輕型載貨汽車轉(zhuǎn)向前橋設計【4張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務書】

輕型載貨汽車轉(zhuǎn)向前橋設計

30頁 12000字數(shù)+論文說明書+任務書+4張CAD圖紙【詳情如下】

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輕型載貨汽車轉(zhuǎn)向前橋裝配圖.dwg

輕型載貨汽車轉(zhuǎn)向前橋設計論文.doc

目錄

摘要 1

Abstract 2

1 緒論 3

1.1 輕型載貨汽車的發(fā)展前景 3

1.2 前橋的組成和設計步驟 3

2 前橋的基本概況和設計要求 4

2.1 前橋簡介 4

2.2 前橋的基本參數(shù) 5

2.3 前橋的設計標準 6

3 前橋的結構形式 7

3.1總述 7

3.2前橋的選擇 8

3.2.1 前橋的結構形式 8

3.2.2 整車參數(shù) 8

4 前橋的設計計算 9

4.1 前橋在三種工況下的受力分析 9

4.1.1 制動工況下的前橋應力計算 11

4.1.2 在最大側(cè)向力(側(cè)滑)工況下的前橋應力計算 13

4.1.3 越過不平路面工況的前橋應力計算 14

4.2 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動和側(cè)滑工況下的應力 14

4.2.1 在制動工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應力計算 15

4.2.2 在汽車側(cè)滑工況下得轉(zhuǎn)向節(jié)應力計算 16

4.3 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動和側(cè)滑工況下的應力計算 16

4.3.1  在制動工況下 16

4.3.2  在汽車側(cè)滑工況下 17

4.4 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計算 19

4.4.1  推力軸承的計算 19

4.4.2  轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計算 21

4.5 輪輞尺寸的確定 28

5  結論 29

致謝 30

參考文獻 31

摘  要 

     本文首先對輕型載貨汽車的設計特點以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關的概述，而后對轉(zhuǎn)向前橋進行了詳細的設計計算，主要計算了前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（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和側(cè)滑兩種工況下的工作應力。本文上述的設計工作均由CAD繪圖完成。 

關鍵字：汽車    前橋   轉(zhuǎn)向節(jié)        主銷     

Abstract

     Firstly, the small truck design features and development in the world to do the relevant overview and then move before the bridge on a detailed design calculations, mainly calculate the work stress in the Brake and sideslip two conditions of the front axle, steering knuckle, kingpin, kingpin upper and lower bearing (the steering knuckle village sets), Steering knuckle thrust bearing or thrust washer .The design of this work completed by the CAD drawing.

Key words:  car    front axle      Knuckle    Kingpin

1  緒論

1.1 輕型載貨汽車的發(fā)展前景

    中國改革開放以來，在農(nóng)村實行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制的改革，使農(nóng)村的經(jīng)濟空前的活躍。農(nóng)村的貨運量和人口的流動量急劇增加，加快運輸機械化成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的迫切需要，正是這一市場的需要使具有中國特色的運輸機械-輕型載貨汽車應運而生。它解決了農(nóng)村運輸?shù)募毙?，填補了村際，鄉(xiāng)際，城鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)結合部運輸網(wǎng)絡的空白，活躍了農(nóng)村經(jīng)濟，為農(nóng)村富裕勞動力找了一條出路，從而使數(shù)以萬計的農(nóng)民走上了小康之路！ 

輕型載貨汽車的競爭對手是輕型汽車。與輕型汽車相比，輕型載貨汽車有許多優(yōu)點。入世后輕型載貨汽車沒有受到多大沖擊，因為它是中國特色的產(chǎn)業(yè)，符合國情，在國外幾乎沒人搞過。但是我們不能回避輕型汽車與輕型載貨汽車在市場的競爭，輕型載貨汽車利用比較底的生產(chǎn)成本和微利經(jīng)營的生產(chǎn)方式并引進先進的汽車技術，堅持“三低一高”的特色，注重產(chǎn)品質(zhì)量，使之與在汽車行業(yè)的競爭中得以提高。

輕型載貨汽車制造工藝簡單，價格便宜，四輪車價格在1～1.5萬元/輛，購車農(nóng)戶一般半年左右即可收回10000元投資。另外，輕型載貨汽車的養(yǎng)路費為每月每噸70元，是汽車的30%，使用成本為同噸位汽車的1/3到1/2。公路快速建設也促進了輕型載貨汽車的發(fā)展。舊中國，全國公路僅13×104 km，而到1997年底，已達1.226×106 km，目前全國98%的鄉(xiāng)和80%的村都通了公路，使得輕型載貨汽車有用武之地。因此，在近十幾年里我國輕型載貨汽車得到快速發(fā)展。1980年全國輕型載貨汽車產(chǎn)銷量不足萬輛，1992年產(chǎn)銷量達到113萬輛，首次超過當年汽車產(chǎn)銷量（106.2萬輛）。1998年輕型載貨汽車產(chǎn)銷量達到270萬輛，而同期汽車產(chǎn)銷量為163萬輛。

