，N；
1——輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)；
G1——汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷，N。
由上式可得
1= (3-47)
Z1L= (3-48)
將上述計(jì)算工況的va、R等的有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-44), (3-45)式，并hg/B=0.5, 則有
Z1L=1.25G1/2=0.625G1
可近似地認(rèn)為推力軸承的軸向載荷F，等于上述前輪的地面垂向反力，即有
Fa=0.6256G1=0.625×6150=3844 N (3-49)
鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對(duì)轉(zhuǎn)角不大的及軸承滾道圈破壞帶來(lái)的危險(xiǎn)性，軸承的選擇按其靜承載容量C0進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載荷P0為：
P0=（0.5～0.33）C0
3.5.2 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)推力軸承時(shí)，在汽車滿載情況下，止推墊片的靜載荷可取為
Fa===3075 N (3-50)
這時(shí)止推墊片的擠壓力為
c==1 MPa (3-51)
式中：d；D——止推墊片的內(nèi)、外徑。
通常取[c]≤30MPa
4 轉(zhuǎn)向橋定位參數(shù)
轉(zhuǎn)向橋在保證汽車轉(zhuǎn)向功能時(shí)，應(yīng)使轉(zhuǎn)向輪有自動(dòng)回正作用，以保證汽車穩(wěn)定直線行使。即當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在偶遇外力作用發(fā)生偏移時(shí)，一旦作用的外力消失后，應(yīng)能立即自動(dòng)回到原來(lái)直線行使的位置。這種自動(dòng)回正作用是由轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)來(lái)保證的，也就是轉(zhuǎn)向輪、主銷和前軸之間的安裝應(yīng)具有一定的相對(duì)位置。這些轉(zhuǎn)向的定位參數(shù)有主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前輪外傾角和前輪前束[4]。
4.1 主銷后傾角
設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向橋時(shí)，使主銷在汽車的縱向平面內(nèi)，其上部有向后的一個(gè)傾角，即主銷軸線
a) b)
4-1主銷后傾角作用示意圖
Fig.4-1 The king pin casterangle’s sketch map
和地面垂直線在汽車縱向平面內(nèi)的夾角，如圖4-1所示。
主銷后傾角能形成回正的穩(wěn)定力矩。當(dāng)主銷具有后傾角時(shí)，主銷軸線與路面的交點(diǎn)a將位于車輪與路面接觸點(diǎn)b的前面，如圖4-1a所示。當(dāng)汽車直線行使時(shí)，若轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用稍有偏移（例如向右偏移），將使汽車行使方向向右偏離。這時(shí)，由于汽車本身離心力的作用，在車輪與路面接觸點(diǎn)b處，路面對(duì)車輪作用著一個(gè)側(cè)向反力Fy。反力Fy對(duì)車輪形成繞主銷軸線作用的力矩FyL，其方向正好與車輪偏移方向相反。在此力矩作用下，將使車輪回到原來(lái)中間的位置，從而保證汽車穩(wěn)定直線行使，故此力矩稱為穩(wěn)定力矩。但此力矩不宜過(guò)大。否則在轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服該穩(wěn)定力矩，駕駛員要在轉(zhuǎn)向盤上施加較大的力（即所謂轉(zhuǎn)向沉重）。因穩(wěn)定力矩的大小取決力臂L的數(shù)值，而力臂L又取決于后傾角的大小。現(xiàn)在一般采用角不超過(guò)20～30?，F(xiàn)在高速汽車由于輪胎氣壓降低、彈性增加，而引力穩(wěn)定性增大。因此，角可以減小到接近于零，甚至為負(fù)值。本設(shè)計(jì)采用主銷后傾角為零。
4.2 主銷內(nèi)傾角
在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向橋時(shí)，主銷在汽車的橫向平面內(nèi)，其上部向內(nèi)傾斜一個(gè)角（即主銷軸線與地面垂直線在汽車橫向平面內(nèi)的夾角）稱為主銷內(nèi)傾角，如圖4-2a所示。
a) b) c)
4-2主銷內(nèi)傾角作用示意圖及車輪外傾角
Fig.4-2 The king pin angle of toe-in’s sketch map
主銷內(nèi)傾角也有使車輪自動(dòng)回正的作用，如圖4-2b所示。當(dāng)轉(zhuǎn)向輪在外力作用下由中間位置偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度（為了方便解釋，圖中畫成1800即轉(zhuǎn)到如雙點(diǎn)劃線所示位置）時(shí)，車輪的最低點(diǎn)將陷入路面以下。但實(shí)際上車輪下邊緣不可能陷入路面以下，車輪將轉(zhuǎn)向車輪連同整個(gè)汽車前部向上抬起一個(gè)相應(yīng)的高度，這樣，汽車本身的重力有使轉(zhuǎn)向輪回到原來(lái)中間位置的效應(yīng)。
