CA1902汽車(chē)前橋設(shè)計(jì)【CAD圖紙+說(shuō)明書(shū)】

資源目錄里展示的全都有，所見(jiàn)即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問(wèn)可加】 摘 要 前橋是汽車(chē)的重要組成部分，中型貨車(chē)的前橋?yàn)榉菙嚅_(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋。前橋?qū)ω涇?chē)的轉(zhuǎn)向功能和行駛穩(wěn)定性有很重要的影響。在貨車(chē)前橋的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)型式、車(chē)輪定位參數(shù)和強(qiáng)度占有十分重要的地位。本文通過(guò)分析各種類(lèi)型前橋的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，以目前市場(chǎng)上的成熟車(chē)型為基礎(chǔ)，進(jìn)行1092型汽車(chē)的前橋設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中首先提出適用該車(chē)型的前橋結(jié)構(gòu)型式，然后進(jìn)行其主要零件的尺寸計(jì)算，最后計(jì)算其主要零件工作應(yīng)力主要是計(jì)算前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷(xiāo)、主銷(xiāo)上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)襯套）、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的工作應(yīng)力。設(shè)計(jì)出既滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，又有良好轉(zhuǎn)向性能、直線(xiàn)行駛穩(wěn)定性和自動(dòng)回正功能的前橋總成。 關(guān)鍵詞：前橋;1092型汽車(chē);轉(zhuǎn)向節(jié);主銷(xiāo) Abstract The front axle is one of the most important parts of the automobile. The front axle of the medium gravity truck is a disconnected steering followed axle. It makes an important effect on the performance of the steering and the stability. In the design and development of the front axle, the structure, the alignment and the intensity has been a very important task. The article introduces the design of the front axle on the 1092 truck through analyzing the structure and performance all types of trucks and based on the popular vehicles in the market. In the design, it’s introduced that the structure of the front axle available for that kind of vehicle in the first. Then the calculation about the size of the main accessory is carried on. Finally computing the working stress of them, that is computing the working stress of I-beam configuration, steering knuckle, steering pin, the bearings of on the top and bottom of the steering pin, the push bearings and the push shims etc. The front axle assembly meets the strength requirement, but also have good performance on the steering, steering stability and the automatic function of returning back . Key word: Front axle, 1092 truck, knuckle，steering pin 目 錄 摘要 1 1 緒論 2 1.1 中型載貨汽車(chē)的發(fā)展前景 2 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(chē)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(guò)不平路面工況的前橋應(yīng)力計(jì)算 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(chē)側(cè)滑工況下得轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 16 4.3 主銷(xiāo)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(chē)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 21 5 結(jié)論 23 參考文獻(xiàn) 24 致謝 25 1 緒論 1.1 中型載貨汽車(chē)的發(fā)展前景 中國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，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-小型載貨汽車(chē)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(wàn)計(jì)的農(nóng)民走上了小康之路！ 中型載貨汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是輕型汽車(chē)。與輕型汽車(chē)相比，中型載貨汽車(chē)有許多優(yōu)點(diǎn)。入世后中型載貨汽車(chē)沒(méi)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(méi)人搞過(guò)。但是我們不能回避輕型汽車(chē)與中型載貨汽車(chē)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，中型載貨汽車(chē)?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(chē)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(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中得以提高。 