我們要開發(fā)的輕型載貨汽車要采用設計理念，多進行優(yōu)化設計，使產(chǎn)品新穎化，品種多樣化以適應多種需要。而在輕型載貨汽車的設計中，如何適應復雜的路況下保證汽車能快速平穩(wěn)的行駛，就是一個很重的問題。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、前軸等零部件，由于在汽車的行駛過程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復雜，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。這就要求其在結構設計上必須有足夠的強度、剛度和抗疲勞破壞的能力。因此就有了本課題的研究和設計。

1.2 前橋的組成和設計步驟

隨著我國交通運輸事業(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也越來越重視，所以對汽車車橋的設計也提出了更高的要求。

前橋通過懸架與車架(或承載式車身)相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動午輪，用以在車架(或承載式車身)與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。前橋還要承受和傳遞制動力矩。前橋按與其匹配的懸架結構的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。前橋按與之匹配的懸架結構不同可分為非斷開式與斷開式兩種。由于輕型載貨汽車要求價廉，所以多采用非斷開式前橋。非斷開式的前橋主要有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷組成。

一、前橋結構形式

本設計采用非斷開式轉(zhuǎn)向前橋

二、前橋設計

1、轉(zhuǎn)向前橋主要零件尺寸的確定：前梁，無縫鋼管型斷面，可采用常規(guī)設計，也可采用計算機程序可靠性優(yōu)化設計。

2、零件工作應力的計算

（1）在制動工況下的前梁應力計算

（2）在最大側(cè)壓力工況下的應力計算

（3）轉(zhuǎn)向節(jié)在制動和側(cè)滑工況下的應力計算

（4）主銷和轉(zhuǎn)向襯套在制動和側(cè)滑工況下的應力計算

（5）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計算

5 結論

     三個月的畢業(yè)設計已經(jīng)結束了，這三個月的時間，是我大學成長的一個飛躍。在這期間，我不斷的汲取知識，消化知識。設計過程中，我經(jīng)常遇到這樣那樣的困難，這也讓我發(fā)現(xiàn)自己理論知識的貧瘠和理論聯(lián)系實踐能力的匱乏。雖然如此，我還是滿懷信心和斗志，突破重重荊棘，不斷的完善自己、充實自己，最終順利完成畢業(yè)設計。 

    總體來講，這次畢業(yè)設計主要分為三個階段： 

第一個階段的主要任務是查找資料、完成文獻檢索和外文翻譯。在此期間，我對圖書館、網(wǎng)上資源等等都進行了相關的資料查找，使自己對查找文獻方面的能力有了一定的提高，另外，進行外文翻譯對我來說是一個極大的挑戰(zhàn)，因為我的英語不是很好，不過我沒有膽怯，積極查找參考書，借助于網(wǎng)絡搜索，也最終完成了任務。

第二個階段是設計軟件的學習。通過 CAD軟件的學習，我體會到了利用CAD軟件進行設計設計是多么的快捷與方便。我想，能夠通過畢業(yè)設計我掌握了CAD軟件，這為我今后的工作奠定了很好的基礎，它必將成為我今后工作的得力工具。同時，通過學習 CAD這門軟件，我也懂的了要不斷的充實和更新自己的知識，因為我還要掌握其他的的軟件。 

第三個階段是出圖和說明書的編寫，這也是我畢業(yè)設計的主要環(huán)節(jié)。在這個階段，我將自己前面階段，乃至整個四年知識積累綜合運用，真正通過“實戰(zhàn)”檢驗了自己對知識的掌握程度。在這一階段，我也體會到了參考資料以及相關標準的重要性。任何設計工作絕不可能是憑空想象的，它是有著一個長期積累的過程的。在今后的設計中，我一定要注意標準化這個概念，并將其運用到自己的設計中去。 

這三個多月的畢業(yè)設計我過得十分充實，在畢業(yè)設計過程中，我廣泛地查找和閱讀相關資料，大大豐富了我對汽車前橋的認識，加深了對汽車的了解；提高了解決實際問題的能力,增強了繪圖和使用技術資料的技能。當看著自己獨立設計完成的效果圖和設計圖時，我充分體會到了工作帶給我的快樂。