此外，主銷的內(nèi)傾角還使得主銷軸線與路面交點(diǎn)到車輪中心平面與地面交線的距離c減?。▓D4-2a），從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員加在轉(zhuǎn)向盤上的力，使轉(zhuǎn)向操縱輕便，同時(shí)也可減小從轉(zhuǎn)向輪到轉(zhuǎn)向盤上的沖擊力。但c的值也不宜過(guò)小，即內(nèi)傾角不宜過(guò)大，否則在轉(zhuǎn)向時(shí)車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)的過(guò)程中，輪胎與路面間將產(chǎn)生較大的滑動(dòng)，因而增加了輪胎與路面間的摩擦阻力。這不僅使轉(zhuǎn)向變得沉重，而且加速了輪胎的磨損。因此，一般內(nèi)傾角不大于80，本設(shè)計(jì)內(nèi)傾角為7.5度。
主銷內(nèi)傾角是在前梁設(shè)計(jì)中保證的，由機(jī)械加工實(shí)現(xiàn)的。加工時(shí)，將前梁兩端主銷孔軸線上端向內(nèi)傾角就形成內(nèi)傾角。
4.3 車輪外傾角
除上述主銷后傾角和內(nèi)傾角兩個(gè)角度保證汽車穩(wěn)定直線行使外，前輪外傾角也具有定位作用。是通過(guò)車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線之間的夾角，如圖4-2c所示。如果空車時(shí)車輪的安裝正好垂直于路面，則滿載時(shí)，車橋?qū)⒁虺休d變形而可能出現(xiàn)車輪內(nèi)傾，這將加速汽車輪胎的偏磨損。另外，路面對(duì)車輪的垂直反作用力及輪轂緊固螺母的負(fù)荷，降低了他們的使用壽命。因此，為了使輪胎磨損均勻和減輕輪轂外軸承的負(fù)荷，安裝車輪時(shí)應(yīng)預(yù)先使車輪有一定的外傾角，以防止車輪內(nèi)傾。同時(shí)，車輪有了外傾角也可以與拱形路面相適應(yīng)。但是，外傾角也不宜過(guò)大，否則會(huì)是輪胎產(chǎn)生偏磨損。
前輪外傾角是在轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)中確定的。設(shè)計(jì)時(shí)使轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸的軸線與水平面成一角度，該角度即為前輪外傾角（一般為10左右）。
4.4 車輪前束
車輪有了外傾角后，在滾動(dòng)時(shí)就類似于滾錐，從而導(dǎo)致兩側(cè)車輪向外滾開(kāi)。由于轉(zhuǎn)向橫拉桿和車橋的約束使車輪不可能向外滾開(kāi)，車輪將在地面上出現(xiàn)邊滾邊滑的現(xiàn)象，從而增加了輪胎的磨損。為了消除車輪外傾帶來(lái)的這種不良后果，在安裝車輪時(shí)，使汽車兩前輪的中心面不平行，兩輪前邊緣距離的B小于后邊緣距離A，如圖4-3所示。這樣可使車輪在每一瞬間時(shí)滾動(dòng)方向接近于向著正前方。從而在很大程度上減輕和消除了由于車輪外傾角而產(chǎn)生的不良后果。
前輪前束可通過(guò)改變橫拉桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整，調(diào)整時(shí)，可根據(jù)各廠家規(guī)定的測(cè)量位置，使兩輪前后距離差A(yù)-B符合國(guó)家規(guī)定的前束值。一般前束值為0～12mm。測(cè)量位置除圖示位置外，還通常取兩輪胎中心平面出的前后差值，也可以選取兩車輪鋼圈內(nèi)側(cè)面處前后差值。此外，前束也可用角度——前束角表示，如圖4-3中的角。
4-3車輪前束
Fig.4-3 toe in
5 轉(zhuǎn)向橋?qū)嶒?yàn)
在汽車行駛過(guò)程中，轉(zhuǎn)向橋承受著復(fù)雜而繁重的載荷，首先，它和驅(qū)動(dòng)橋共同承受著汽車的滿載荷重；另外，它還承受著作用與路面、車架或車廂之間的垂向力、縱向力和側(cè)向力，以及這三個(gè)方向的沖擊載荷和制動(dòng)力矩等。在這些靜、動(dòng)（沖擊）載荷的作用下，轉(zhuǎn)向橋必須保持有足夠的強(qiáng)度、鋼度，足夠的壽命以及滿意的性能，為此，轉(zhuǎn)向橋及以及他們的零、部件，必須經(jīng)受嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)。
通常，轉(zhuǎn)向橋和驅(qū)動(dòng)橋以及零、部件一樣，需裝車進(jìn)行整車的道路實(shí)驗(yàn)、使用實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)；也有進(jìn)行總成及其主要零、部件的室內(nèi)專項(xiàng)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)。
5.1 車道路實(shí)驗(yàn)、使用實(shí)驗(yàn)及整車室內(nèi)臺(tái)架試驗(yàn)
用于考核轉(zhuǎn)向橋及其零、部件的可靠性、耐久性；對(duì)各種道路的適應(yīng)性及對(duì)整車結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性；測(cè)定性能指標(biāo)，例如轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向輕便性、轉(zhuǎn)向車輪的自動(dòng)回正性能及直線行駛的穩(wěn)定性、有無(wú)轉(zhuǎn)向車輪的擺振及其擺振車速等，并要對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題提出解決措施。
總成及其主要零、部件的臺(tái)架試驗(yàn)
測(cè)試總成及其主要零、部件的強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命等。對(duì)非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向橋的疲勞實(shí)驗(yàn)，可按JB3605規(guī)定的臺(tái)架試驗(yàn)方法進(jìn)行。對(duì)前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)橋轎車具有扭轉(zhuǎn)梁的復(fù)合縱臂式后支持橋，推薦作垂向彎曲疲勞壽命實(shí)驗(yàn)及扭轉(zhuǎn)疲勞壽命試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)要求檢查并記錄首次出現(xiàn)裂紋時(shí)的循環(huán)次數(shù)，12萬(wàn)次循環(huán)及60萬(wàn)次循環(huán)時(shí)焊縫裂紋出現(xiàn)的部位及長(zhǎng)度，以及最終斷裂時(shí)的循環(huán)次數(shù)等。