中型載貨汽車(chē)制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，四輪車(chē)價(jià)格在1～1.5萬(wàn)元/輛，購(gòu)車(chē)農(nóng)戶(hù)一般半年左右即可收回10000元投資。另外，中型載貨汽車(chē)的養(yǎng)路費(fèi)為每月每噸70元，是汽車(chē)的30%，使用成本為同噸位汽車(chē)的1/3到1/2。公路快速建設(shè)也促進(jìn)了中型載貨汽車(chē)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，使得中型載貨汽車(chē)有用武之地。因此，在近十幾年里我國(guó)中型載貨汽車(chē)得到快速發(fā)展。1980年全國(guó)中型載貨汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量不足萬(wàn)輛，1992年產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到113萬(wàn)輛，首次超過(guò)當(dāng)年汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量（106.2萬(wàn)輛）。1998年中型載貨汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá)到270萬(wàn)輛，而同期汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量為163萬(wàn)輛。 我們要開(kāi)發(fā)的中型載貨汽車(chē)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。而在中型載貨汽車(chē)的設(shè)計(jì)中，如何適應(yīng)復(fù)雜的路況下保證汽車(chē)能快速平穩(wěn)的行駛，就是一個(gè)很重的問(wèn)題。前橋是汽車(chē)上一個(gè)重要的總成件，主要包括轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)、前軸等零部件，由于在汽車(chē)的行駛過(guò)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(chē)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(chē)的安全運(yùn)行也越來(lái)越重視，所以對(duì)汽車(chē)車(chē)橋的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋的技術(shù)研究現(xiàn)狀是：中、輕型貨車(chē)的轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)在市場(chǎng)上已成為通用的成熟的技術(shù)，也有非常完備的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的零部件產(chǎn)品，因此短期內(nèi)不會(huì)有較大的技術(shù)革新；重型貨車(chē)由于其載重量的因素，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(chǎng)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(kāi)發(fā)，，并且已經(jīng)有一批成熟的雙前橋重型汽車(chē)產(chǎn)品問(wèn)世。 目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠(chǎng)家在進(jìn)行1092型汽車(chē)或類(lèi)似噸位的汽車(chē)前橋設(shè)計(jì)時(shí)，都是參考幾款最成熟的產(chǎn)品（如EQ1090E、EQ1092、EQ1098、EQ140、CA1090等），在綜合分析各產(chǎn)品的優(yōu)劣勢(shì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的設(shè)計(jì)需要開(kāi)發(fā)類(lèi)似產(chǎn)品。 前橋通過(guò)懸架與車(chē)架(或承載式車(chē)身)相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)午輪，用以在車(chē)架(或承載式車(chē)身)與車(chē)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(kāi)式與斷開(kāi)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(kāi)式與斷開(kāi)式兩種。由于中型載貨汽車(chē)要求價(jià)廉，所以多采用非斷開(kāi)式前橋。非斷開(kāi)式的前橋主要有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)組成。 1、前橋結(jié)構(gòu)形式 本設(shè)計(jì)采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向前橋 2、前橋設(shè)計(jì) （1）轉(zhuǎn)向前橋主要零件尺寸的確定：前梁，無(wú)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?xún)?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(xiāo)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 2.1 前橋簡(jiǎn)介 前橋即非驅(qū)動(dòng)橋，又稱(chēng)從動(dòng)車(chē)橋。它通過(guò)懸架與車(chē)架(或承載式車(chē)身)相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車(chē)輪，用以在車(chē)架(或承載式車(chē)身)與車(chē)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(chē)輪能否轉(zhuǎn)向，前橋分為前橋與非前橋。一般汽車(chē)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(chē)采用全四輪轉(zhuǎn)向。多軸汽車(chē)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(chē)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(chē)多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng)，越野汽車(chē)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(chēng)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(kāi)式與斷開(kāi)式兩種。