致 謝

本設計是在老師的悉心指導下完成的。在畢業(yè)設計的開始階段， 老師并沒有把知識一味的塞給我們，而是鼓勵我們多去圖書館、多上網(wǎng)查找資料。這種方法不但沒有使我們對畢業(yè)設計產(chǎn)生抵觸情緒，反而通過自己的探索，漸漸的對所做課題由陌生到熟悉，由熟悉到產(chǎn)生興趣，主動鉆研?？梢哉f老師很好地激發(fā)了我們的熱情與主動創(chuàng)新的能力。 

當然，老師的敬業(yè)與熱情同樣感動了我，在我遇到困難，工作難以進行的時候，他總能給我很大的啟發(fā)與幫助。他淵博的知識也讓我在完成課程設計的過程中有了保證，使我充滿信心。這三個多月的時間里，老師十分關心課程設計進度，無論在資料的收集還是論文的完成過程中，老師都在百忙之中給我以幫助和指導。

同時，感謝我的室友、同班同學以及相識的好友們，在這四年大學生涯中，是你們給予我無盡的幫助和無窮的快樂，也是通過大家的共同討論，與分享，我們這知識和能力在這短短的三個月中有了突飛猛進的增長。還有幾天大家就要各奔東西了，在這里我要對所有曾經(jīng)一起生活、互相幫助的同學們說一聲謝謝，祝你們在今后的學習工作中永不放棄自己的熱情與理想，最終走向成功。 

參考文獻

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[6] 吳宗澤.機械設計實用手冊. 北京：化學工業(yè)出版社,1999 

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[13] 陳思忠.拖拉機與輕型載貨汽車, 2000年,第8期,N0.32

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[17] 閻蔭棠.幾何量精度設計與檢測.北京：機械工業(yè)出版社,1996 

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[20] 武田信之.載貨汽車設計.方泳龍譯.北京：人民交通出版社，1998

