關(guān)于轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向垂臂、球頭銷強(qiáng)度校核規(guī)范設(shè)計(jì)參考

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1、關(guān)于轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向垂臂、球頭銷強(qiáng)度校核規(guī)范設(shè)計(jì)參考 關(guān)于轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向垂臂、 球頭銷強(qiáng)度校核規(guī)范（設(shè)計(jì)參考） 1、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)整體要求 轉(zhuǎn)向垂臂、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和梯形臂由中碳鋼或中碳合金鋼如35Cr、40、40Cr和40CrNi用模鍛加工制成。多采取沿其長度變化尺寸的橢圓形或矩形截面以公道地利用材料和提高其強(qiáng)度與剛度。轉(zhuǎn)向垂臂與轉(zhuǎn)向垂臂軸用漸開線花鍵聯(lián)接，且花鍵軸與花鍵孔具有1定的錐度以得到無隙配合，裝配時(shí)花鍵軸與孔應(yīng)按標(biāo)記對中以保證轉(zhuǎn)向垂臂的正確安裝位置。轉(zhuǎn)向垂臂的長度與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置及傳動(dòng)比等因素有關(guān)，1般在初選時(shí)對小型汽車可取100～150mm；中型汽車可取150～200mm；

2、大型汽車可取300～400mm。 　　 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的20、30或35號(hào)鋼（低碳鋼）的無縫鋼管制造，其沿長度方向的外形可根據(jù)總布置的需要肯定。 　　 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采取球形鉸接。球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表面磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。橫拉桿左右側(cè)桿外真?zhèn)€球形鉸接應(yīng)作為單獨(dú)組件，組裝好后以其殼體上的羅紋旋到桿的端部，以使桿長可調(diào)以便用于調(diào)理前束。球頭與襯墊需潤滑，并應(yīng)采取有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及避免灰塵污物進(jìn)入。 　　 球銷與襯墊均采取低碳合金鋼如12CrN

3、i3A、18MnTi或40Cr制造，工作表面經(jīng)（高頻經(jīng)常使用）滲碳（慢時(shí)間長）淬火處理，滲碳層深1.5—3.0mm，表面硬度HRC56—63，允許采取中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。 　　為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采取等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝。 　　 2、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向垂臂、球頭銷校核規(guī)范 （1）縱拉桿校核規(guī)范 縱拉桿應(yīng)有較小的質(zhì)量和足夠的剛度?？v拉桿的形狀應(yīng)符合布置要求，有時(shí)不能不做成彎的，這就減小了縱向剛度。拉桿用20、30或40鋼無縫鋼管制成。 　　1、 縱拉桿為直桿，可按壓桿穩(wěn)定

4、校核，計(jì)算其受壓時(shí)的縱向曲折穩(wěn)定性。根據(jù)《材料力學(xué)》中有關(guān)壓桿穩(wěn)定性計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算,以下所示。 　　 ―――――（1） 式中 ——桿的剛度儲(chǔ)備系數(shù)，即安全系數(shù)。1般取1.5~2.5 ——桿承受的軸向力 ——彈性模量，= ——桿長，按桿兩端球鉸中心間的距離計(jì) ——斷面慣性矩 2、 縱拉桿為彎桿，則應(yīng)計(jì)算曲折應(yīng)力和拉壓應(yīng)力，合成后校核強(qiáng)度。 　　（1）按原地轉(zhuǎn)向阻力矩計(jì)算 按哥夫（Gough）經(jīng)驗(yàn)公式： ―――――（2） 式中 ——輪胎和路面間的滑動(dòng)磨擦系數(shù) ——前軸負(fù)荷 ——輪胎氣壓MPa ① 前輪處于中間直行位置 a、 從阻力矩算出縱拉桿球頭連線的軸