與非獨(dú)立懸架相匹配的非斷開(kāi)式前橋是一根支承于左、右從動(dòng)車(chē)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(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián)。斷開(kāi)式前橋與獨(dú)立懸架相匹配。本文設(shè)計(jì)的是9噸專(zhuān)用載貨汽車(chē)采用前置后輪驅(qū)動(dòng)的載貨汽車(chē)前橋，因此該前橋作為前橋。 非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向前橋主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)及轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)組成。轉(zhuǎn)向節(jié)利用主銷(xiāo)與前梁鉸接并經(jīng)一對(duì)輪轂軸承支承著車(chē)輪的輪轂，以達(dá)到車(chē)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(xiāo)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(xiāo)將主銷(xiāo)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(chēng)非驅(qū)動(dòng)橋，又稱(chēng)從動(dòng)車(chē)橋。它通過(guò)懸架與車(chē)架（或承載式車(chē)身）相聯(lián)，兩端安裝從動(dòng)車(chē)輪，用以承受和傳遞車(chē)輪與車(chē)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)。 2.2 前橋的基本參數(shù) 為了保持汽車(chē)直線(xiàn)行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車(chē)轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動(dòng)回正的性能，前橋的主銷(xiāo)在汽車(chē)的縱向和橫向平而內(nèi)都有一定傾角。在縱向平面內(nèi)，主銷(xiāo)上部向后傾斜一個(gè)角，稱(chēng)為主銷(xiāo)后傾角。在橫向平面內(nèi)，主銷(xiāo)上部向內(nèi)傾斜一個(gè)β角，稱(chēng)為主銷(xiāo)內(nèi)傾角。 主銷(xiāo)后傾使主銷(xiāo)軸線(xiàn)與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱(chēng)為后傾拖距。當(dāng)直線(xiàn)行駛的汽車(chē)的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽車(chē)就偏離直線(xiàn)行駛而有所轉(zhuǎn)向，這時(shí)引起的離心力使路面對(duì)車(chē)輪作用著一阻礙其側(cè)滑的側(cè)向反力，使車(chē)輪產(chǎn)生繞主銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)的回正力矩，從而保證了汽車(chē)具有較好的直線(xiàn)行駛穩(wěn)定性。此力矩稱(chēng)穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過(guò)大，否則在汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤(pán)上施加更大的力，導(dǎo)致方向盤(pán)沉重。后傾角通常在以?xún)?nèi)?，F(xiàn)代轎車(chē)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(xiāo)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(xiàn)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(xiāo)內(nèi)傾也是為了保證汽車(chē)直線(xiàn)行駛的穩(wěn)定性并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷(xiāo)內(nèi)傾使主銷(xiāo)軸線(xiàn)與路面的交點(diǎn)至車(chē)輪中心平面的距離即主銷(xiāo)偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)需加在方向盤(pán)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(pán)上的沖擊力。主銷(xiāo)內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷(xiāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車(chē)輪軸及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開(kāi)方向盤(pán)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(chē)作直線(xiàn)行駛。內(nèi)傾角一般為；主銷(xiāo)偏移距一般為30～40mm。輕型客車(chē)、輕型貨車(chē)及裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車(chē)可選擇較大的主銷(xiāo)內(nèi)傾角及后傾角，以提高其轉(zhuǎn)向車(chē)輪的自動(dòng)回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過(guò)大，即主銷(xiāo)偏移距不宜過(guò)小，否則在轉(zhuǎn)向過(guò)程中車(chē)輪繞主銷(xiāo)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(chē)制動(dòng)時(shí)跑偏，近年來(lái)出現(xiàn)主銷(xiāo)偏移距為負(fù)值的汽車(chē)。 前輪定位除上述主銷(xiāo)后傾角、主銷(xiāo)內(nèi)傾角外，還有車(chē)輪外傾角及前束，共4項(xiàng)參數(shù)。車(chē)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(chēng)為車(chē)輪外傾角。此角約為，一般為左右。它可以避免汽車(chē)重載時(shí)車(chē)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(chē)輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，縮小了主銷(xiāo)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。 