設計（論文）題目 輕型載貨汽車轉(zhuǎn)向前橋設計 — 1— 一、畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及要求 （任務及背景、工具環(huán)境、成果形式、著重培養(yǎng)的能力） 非驅(qū)動橋 的轉(zhuǎn)向前橋 ，又稱從動車軸，通過懸架與車架 (或承載式車身 )相連，兩端安裝從動車輪，用以在車架 (或承載式車身 )與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。從動橋還要承受和傳遞制動力矩。 轉(zhuǎn)向前橋的 設計能夠反映汽車制造企業(yè)進行產(chǎn)品設計的一般過程和方法。此次畢業(yè)設計的任務即根據(jù)動力及整車的參數(shù)和 使用要求，選定前橋的形式、結構，通過相關設計計算，確定前橋及零部件的結構尺寸，繪制相應的裝配圖和關鍵的零件圖。最后成果以圖紙和畢業(yè)論文的形式提交。 要求達到的培養(yǎng)目的： （ 1）通過本畢業(yè)設計的實踐，掌握轉(zhuǎn)向前橋結構設計的一般過程； （ 2）掌握對零部件進行校核的相關理論； （ 3）掌握繪制復雜機械結構圖紙的基本能力 （ 4） 培養(yǎng)學生的實際動手能力，培養(yǎng)分析問題，解決問題的能力，并培養(yǎng)團隊合作的意識。 二、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 劉惟信 北京：清華大學出版社 ,2000 [2] 劉惟信 設計 . 北京：清華大學出版社 ,2004 [3] 陳家瑞 下冊 ). 北京：機械工業(yè)出版社 ,2005 [4] 吳宗澤 北京：化學工業(yè)出版社 ,1999 [5] 小林明 北京：機械工業(yè)出版社 ,1996 [6] 祖業(yè)發(fā) 重慶：重慶大學出版社 ,2001 [7] 徐灝 3、 4 卷）北京：機械工業(yè)出版社 ,1991 三、畢業(yè)設計（論文）進度計劃 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 備 注 文期刊論文翻譯 資料收集調(diào)研，確定畢業(yè)設計的詳細技術路線，完成開題報告 前橋總體結構確定，零部件的 計算 校核 工程繪圖 撰寫畢業(yè)論文，準備答辯 — 2— 開 題 報 告 （ 該表格由學生獨立完成 ) 建議填寫以下內(nèi)容 ： 義，在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待研究的問題。 指導教師評語： （ 建議填寫內(nèi)容：對學生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學生完成上述任務的建議、注意事項等） 指導教師簽名： 年 月 日 — 3— 畢業(yè)設計過程記錄表 （教師填寫） 序號 檢查 時間 檢查 內(nèi)容 指導教師階段檢查評語 （要指出該階段存在的問題及解決的方法） 指導教師 簽 名 1 3 月 中 旬 收集 情況 報告 完成 情況 翻譯 完成 情況 2 4 月 上 旬 學生 投入 情況 論文 進展 情況 3 5 月 中 旬 任務 完成 是否 過半 中期 檢查 意見 問題 及 采取 措施 年 月 日 4 6 月 上 旬 論文 質(zhì)量 (注意 英文 摘要 部分 質(zhì)量 ) 前的 準備 情 況 年 月 日 備注： 指導教師應按要求和時間段及時填寫，該表格由 學生保管， 留在設計現(xiàn)場隨時 接受校、院兩級 督導組 檢察 。 — 4— 設計參數(shù)： 汽車總質(zhì)量N） 前軸軸載質(zhì)量N） 汽車質(zhì)心至前軸中民線距離 汽車質(zhì)心至后軸中心線距離 L2(軸距 L（ 汽車質(zhì)心高度hg(前鋼板彈簧座中心距B〞 (58359 20727 2133 1175 3308 1060 780 主銷中心距B′ (前輪距B1(車輪滾動半徑 rr(主銷內(nèi)傾角 β 主銷后傾角 ? 前輪外傾角 a 前輪前束（ 1415 1584 480 8° 1° 2 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 0 目錄 摘要 ................................................................ 1 .......................................................... 2 1 緒論 .............................................................. 3 型載貨汽車的發(fā)展前景 ........................................ 3 橋的組成和設計步驟 .......................................... 3 2 前橋的基本概況和設計要求 .......................................... 4 橋簡介 ...................................................... 4 橋的基本參數(shù) ................................................ 5 橋的設計標準 ................................................ 6 3 前橋的結構形式 .................................................... 7 .......................................................... 7 .................................................... 8 橋的結構形式 ............................................ 8 車參數(shù) .................................................. 8 4 前橋的設計計算 .................................................... 9 橋在三種工況下的受力分析 .................................... 9 動工況下的前橋應力計算 ................................. 11 最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前橋應力計算 ................... 13 過不平路面工況的前橋應力計算 ........................... 14 向節(jié)在制動和側(cè)滑工況下的應力 ............................... 14 制動工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應力計算 ............................. 15 汽車側(cè)滑工況下得轉(zhuǎn)向節(jié)應力計算 ......................... 16 銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動和側(cè)滑工況下的應力計算 ................. 16 在制動工況下 ............................................ 16 在汽車側(cè)滑工況下 ........................................ 17 向節(jié)推力軸承和止推墊片的計算 ............................... 19 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 1 推力軸承的計算 .......................................... 19 轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計算 .................................... 21 輞尺寸的確定 ............................................................................................... 28 5 結論 ........................................................................................................................ 