5、向力：按圖紙布置，求出此連線至主銷的垂距，除阻力矩則為軸向力； b、 求出軸向力（即球頭連線）至拉桿折彎處的最大垂距（力臂）； c、 軸向力力臂則為危險(xiǎn)斷面彎矩（內(nèi)力）； d、 求斷面系數(shù)和斷面積； e、 求曲折應(yīng)力（）和拉壓應(yīng)力（），二者之和則為合成拉壓應(yīng)力（按應(yīng)力方向求代數(shù)和）； f、 求安全系數(shù)，= ，汽車?yán)碚撏扑]的安全系數(shù)值1.7~2.4，這類工況取上限2.4。 　　② 前輪處于最大轉(zhuǎn)角極限位置（方法同①，數(shù)值變大） a、 從阻力矩算出球頭連線軸向力，垂距變小，軸向力變大； b、 求出曲折力臂，與①相同； c、 求出危險(xiǎn)斷面彎矩，比①增大； d、 求斷面系數(shù)和斷面積； e、 求曲折

6、應(yīng)力和拉壓應(yīng)力，合成（數(shù)據(jù)比①增大），注意力的方向； f、 求安全系數(shù)，這類工況取下限1.7。 　?。?）按油泵卸荷油壓或轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷油壓計(jì)算 a、設(shè)定前軸轉(zhuǎn)向節(jié)已被螺栓限位（相當(dāng)于輪被卡住），而轉(zhuǎn)向機(jī)還未限位。轉(zhuǎn)向機(jī)輸出扭矩按油泵最大卸荷壓力或轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷壓力二者當(dāng)中卸荷油壓最小值計(jì)算； b、 限位的極限位置，從圖紙求出縱拉桿與垂臂的夾角，找到縱拉桿球頭連線相對轉(zhuǎn)向機(jī)輸出軸的垂距； c、 此垂距除輸出扭矩則是軸向力； d、 求出軸向力（球頭連線）至折彎處垂距（力臂），二者相乘則為曲折力矩； e、 按上述辦法求到合成應(yīng)力和安全系數(shù)，可取下限（1.7），乃至更小，但必須大于1.2； f、 若轉(zhuǎn)向

7、節(jié)沒有被限位之前，或車輪沒有被外力卡住，轉(zhuǎn)向機(jī)已到達(dá)極限位置，轉(zhuǎn)向機(jī)輸出軸（垂臂軸）已被限位，不論是油壓卸荷或是機(jī)械式擋住，垂臂已不可能將轉(zhuǎn)向力傳給縱拉桿，這時(shí)候縱拉桿受力其實(shí)不大，沒必要校核。所以油泵或轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷的作用取決于它是在轉(zhuǎn)向節(jié)被限位以后（指轉(zhuǎn)向機(jī)油壓卸荷是以行程控制），和中途車輪被強(qiáng)迫卡住的工況（此工況很罕見）。 　　 ★（2）轉(zhuǎn)向垂臂校核規(guī)范 轉(zhuǎn)向垂臂用模鍛制成，斷面為橢圓形或矩形。為了實(shí)現(xiàn)無間隙配合，垂臂與垂臂軸用漸開線花鍵連接的占多數(shù)。為保證垂臂能正確安裝到垂臂軸上，應(yīng)在它們的側(cè)面做安裝記號(hào)。在球頭銷上作用的力F，對轉(zhuǎn)向垂臂構(gòu)成曲折和改變力矩的聯(lián)合作用。危險(xiǎn)斷面在垂臂根

8、部，如圖1⑴所示，其危險(xiǎn)截面在A—A處。根據(jù)第3強(qiáng)度理論，在危險(xiǎn)截面的最大應(yīng)力點(diǎn)a處，彎扭聯(lián)合作用的等效應(yīng)力應(yīng)為： ―――――（3） 式中：——曲折應(yīng)力 ——剪應(yīng)力 ——材料的屈服極限 ——相對的強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)，取1.7~2.4 圖 1⑴轉(zhuǎn)向垂臂與球鉸及危險(xiǎn)截面處 的應(yīng)力示意圖 值以下所示： ―――――（4） 式中 ——作用在轉(zhuǎn)向垂臂球形鉸接處的力 ——如圖1⑴所示 ——危險(xiǎn)截面的曲折截面系數(shù) 對矩形截面的軸，在其截面的直角頂點(diǎn)處改變剪切應(yīng)力值為零，最大剪切應(yīng)力產(chǎn)生于側(cè)邊中間的k點(diǎn)為，a點(diǎn)處的應(yīng)力為，則有 ―――――（5）