通常，轉(zhuǎn)向橋的前梁和支持橋的橫梁的抗彎剛度試驗(yàn)與靜彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)可在材料實(shí)驗(yàn)用的油壓機(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)將轉(zhuǎn)向橋總成放在專用的支承架上。這種支承應(yīng)能消除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于試件變形所產(chǎn)生的附加應(yīng)力。左、右支承中心應(yīng)在左、右車輪的中心線位置相重合，載荷應(yīng)加到左、右鋼板彈簧座的中心線位置上。為測(cè)量轉(zhuǎn)向橋的前梁和支持橋的橫梁的變形情況，可選擇其中點(diǎn)和左、右板簧座中心位置下的點(diǎn)或更多的點(diǎn)作為測(cè)試點(diǎn)，并用千分表指示該點(diǎn)的變形量。
剛度試驗(yàn)時(shí)，載荷由零開(kāi)始逐漸增大，記錄每次加載后的變形量，直至加到汽車滿載時(shí)被測(cè)轉(zhuǎn)向橋負(fù)荷的2.5倍，然后在進(jìn)行卸載實(shí)驗(yàn)。如此反復(fù)進(jìn)行數(shù)次，當(dāng)取得穩(wěn)定數(shù)據(jù)后即可結(jié)束剛度試驗(yàn)并在同一試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行靜彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)。這時(shí)先將剛度試驗(yàn)用的千分表拆下，并繼續(xù)逐步、平穩(wěn)地加大載荷，并注意記錄材料達(dá)到屈服極限時(shí)的載荷及最后達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)的破壞載荷。
5.2 轉(zhuǎn)向橋有時(shí)還在扭力機(jī)上進(jìn)行靜扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)
轉(zhuǎn)向橋的彎曲疲勞壽命試驗(yàn)通常在能循環(huán)地變化載荷（由0至Pmax）、專用的液壓式彎曲疲勞壽命實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，或在通用的液壓式疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。其支承位置和加載位置與抗玩剛度試驗(yàn)及靜彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)相同。載荷可直接加到試件上，亦可經(jīng)過(guò)放大后加到試件上。作用在試件上的循環(huán)載荷最大值Pmax可取為汽車滿載時(shí)從動(dòng)橋軸負(fù)荷G1的2..5（或2～3）倍；交變載荷的變化頻率可選為100～300次/min。試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)用計(jì)數(shù)器記錄交變載荷作用的循環(huán)次數(shù)，注意觀察試件，并把開(kāi)始出現(xiàn)疲勞裂紋的循環(huán)次數(shù)記錄下來(lái)。
6 結(jié)論
近年來(lái)隨著生產(chǎn)水平汽車水平和路面的改善，汽車行使速度的不斷提高，同時(shí)人們對(duì)客車的性能要求也越來(lái)越高，如何保證既要具有高的行使速度又要具有良好的轉(zhuǎn)向性能以滿足用戶的要求，是亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)此現(xiàn)象，本論文選擇汽車的主要組成部分轉(zhuǎn)向橋來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)并以DD1021輕型貨車轉(zhuǎn)向橋作為研究對(duì)象。
本設(shè)計(jì)以《汽車設(shè)計(jì)》為理論基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)中確定了轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向橋及其零件組成，通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)出了主要零件的尺寸、強(qiáng)度和合理的整體布局。設(shè)計(jì)后的轉(zhuǎn)向橋具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、重量輕、轉(zhuǎn)向靈敏的特點(diǎn)，制造容易，成本低。廣泛用于微、輕型載貨汽車。
本文所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向橋?qū)ν愋偷霓D(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。
致謝
本設(shè)計(jì)在任蘭鑄老師的悉心指導(dǎo)下完成。從課題的選擇、理論研究到論文的撰寫都得到了任老師的指導(dǎo)和熱情幫助。任老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、豐富的經(jīng)驗(yàn)以及獨(dú)到的見(jiàn)解，使我受益匪淺，在此表示衷心的感謝。
由于本人水平能力有限，本設(shè)計(jì)中一定存在許多的錯(cuò)誤，希望各位老師能給予批評(píng)、指正。
最后，感謝在百忙之中評(píng)審論文和參加答辯工作的專家與教授們！
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