前束的作用是為了消除汽車(chē)在行駛中因車(chē)輪外傾導(dǎo)致的車(chē)輪前端向外張開(kāi)的不利影響(具有外傾角的車(chē)輪在滾動(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車(chē)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(chē)輪安裝時(shí)，可使汽車(chē)兩前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，以使車(chē)輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即(B-A)，一般汽車(chē)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(chē)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(chē)輪的擺振，它是指汽車(chē)行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪繞主銷(xiāo)不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象，它將破壞汽車(chē)的正常行駛。轉(zhuǎn)向車(chē)輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類(lèi)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(chē)輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會(huì)在較寬的車(chē)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(chē)輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì)，例如車(chē)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(chē)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(chē)輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車(chē)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(chē)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。 2.3前橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 2.3.1 設(shè)計(jì)要求： （1）保證有足夠的強(qiáng)度，以保證可靠的承受車(chē)輪與車(chē)架（或承載式車(chē)身）之間的作用力。 （2）保證有正確的車(chē)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(chē)輪定位參數(shù)保持不變。 （3）轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷(xiāo)，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(chē)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(chē)行駛平順性。 通過(guò)對(duì)9噸專(zhuān)用載貨汽車(chē)前橋的設(shè)計(jì)，可以加深我們的設(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。 2.3.2結(jié)構(gòu)參數(shù)： 本次設(shè)計(jì)題目為《1092型汽車(chē)前橋設(shè)計(jì)》，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給出的要求和參數(shù)，該車(chē)型屬于滿(mǎn)載質(zhì)量為9噸的中型載貨汽車(chē)。目前市場(chǎng)上同類(lèi)型或噸位相近的車(chē)型有很多，因此從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)與參數(shù)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和同類(lèi)產(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行初選。 (1)驅(qū)動(dòng)形式：?jiǎn)悟?qū)，裝載質(zhì)量9000kg，汽車(chē)總質(zhì)量2490kg； (2)貨箱尺寸3300×1610×360； (3)輪胎型號(hào)6.00-15,前單、后雙輪胎； (4)有關(guān)國(guó)家以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； (5)參照1092型汽車(chē)參數(shù)和結(jié)構(gòu)。 3 前橋的結(jié)構(gòu)形式 3.1 總述 各種車(chē)型的非斷開(kāi)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(xiāo)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(wàn)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(guò)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(chē)的轉(zhuǎn)向前橋的前梁采用組合式結(jié)構(gòu)，即由其采用無(wú)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(chē)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)壓配并焊接上去的。 主銷(xiāo)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(xiāo) (d)下部圓柱比上部細(xì)的主銷(xiāo) 圖3-1主銷(xiāo)結(jié)構(gòu)形式 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承承受作用于汽車(chē)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(xiāo)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。 3.2前橋的選擇 本設(shè)計(jì)為9噸載貨車(chē)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(mǎn)足要求的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。 轉(zhuǎn)向前橋有斷開(kāi)式和非斷開(kāi)式兩種。斷開(kāi)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(chē)等以載人為主的高級(jí)車(chē)輛。