9、―――――（6） 式中——如圖1⑴所示(偏距) ——矩形截面的長邊與短邊長度 ——與有關(guān)的系數(shù)，查有關(guān)手冊選取 彎、扭聯(lián)合作用應(yīng)力如圖1⑴所示，其最大合成主應(yīng)力在a點(diǎn)。 　　轉(zhuǎn)向垂臂與轉(zhuǎn)向垂臂軸經(jīng)漸開線花鍵連接，因此要求驗(yàn)算漸開線花鍵的擠壓應(yīng)力和切應(yīng)力。漸開線花鍵聯(lián)接常根據(jù)被聯(lián)接件的特點(diǎn)、尺寸、使用要求和工作條件，肯定其類型、尺寸，然落后行必要的強(qiáng)度校核計(jì)算。計(jì)算公式以下： ―――――（7） 式中 ——轉(zhuǎn)矩 （Nm） ——各齒間載荷不均勻系數(shù)，通常=0.7~0.8 ——齒數(shù) ——齒的工作高度（mm） ——齒的工作長度（mm） ——平均直徑（mm） 漸開線花鍵：， ——模數(shù) ——花鍵

10、聯(lián)接許用擠壓應(yīng)力，取 （3）球頭銷校核規(guī)范 球頭銷常由于球臉部分磨損而破壞，為此用下式驗(yàn)算接觸應(yīng)力： ―――――（8） 式中——作用在球頭上的力 ——球頭承載表面在通過球心并與力相垂直的平面上的投影面積 除滿足上式外，球銷曲折應(yīng)力應(yīng)當(dāng)滿足： 銷根部 ―――――（9） 式中 ——作用于球頭上的力 ——球頭懸臂部份的尺寸 ——球銷計(jì)算截面的曲折截面系數(shù) ——材料的屈服極限 ——安全系數(shù)，取1.5 設(shè)計(jì)早期，球頭直徑D可根據(jù)表1⑴中推薦的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。 　　球頭直徑D /mm 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷（雙邊） ／N（前軸負(fù)荷） 球頭直徑D /mm

11、 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷（雙邊） ／N 20 22 25 27 30 到6000 6000～9000 9000～12500 12500～16000 16000～24000 35 40 45 50 24000～34000 34000～49000 49000～70000 70000～100000 表 1⑴ 球頭直徑 球頭銷用合金結(jié)構(gòu)鋼12CrNiB、15CrMo、20CrNi或液體碳氮共滲鋼40Cr、35CrNi制造。 　　 5.15下午 3、設(shè)計(jì)案例分析 （1）轉(zhuǎn)向縱拉桿校核 以廈門金龍公交XMQ6891G轉(zhuǎn)向縱拉桿強(qiáng)度校核為例進(jìn)行案例分析 1、原設(shè)計(jì)案例資料 圖

12、 2⑴ 縱拉桿圖 配 置 型 號(hào) 參 數(shù) A.轉(zhuǎn)向機(jī) 浙江世寶SB8575D 油壓力14Mpa時(shí)，輸出扭矩大約3100N.m； 油壓力10Mpa時(shí)，輸出扭矩大約2300N.m； 油壓力7Mpa時(shí)，輸出扭矩大約1600N.m。 　　B.轉(zhuǎn)向油泵 錫柴CA6DF3⑵0E3發(fā)動(dòng)機(jī)自帶 最大工作壓力14Mpa C.轉(zhuǎn)向縱拉桿 紹興京山 6891G-F820⑶410010 拉桿管徑規(guī)格42X8.0mm，最大落差點(diǎn)至當(dāng)量桿（球頭兩端連線）的垂直距離為113.2mm 表 2⑴ 2007年生產(chǎn)的泉州公交XMQ6891G轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置參數(shù)表 2、按典型位置原地打轉(zhuǎn)向和油壓卸荷工況校核縱拉桿極限應(yīng)力 （1）按