非斷開(kāi)式又稱(chēng)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(chē)上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開(kāi)式前橋。 轉(zhuǎn)向前橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷(xiāo)，注銷(xiāo)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(wú)縫鋼管與兩端拳部組焊的形式。主銷(xiāo)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)心的圓柱形如上圖3-1所示。綜上做出如下的選擇： 3.2.1前橋的結(jié)構(gòu)形式 本前橋采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向前橋橋結(jié)構(gòu)的選型：本前橋采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋 對(duì)前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷(xiāo)，主銷(xiāo)襯套等主要部件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算和相關(guān)校核。 它通過(guò)懸架與車(chē)架（或承載式車(chē)身）相聯(lián)，兩端安裝從動(dòng)車(chē)輪，用以承受和傳遞車(chē)輪與車(chē)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)。 3.2.2 整車(chē)參數(shù) （1）前橋結(jié)構(gòu)形式：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前橋加叉形轉(zhuǎn)向節(jié)主銷(xiāo)。 （2）轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)型式：整體鍛造式。 （3）主銷(xiāo)結(jié)構(gòu)型式：圓柱實(shí)心主銷(xiāo)。 （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(xiāo)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 9噸專(zhuān)用載貨汽車(chē)總布置整車(chē)參數(shù)見(jiàn)表3.1： Ga =2490*9.8=24402N = 0.3Ga=0.3*24404=8540.7N 表3.1 汽車(chē)總重量Ga（N） 前橋軸載重量（N） 汽車(chē)質(zhì)心至前橋中民線(xiàn)距離L（mm） 汽車(chē)質(zhì)心至后軸中心線(xiàn)距離L (mm) 軸距L（mm） 前輪距B (mm) 前鋼板彈簧座中心距s (mm) 24402 8540.7 1852.5 997.5 2850 1345 660 主銷(xiāo)中心距 (mm) 汽車(chē)質(zhì)心高度hg(mm) 車(chē)輪滾動(dòng)半徑rr(mm) 主銷(xiāo)內(nèi)傾角β 主銷(xiāo)后傾角 前輪外傾角a 前輪前束（mm） 1150 840 352 6° 2° 1° 2 4 前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 本車(chē)為單橋驅(qū)動(dòng)的兩軸汽車(chē)，即前橋?yàn)榍皹?、后橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋，由于整體式車(chē)橋較斷開(kāi)式車(chē)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(chē)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(xiāo)、主銷(xiāo)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(chē)輪的定位角，即認(rèn)為主銷(xiāo)內(nèi)傾角、主銷(xiāo)后傾角、車(chē)輪外傾角均為0，而左、右轉(zhuǎn)向節(jié)軸線(xiàn)重合且與主銷(xiāo)軸線(xiàn)位于同一側(cè)向垂直平面內(nèi)。 4.1 前橋在三種工況下的受力分析 前橋的受力及彎矩圖如下： 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-制動(dòng)工況下的彎矩圖 2-側(cè)滑工況下的彎矩圖 、、——作用在前橋左、右車(chē)輪上的鉛直反力（垂直路面） ——作用在前橋左、右車(chē)輪上的制動(dòng)力（垂直前橋，貼于路面） 、——作用在前橋左、右車(chē)輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面） ——前橋滿(mǎn)載靜負(fù)荷(本車(chē)為8540.7N) ——前車(chē)輪輪胎滾動(dòng)半徑（本車(chē)352mm） ——車(chē)輪滿(mǎn)載重心高度（本車(chē)960mm） ——前輪距（本車(chē)1345mm） s——前橋兩板簧座中心距（本車(chē)660mm） ——兩轉(zhuǎn)向節(jié)銷(xiāo)孔中心線(xiàn)與轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸中心線(xiàn)交點(diǎn)間的距離（本車(chē)1150mm） 4.1.1制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算: 制動(dòng)時(shí)前輪承受的制動(dòng)力和垂向力傳給前橋，使前橋承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。此時(shí)制動(dòng)力最大，側(cè)向力、為0。 考慮到制動(dòng)時(shí)汽車(chē)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 = （4-1） 式中：——汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷，N； ——汽車(chē)制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)轎車(chē)和載貨汽車(chē)的前橋可取1.4~1.7。此處取1.5。質(zhì)量分配給前橋35%。 ==0.5×8540.7×1.5=6405.525N 前輪所承受的制動(dòng)力 式中：——輪胎與路面的附著系數(shù)取為0.6； =6405.5250.6=3843.3 N 由于和對(duì)前梁引起的垂向彎矩和水平方向的彎矩在兩鋼板彈簧座之間達(dá)最大值，分別為： N·mm (4-2) N·mm (4-3) 式中：—見(jiàn)圖4—1，其中===97.5mm, ===342.5mm —車(chē)輪(包括輪轂、制動(dòng)器等)所受的重力，N；取=900N； B—前輪輪距取B=1345 mm； s—前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離取為660 mm 其中===97.5mm, ===342.5mm 則 =1885642.313 N·mm =1316330.25 N·mm 制動(dòng)力還使前梁在主銷(xiāo)孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩T： T= N·mm 式中：—輪胎的滾動(dòng)半徑取為352 mm 則有 T=3843.3×352=135284.16 N·mm 前梁在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)（單位均為MPa）分別為： （4-4） 式中: 為鉛直反力在垂直平面內(nèi)的彎矩；為制動(dòng)力在水平面內(nèi)的彎矩；W —前梁彎曲截面系數(shù)，W=。 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)()，可采用經(jīng)驗(yàn)公式 = （4-5） 式中，m為作用在該前梁上的簧上質(zhì)量（kg）；l為車(chē)輪中線(xiàn)至板簧座中線(xiàn)間的距離（cm）,2200為系數(shù)（）。對(duì)于該種車(chē)輛，選m=74%，l=l=342.5mm，故=28686對(duì)于圓形截面，W=。則初步預(yù)算出D=67mm.取D=70mm，d=50mm。 則W==12470.==30999。 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（5-4）中的=184.7；=4.4 前梁可采用45、30Cr、40Cr等中碳鋼或中碳合金剛制造，硬度應(yīng)達(dá)到HB241~285。 此處采用40Cr，因此由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得前橋應(yīng)力的許用值為 經(jīng)校核此工況下符合強(qiáng)度要求。故D=70 mm ，d=50 mm符合要求。 4.1.2 在最大側(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(chē)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，并達(dá)到最大值=,=G1,為保證不橫向翻車(chē)，須使，則有：，所以<，得到<=0.80，取=0.65。 此時(shí)汽車(chē)承受最大側(cè)向力時(shí)無(wú)縱向力的作用，此時(shí)前梁僅受彎矩而沒(méi)有轉(zhuǎn)矩。左、右前輪承受的地面垂直反作用力、和橫向側(cè)向反力、各不相等，前輪的地面反力（N）分別為 = （4-6） = （4-7） = （4-8） = （4-9） 式中，為汽車(chē)停于水平路面時(shí)的前橋軸荷（N）；B為汽車(chē)前輪輪距（mm）；為汽車(chē)質(zhì)心高度（mm）；為側(cè)滑附著系數(shù)，=0.65。 此時(shí)，向右作用。則有： 汽車(chē)向左側(cè)滑時(shí)，前橋在鉛直面內(nèi)的彎矩圖如5-1圖中的第2種工況，由該彎矩圖可見(jiàn)，前梁的最大彎矩出現(xiàn)在側(cè)滑方向一側(cè)拳部的主銷(xiāo)孔處，而另一側(cè)出現(xiàn)在板簧座處，可求出 （4-10） （4-11） 代入數(shù)值得： =7737.4*97.5-5029.3*352=-1015917.1N.mm =803.3*342.5-522*352=91386.25N.mm 則在這兩處的彎曲應(yīng)力分別為 ===81.5MPa ===7.4MPa 經(jīng)校核此工況下符合強(qiáng)度要求。 4.1.3 越過(guò)不平路面工況的前梁應(yīng)力計(jì)算： 汽車(chē)越過(guò)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= （4-12） 式中δ———?jiǎng)虞d荷系數(shù)，載貨汽車(chē)δ＝2．5。代入數(shù)值得=3656487.188 N.mm 其中M在兩鋼板彈簧座之間達(dá)到最大，則彎曲應(yīng)力===293MPa 經(jīng)校核此工況下符合強(qiáng)度要求。 4.2 轉(zhuǎn)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)斷面在軸徑為的輪軸根部即III-III剖面處。 圖4—2 轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷(xiāo)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d的輪軸根部，即剖面Ⅲ處。轉(zhuǎn)向節(jié)采用40Cr制造，心部硬度HB241~285，高頻淬火后表面硬度HRC57~65，硬化層深1.5mm，輪軸根部的圓角滾壓處理，許用彎曲應(yīng)力為[]=550MPa。 4.2.1在制動(dòng)工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 轉(zhuǎn)向節(jié)在Ⅲ剖面處的軸徑僅受垂向彎矩和水平彎矩而不受轉(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)可按公式（4-2）和（4-3）計(jì)算其和，但需要以l替換其中的l。即 =()l=[]* l （4-13） = （4-14） 式中：—轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑取為45mm，=30mm，[]=550MPa， 剖面Ⅲ處的合成彎曲應(yīng)力為 = （4-15） 代入數(shù)值得 =165165.75 N·mm =115299 N·mm W==8947.3 所以=22.5MPa[]=550MPa，符合要求 4.2.2 在汽車(chē)側(cè)滑工況下得轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 在汽車(chē)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： （4-16） （4-17） 左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面處得彎曲應(yīng)力為 (4-18) （4-19） 代入數(shù)值得 =168.8MPa =22.8MPa 由于[]=550MPa，符合要求。 4.3 主銷(xiāo)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(xiàn)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(xiāo)作用有垂直其軸線(xiàn)方向的力。 4.3.1 在制動(dòng)工況下 地面對(duì)前輪的垂向支承反力Z所引起的力矩，由位于通過(guò)主銷(xiāo)軸線(xiàn)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(xiāo)的力(N)所形成的力偶矩所平衡(見(jiàn)圖5—2(b))，故有 = （4-20） 式中取97.5mm，c取58mm，d取65 mm；則=5077.6N。 制動(dòng)力矩P由位于縱向平面內(nèi)并作用于主銷(xiāo)的力所形成的力偶矩（c+d）所平衡（如圖5—2(c)），故有 = N （4-21） 代入數(shù)值得=10998.7N 而作用于主銷(xiāo)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(xiāo)的力、所平衡(見(jiàn)圖5—2(c))，且有 = （4-22） = （4-23） 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為 N= （4-24） 式中為轉(zhuǎn)向橫拉桿與前梁得距離。取=155mm 代入數(shù)值得=2031N =1812.3N N=3046.5N 力N位于側(cè)向平面內(nèi)且與輪軸中心線(xiàn)的垂直距離為l，如將N的著力點(diǎn)移至主銷(xiāo)中心線(xiàn)與輪軸中心線(xiàn)的交點(diǎn)處，則需對(duì)主銷(xiāo)作用一側(cè)向力矩N l（如圖）。力矩N l由位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷(xiāo)的力偶矩所平衡，故有 = （4-25） 代入數(shù)值得 ==1981.5N 而力N則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷(xiāo)的合力、所平衡，且有 = （4-26） = （4-27） 代入數(shù)值得 = 1610 N =1436.3N 由圖可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷(xiāo)的合力和在下襯套的中點(diǎn)作用于主銷(xiāo)的合力分別為 = （4-28） = （4-29） 由以上兩式可見(jiàn)，在汽車(chē)制動(dòng)工況下，主銷(xiāo)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= 15371.8N (=14123.2N) 4.3.2 在汽車(chē)側(cè)滑工況下 汽車(chē)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(xiāo)的力是不相等的。他們可分別按下式求得： （4-30） (4-31) 式中：、——汽車(chē)前橋左、右車(chē)輪上承受的地面垂向反作用力（垂直路面）N； ——輪胎中心線(xiàn)至主銷(xiāo)軸線(xiàn)的距離(97.5mm)； ——前輪輪胎滾動(dòng)半徑（本車(chē)352mm）； 、——作用在前橋左、右車(chē)輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面），N； c、d——見(jiàn)圖4-2 ——前橋滿(mǎn)載時(shí)靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷(本車(chē)為8540.7N，見(jiàn)表1)； ——車(chē)輪滿(mǎn)載重心高度（本車(chē)840mm，見(jiàn)表3.1）； ——前輪距（本車(chē)1345mm，見(jiàn)表3.1）； ——輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取=0.65。 取中最大的作為主銷(xiāo)的計(jì)算載荷，計(jì)算主銷(xiāo)在前橋拳部下端面處的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力。代入數(shù)值得= 15371.8N =8259.5N =2130.6N 所以==15371.8N = （4-32） = （4-33） 式中：d——主銷(xiāo)直徑，取25mm； h——轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前橋拳部下端面的距離，見(jiàn)圖4-2，取30mm； 此時(shí)求得=295MPa， =32MPa 主銷(xiāo)的許用彎曲應(yīng)力為[]=500MPa；許用剪切應(yīng)力[]=100MPa。 主銷(xiāo)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.本處采用20Cr。 經(jīng)校核符合強(qiáng)度要求。 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力為 = （4-34） 式中：l——襯套長(zhǎng)30mm； ——計(jì)算載荷，取中最大值,==15371.8NN； d——主銷(xiāo)直徑，25mm，見(jiàn)圖；銷(xiāo)的長(zhǎng)度50~200mm。 此時(shí)求得=21MPa。 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的許用擠壓應(yīng)力[]=50MPa。經(jīng)校核符合強(qiáng)度要求。 在靜載荷下，上式的計(jì)算載荷取 （4-35） 式中：,Z,l，c，d，G————見(jiàn)式（4-20）及式（4-1）及其下的說(shuō)明及圖4-1。此時(shí)[]15MPa。代入數(shù)值求得=3385N，則=4.5MPa，經(jīng)校核符合要求。 4.4 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算 4.4.1 推力軸承的計(jì)算 對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，取汽車(chē)以等速=40km/h、沿半徑R=50m或以=20km/h、沿半徑R=12m的圓周行駛的工況作為計(jì)算工況。 如果汽車(chē)向右轉(zhuǎn)彎，則其前外輪即前左輪的地面垂向反力增大。 汽車(chē)的前橋側(cè)滑條件為 = （4-36） 式中：——前橋所受的側(cè)向力，N； ——汽車(chē)滿(mǎn)載時(shí)的整車(chē)質(zhì)量分配給前橋的部分； R——汽車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑，mm； ——汽車(chē)行駛速度，mm/s； G——重力加速度，； 、——作用在前橋左、右車(chē)輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面）N； ——輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)； ——前橋滿(mǎn)載時(shí)靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷(本車(chē)為8540.7N)； 由上式得： = 將此式代入（4-6），得 = （4-37） 將上述計(jì)算工況的、R等有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（2-38），并設(shè)=0.5,則有 ==0.625 可近似的認(rèn)為推力軸承的軸向載荷等于上述前外輪的地面垂向反力，即有 =0.625 （4-38） 則=0.625*8540.7=5338N =（0.5~0.33） （4-39） 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(lái)的危險(xiǎn)性，根據(jù)=45mm選軸承內(nèi)徑為d=45mm，軸承的選擇按其靜承載容量進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載荷 》，故此調(diào)心軸承滿(mǎn)足要求。