13、原地轉(zhuǎn)向的阻力矩計(jì)算： ① 前輪處于中間直行位置 值以下所示： a、 汽車在瀝青或混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩 、、值以下： ——輪胎和路面間的滑動(dòng)磨擦系數(shù)，1般取0.7 ——前軸負(fù)荷（滿載時(shí)前軸負(fù)荷為45000N） ——輪胎氣壓（=0.8Mpa） 代入式（2） 得出： N.mm b、原地轉(zhuǎn)向縱拉桿所受的軸向力 根據(jù)轉(zhuǎn)向裝置圖2⑵所示，中間直行位置時(shí)，縱拉桿兩端球鉸中心連線恰好垂直于轉(zhuǎn)向節(jié)臂，縱拉桿的軸向力由以下公式計(jì)算，以下： ―――――（10） 式中 ——轉(zhuǎn)向節(jié)臂確當(dāng)量長度（=235 mm） 得出： N 圖 2⑵ 轉(zhuǎn)向裝置圖 c、縱拉桿最大折彎地方受彎矩 ―――――（

14、11） 式中 為縱拉桿折彎處到縱拉桿兩端球鉸中心連線的最大落差（由圖2⑴所示，=113.2 mm） 得出：==1199580 N.mm d、縱拉桿橫截面曲折截面系數(shù)、縱拉桿截面積 ―――――（12） ―――――（13） 式中 ——縱拉桿橫截面外徑42 mm ——縱拉桿橫截面內(nèi)徑26 mm 得出： e、危險(xiǎn)斷面應(yīng)力 左打方向盤，縱拉桿受拉，最大拉應(yīng)力處為a點(diǎn) 壓 205．8正數(shù)拉力 右打方向盤，縱拉桿受壓，最大壓應(yīng)力處為a點(diǎn) 式中 ——屈服應(yīng)力極限（查得35鋼屈服應(yīng)力極限為305MPa） ——最大拉應(yīng)力 得出 結(jié)論：前輪處于中間直行位

15、置時(shí)原地轉(zhuǎn)向，縱拉桿的安全系數(shù)應(yīng)當(dāng)取上限2.4，此縱拉桿的安全系數(shù)偏小。 　　 ② 前輪處于最大轉(zhuǎn)角極限位置 值以下所示： a、前輪左轉(zhuǎn)快到極限位置，縱拉桿所受軸向力 根據(jù)左轉(zhuǎn)極限位置裝置圖2⑶所示，當(dāng)轉(zhuǎn)角為40度時(shí)，=46.6度，由公式 ―――――（14） 得出 N 圖 2⑶ 前輪左轉(zhuǎn)快到極限位置 當(dāng)前輪左轉(zhuǎn)到達(dá)極限位置以后，方向盤往右打，此時(shí)縱拉桿所受力大小與相等，但方向相反。 　　b、前輪右轉(zhuǎn)快到極限位置，縱拉桿所受軸向力 根據(jù)右轉(zhuǎn)極限位置裝置圖2⑷所示，當(dāng)轉(zhuǎn)角為31.2度時(shí)，=27度，由式（14）得出 N 圖 2⑷ 前輪右轉(zhuǎn)快到極限位置

16、 當(dāng)前輪右轉(zhuǎn)到達(dá)極限位置以后，方向盤往左打，此時(shí)縱拉桿所受力大小與相等，但方向相反。 　　 c、前輪左轉(zhuǎn)到達(dá)極限位置，縱拉桿折彎地方受彎矩 參照式（11）可知，= N.mm d、前輪右轉(zhuǎn)到達(dá)極限位置，縱拉桿折彎地方受彎矩 參照式（11）可知，= N.mm e、危險(xiǎn)斷面應(yīng)力 前輪左轉(zhuǎn)到達(dá)極限位置 左轉(zhuǎn)快到極限位置之前，方向盤繼續(xù)左打， 縱拉桿受拉，最大拉應(yīng)力處為a點(diǎn) 左轉(zhuǎn)已到極限位置以后，方向盤往右打，縱拉桿受壓，最大壓應(yīng)力處為a點(diǎn) 前輪右轉(zhuǎn)到達(dá)極限位置 右轉(zhuǎn)快到極限位置之前，方向盤繼續(xù)右打， 縱拉桿受壓，最大壓應(yīng)力處為a點(diǎn) 右轉(zhuǎn)已到極限位置以后

17、，方向盤往左打，縱拉桿受拉，最大拉應(yīng)力處為a點(diǎn) 結(jié)論：前輪轉(zhuǎn)角到達(dá)極限位置時(shí)原地轉(zhuǎn)向，縱拉桿的安全系數(shù)可取下限1.7，此縱拉桿的安全系數(shù)太小，最大拉應(yīng)力幾近到達(dá)屈服極限。 　　 （2）按油泵卸荷油壓計(jì)算： 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向到極限狀態(tài)之前，轉(zhuǎn)向輪已被限位，分兩種情況： ① 轉(zhuǎn)向機(jī)沒有卸荷，油泵的壓力還在繼續(xù)增加，當(dāng)轉(zhuǎn)向管路的油壓到達(dá)最大值（等于14Mpa），此時(shí)系統(tǒng)1直保持最大壓力狀態(tài)，轉(zhuǎn)向機(jī)輸出扭矩也保持在最大值，前橋轉(zhuǎn)向節(jié)的轉(zhuǎn)向已被限制住，但是轉(zhuǎn)向縱拉桿在轉(zhuǎn)向機(jī)的帶動(dòng)下還有繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的趨勢，即轉(zhuǎn)向縱拉桿有最大的拉力（或壓力），這時(shí)候應(yīng)力最大。 　　② 轉(zhuǎn)向機(jī)有卸荷，油泵的壓力到達(dá)1

18、定的壓力后，此時(shí)轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷，轉(zhuǎn)向機(jī)輸出力矩不再增大，管路的油壓保持在轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷時(shí)的壓力，轉(zhuǎn)向機(jī)輸出扭矩也保持不變，前橋的轉(zhuǎn)向已被限制住，但是轉(zhuǎn)向縱拉桿在轉(zhuǎn)向機(jī)的帶動(dòng)下還有繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的趨勢，即轉(zhuǎn)向縱拉桿有較大的拉力（或壓力），這時(shí)候應(yīng)力也很大。 　　值以下所示： a、前輪轉(zhuǎn)到左極限位置以后，還往左打,縱拉桿所受力，受力如圖2⑸所示： 由公式 ―――――（15） 式中 —— 垂臂所受垂直力，轉(zhuǎn)向機(jī)浙江世寶SB8575D，油壓14Mpa時(shí)，輸出扭矩大約3100N.m，垂臂長約215mm， N 得出 N 圖 2⑸ 左轉(zhuǎn)極限位置，縱拉桿受力示意圖 b、前輪轉(zhuǎn)到右極限位置以后，還往右打,

19、縱拉桿所受力，受力如圖2⑹所示： 由式（15）可知， N 圖 2⑹ 右轉(zhuǎn)極限位置，縱拉桿受力示意圖 c、左極限時(shí)，縱拉桿折彎地方受力矩 參照式（11）可知， N.m d、右極限時(shí)，縱拉桿折彎地方受力矩 參照式（11）可知， N.m e、危險(xiǎn)斷面應(yīng)力 前輪轉(zhuǎn)到左極限位置以后，還往左打，縱拉桿受拉，最大拉應(yīng)力處為a點(diǎn) 前輪轉(zhuǎn)到右極限位置以后，還往右打，縱拉桿受壓，最大壓應(yīng)力處為a點(diǎn) ，及 取拉應(yīng)力算安全系數(shù) 結(jié)論：按油泵卸荷油壓或轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷油壓計(jì)算，縱拉桿的安全系數(shù)應(yīng)當(dāng)大于1.2。此縱拉桿兩向極限位置的最大拉應(yīng)力已超過35鋼屈服應(yīng)力極限305MPa，不合格，會(huì)引發(fā)