所選取的軸承尺寸為d=45mm，D=85mm，軸承型號(hào)為1209E型。 4.4.2 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)推力軸承的時(shí)候，在汽車(chē)滿(mǎn)載的情況下，止推墊片的靜載荷可取為： =/2 （4-40） =4270.35N 這時(shí)止推墊片的擠壓應(yīng)力為 = （4-41） 式中：d、D——止推墊片的內(nèi)、外徑。d=45mm，D=55mm。=5.45MPa。 通常取[]30MPa。經(jīng)校核符合要求。 4.5 輪輞的尺寸計(jì)算 根據(jù)輪胎的型號(hào)6.00-15，經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知輪輞的型號(hào)為4.50E，求得輪輞直徑D=466mm。由下表可得輪輞的各個(gè)尺寸： A=114mm B=12mm G=20mm 另外球頭銷(xiāo)頭部的直徑選擇可依據(jù)如下 許用接觸應(yīng)力為[]25~30MPa。球頭銷(xiāo)用合金結(jié)構(gòu)鋼12CrNiB、15CrMo、20CrNi或液體碳氮共滲鋼35Cr、35CrNi制造。 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 4-3 球頭直徑 球頭直徑 /mm 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷 /N 球頭直徑 /mm 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷 /N 20 到6000 35 24000~34000 22 6000~9000 40 34000~49000 25 9000~12500 45 49000~70000 27 12500~16000 50 70000~100000 30 16000~24000 根據(jù)前輪載荷取球頭直徑d=22mm。 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(guò)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(mǎn)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)。我所設(shè)計(jì)的是1092型汽車(chē)的轉(zhuǎn)向橋，它是非斷開(kāi)式的轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋，主要結(jié)構(gòu)采用工字形斷面前梁（中部下沉式）和夾叉形轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷(xiāo)將前梁和轉(zhuǎn)向節(jié)鉸接并經(jīng)一對(duì)輪轂軸承支承著車(chē)輪輪轂，在左轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳處安裝著轉(zhuǎn)向節(jié)臂，左右轉(zhuǎn)向節(jié)下耳處裝有與轉(zhuǎn)向橫拉桿聯(lián)接的轉(zhuǎn)向梯形臂，以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的正常轉(zhuǎn)向。我的轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的功能包括：有足夠的強(qiáng)度承載車(chē)重、承受和傳遞各方向的力及力矩，保證正常轉(zhuǎn)向和行駛穩(wěn)定性，減小輪胎磨損。 總體來(lái)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(shū)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(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，因?yàn)槲业挠⒄Z(yǔ)不是很好，不過(guò)我沒(méi)有膽怯，積極查找參考書(shū)，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(guò) 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(guò)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(guò)學(xué)習(xí) CAD這門(mén)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(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)，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(guò)“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(guò)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(guò)得十分充實(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)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(chē)前橋的認(rèn)識(shí)，加深了對(duì)汽車(chē)的了解；提高了解決實(shí)際問(wèn)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(lè)。對(duì)于設(shè)計(jì)中我沒(méi)有發(fā)現(xiàn)但仍然存在的問(wèn)題，我會(huì)虛心接受老師批評(píng)指正。 參考文獻(xiàn) [1] 劉濤.汽車(chē)設(shè)計(jì).北京：北京大學(xué)出版社,2000 [2] 王望予.汽車(chē)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(chē)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(huà)法幾何級(jí)工程制圖（第五版）.上海：上?？茖W(xué)出版社，2006 [5] 張洪欣.汽車(chē)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(chē)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] 浙江交通學(xué)校.汽車(chē)構(gòu)造教學(xué)圖冊(cè).人民交通出版社,1986 [10] 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 [11] 劉惟信.汽車(chē)設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,2000 [12] 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