20、塑變破壞。 　　 3、改進(jìn)措施 將縱拉桿的型號(hào)規(guī)格改成mm，最大落差改成93mm。 　?。?）按原地轉(zhuǎn)向的阻力矩計(jì)算： ① 前輪處于中間直行位置 值以下所示： 由式（11）、式（12）、式（13）可知， N.m、、 危險(xiǎn)斷面應(yīng)力： 左打方向盤，縱拉桿受拉，最大拉應(yīng)力處為a點(diǎn) ， 右打方向盤，縱拉桿受壓，最大壓應(yīng)力處為a點(diǎn) ， 結(jié)論：前輪處于中間直行位置時(shí)原地轉(zhuǎn)向，縱拉桿的安全系數(shù)應(yīng)當(dāng)取上限2.4，此縱拉桿的安全系數(shù)符合要求。 　　 ② 前輪處于最大轉(zhuǎn)角極限位置 值以下所示： 根據(jù)式（14）和式（11）， N.m

21、 N.m 危險(xiǎn)斷面應(yīng)力： 前輪左轉(zhuǎn)到達(dá)極限位置 左轉(zhuǎn)快到極限位置之前，方向盤繼續(xù)左打， 縱拉桿受拉，最大拉應(yīng)力處為a點(diǎn) ， 左轉(zhuǎn)已到極限位置以后，方向盤往右打，縱拉桿受壓，最大壓應(yīng)力處為a點(diǎn) ， 前輪右轉(zhuǎn)到達(dá)極限位置 右轉(zhuǎn)快到極限位置之前，方向盤繼續(xù)右打， 縱拉桿受壓，最大壓應(yīng)力處為a點(diǎn) ， 右轉(zhuǎn)已到極限位置以后，方向盤往左打，縱拉桿受拉，最大拉應(yīng)力處為a點(diǎn) ， 結(jié)論：前輪轉(zhuǎn)角到達(dá)極限位置時(shí)原地轉(zhuǎn)向，縱拉桿的安全系數(shù)可取下限1.7。此縱拉桿的安全系數(shù)符合要求。 　　（2）按油泵卸荷油壓計(jì)算： 值以下所示： 根據(jù)式（15）和式（11）， N.m N.m 危險(xiǎn)斷面應(yīng)力： 前輪

22、轉(zhuǎn)到左極限位置以后，還往左打，縱拉桿受拉，最大拉應(yīng)力處為a點(diǎn) ， 前輪轉(zhuǎn)到右極限位置以后，還往右打，縱拉桿受壓，最大壓應(yīng)力處為a點(diǎn) ， 、及 結(jié)論：按油泵卸荷油壓或轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷油壓計(jì)算，縱拉桿的安全系數(shù)應(yīng)當(dāng)大于1.2。此縱拉 桿的安全系數(shù)符合要求。 　　 結(jié)論：經(jīng)過強(qiáng)度校核，縱拉桿改進(jìn)后應(yīng)力明顯下降。各工況安全系數(shù)均符合要求（本案例材料為35鋼）。 　　 （2）轉(zhuǎn)向垂臂校核 圖 2⑺ 轉(zhuǎn)向垂臂與球鉸及危險(xiǎn)截面處的應(yīng)力圖 由轉(zhuǎn)向垂臂校核規(guī)范可知，4個(gè)角點(diǎn)上的剪應(yīng)力等于零。最大剪應(yīng)力產(chǎn)生于矩形長邊的中點(diǎn)，且按式（5）

23、計(jì)算；短邊中點(diǎn)的剪應(yīng)力是短邊上的最大剪應(yīng)力，按式（6）計(jì)算。式中 、是1個(gè)與比值h/b有關(guān)的系數(shù)，其數(shù)值可從下表2⑵當(dāng)選取。 　　 計(jì)算： （1）曲折應(yīng)力 、、值以下所示： ——作用在轉(zhuǎn)向垂臂球形鉸接處的力，按油泵卸荷時(shí)最大輸出力矩計(jì)算（轉(zhuǎn)向機(jī)為浙江世寶SB8575D，油壓14Mpa時(shí)，輸出扭矩大約3100N.m，垂臂長約215mm， N） ——危險(xiǎn)截面的曲折截面系數(shù)， 215⑶0=185mm（如圖2⑺所示） 代入式（4）， 得出 = = 170.1 MPa （2） 剪切應(yīng)力 1087162.4 N.mm（式中e值如圖2⑺所示） h/b=56/30=1.86

24、7 利用插值法，計(jì)算、，以下： ， 得出 將以上數(shù)值代入式（5）、（6）中，得出 = 89 = 89 MPa (在長邊中點(diǎn)) MPa(在短邊中點(diǎn)) （3）合成主應(yīng)力 由應(yīng)力圖2⑺可知，短邊中點(diǎn)處，曲折應(yīng)力到達(dá)最大值，同時(shí)短邊的剪應(yīng)力在中點(diǎn)處到達(dá)最大值，此點(diǎn)為截面上的危險(xiǎn)點(diǎn)。長邊中點(diǎn)處雖剪應(yīng)力到達(dá)最大值，但曲折應(yīng)力為0。所以應(yīng)校核矩形截面短邊中點(diǎn)處的強(qiáng)度。由式（3）得出： MPa 又 式中——材料的屈服極限，材料1般為40Cr或40CrNi，調(diào)質(zhì)處理，取=785MPa； ——相對的強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)，=1.7~2.4 得出 ，安全系數(shù)大于推薦值，滿足強(qiáng)度要求。 　　 h/b 1 1.2

25、1.5 2 2.5 3 0.208 0.219 0.231 0.246 0.258 0.267 1 0.93 0.858 0.796 0.767 0.753 h/b 4 6 8 10 無窮大 0.282 0.299 0.307 0.313 0.333 0.745 0.743 0.743 0.743 0.743 表 2⑵ 矩形截面桿改變時(shí)的系數(shù)、 （3）球頭銷校核 球銷的破壞情勢主要有球頭的磨損與球銷的斷裂。因此所選定的球銷應(yīng)校核以下應(yīng)力： （1） 球面接觸應(yīng)力 、值以下所示： —— 作用于球頭上的力，其最大值為 N —— 球頭承載表面在通過球心并與力相垂直的平面上的投影

26、面積 由圖2⑺可知，力F垂直于紙面，則A面以下圖所示 得出 代入式（8） 得出 = 略大于許用應(yīng)力值。因核算工況為油泵卸荷壓力的極端條件，因此認(rèn)為基本可行。 　　 （2） 球銷曲折應(yīng)力 、、值以下所示： —— 作用于球頭上的力（） —— 球銷懸臂部份的尺寸（如圖2⑺所示，） —— 球銷根部截面的曲折截面系數(shù)， 式中—— 球銷根部截面直徑（如圖2⑺所示，） 得出 1534 代入式（9） 得出 =537 MPa 此頭銷材料為40Cr，屈服極限取785MPa，。球頭銷的安全系數(shù)推薦值為1.5，此球頭銷的安全系數(shù)略小，但差別很小。因核算工況為油泵卸荷壓力的極端條件，因此認(rèn)為基本可行。 　　總結(jié)論： 1、原縱拉桿的規(guī)格，最大落差為113.2mm，經(jīng)過校核，在極限位置處油泵到達(dá)卸荷壓力時(shí)，其應(yīng)力已超過材料屈服極限（35鋼），會(huì)引發(fā)塑變破壞； 2、將縱拉桿的型號(hào)規(guī)格改成，最大落差改成93mm，縱拉桿應(yīng)力明顯下降。各工況安全系數(shù)均符合要求，可見縱拉桿的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能減小折彎落差，并選擇適合的桿件斷面尺寸； 3、 最好將油泵最大油壓14MPa（10MPa）略為降落，但還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)的使用要求匹配； 4、 轉(zhuǎn)向機(jī)最好配置卸壓裝置，對轉(zhuǎn)向系的安全性有益。 　　5、