29 致謝 .............................................................................................................................. 30 參考文獻 ...................................................................................................................... 31 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 2 摘 要 本文首先對輕型載貨汽車的設計特點以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關的概述，而后對 轉(zhuǎn)向前橋進行了詳細的設計計算，主要計算了前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（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和側(cè)滑兩種工況下的工作應力。 本文上述的設計工作均由 關鍵字 ：汽車 前橋 轉(zhuǎn)向 節(jié) 主銷 in to do on a in of or of by AD 型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 3 1 緒論 型載貨汽車的發(fā)展前景 中國改革開放以來，在農(nóng)村實行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制的改革，使農(nóng)村的經(jīng)濟空前的活躍。農(nóng)村的貨運量和人口的流動量急劇增加，加快運輸機械化成為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的迫切需要，正是這一市場的需要使具有中國特色的運輸機械 解決了農(nóng)村運輸?shù)募毙?，填補了村際，鄉(xiāng)際，城鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)結合部運輸網(wǎng)絡的空白，活躍了農(nóng)村經(jīng)濟，為農(nóng)村富裕勞動力找了一條出路，從而使數(shù)以萬計的農(nóng)民走上了小康之路！ 輕型載貨汽車的競爭對手是輕型汽車。與輕型汽車相比，輕型載貨汽車有許多優(yōu)點。入世 后輕型載貨汽車沒有受到多大沖擊，因為它是中國特色的產(chǎn)業(yè)，符合國情，在國外幾乎沒人搞過。但是我們不能回避輕型汽車與輕型載貨汽車在市場的競爭，輕型載貨汽車利用比較底的生產(chǎn)成本和微利經(jīng)營的生產(chǎn)方式并引進先進的汽車技術，堅持“三低一高”的特色，注重產(chǎn)品質(zhì)量，使之與在汽車行業(yè)的競爭中得以提高。 輕型載貨汽車 制造工藝簡單，價格便宜，四輪車價格在 1～ 元 /輛，購車農(nóng)戶一般半年左右即可收回 10000元 投資。另外， 輕型載貨汽車 的養(yǎng)路費為每月每噸 70元，是汽車的 30%，使用成本為同噸位汽車的 1/3到 1/2。公路快速建設也 促進了 輕型載貨汽車 的發(fā)展。舊中國，全國公路僅 13×10 4 到 1997年底，已達 0 6 前全國 98%的鄉(xiāng)和 80%的村都通了公路，使得 輕型載貨汽車 有用武之地。因此，在近十幾年里我國 輕型載貨汽車 得到快速發(fā)展。 1980年全國 輕型載貨汽車 產(chǎn)銷量不足萬輛， 1992 年產(chǎn)銷量達到 113 萬輛，首次超過當年汽車產(chǎn)銷量（ 輛）。 1998 年 輕型載貨汽車 產(chǎn)銷量達到 270 萬輛，而同期汽車產(chǎn)銷量為 163萬輛。 我們要開發(fā)的輕型載貨汽車要采用設計理念，多進行優(yōu)化設計，使產(chǎn)品新穎化，品種多樣化以適應多種 需要。而在輕型載貨汽車的設計中，如何適應復雜的路況下保證汽車能快速平穩(wěn)的行駛，就是一個很重的問題。 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、前軸等零部件，由于在汽車的行駛過程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復雜，其承受的載荷也多為交變載荷，從輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 4 而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂現(xiàn)象。這就要求其在結構設計上必須有足夠的強度、剛度和抗疲勞破壞的能力。因此就有了本課題的研究和設計。 橋的組成和設計步驟 隨著我國交通運輸事業(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 全運行也越來越重視，所以對汽車車橋的設計也提出了更高的要求。 前橋通過懸架與車架 (或承載式車身 )相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動午輪，用以在車架 (或承載式車身 )與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。前橋還要承受和傳遞制動力矩。前橋按與其匹配的懸架結構的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。前橋按與之匹配的懸架結構不同可分為非斷開式與斷開式兩種。由于輕型載貨汽車要求價廉，所以多采用非斷開式前橋。非斷開式的前橋主要有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷組成。 一、前橋結構形式 本設計采用非斷開式轉(zhuǎn)向前橋 二、前橋設計 1、轉(zhuǎn)向前橋主要零件 尺寸的確定：前梁，無縫鋼管型斷面，可采用常規(guī)設計，也可采用計算機程序可靠性優(yōu)化設計。 2、零件工作應力的計算 （ 1）在制動工況下的前梁應力計算 （ 2）在最大側(cè)壓力工況下的應力計算 （ 3）轉(zhuǎn)向節(jié)在制動和側(cè)滑工況下的應力計算 （ 4）主銷和轉(zhuǎn)向襯套在制動和側(cè)滑工況下的應力計算 （ 5）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計算 2 前橋的基本概況和設計要求 橋簡介 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 5 前橋即非驅(qū)動橋，又稱從動車橋。它通過懸架與車架 (或承載式車身 )相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動車輪，用以在車架 (或承載式車身 )與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。前 橋還要承受和傳遞制動力矩。 根據(jù)從動車輪能否轉(zhuǎn)向，前橋分為前橋與非前橋。一般汽車多以前橋為前橋。為提高操縱穩(wěn)定性和機動性，有些轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向。多軸汽車除前輪轉(zhuǎn)向外，根據(jù)對機動性的要求，有時采用兩根以上的前橋直至全輪轉(zhuǎn)向。 一般載貨汽車采用前置發(fā)動機后橋驅(qū)動的布置形式，故其前橋為轉(zhuǎn)向前橋。轎車多采用前置發(fā)動機前橋驅(qū)動，越野汽車均為全輪驅(qū)動，故它們的前橋既是前橋又是驅(qū)動橋，稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋。 前橋按與其匹配的懸架結構的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。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，當又是前橋時，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。 本文設計的是 此該前橋作為前橋 。 非斷開式轉(zhuǎn)向前橋主要由前梁、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)一對輪轂軸承支承著車輪的輪轂，以達到車輪轉(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)的下耳處以簡化結構。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)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將主銷固定在前梁拳部的孔內(nèi)，使之不能轉(zhuǎn)動。 前橋的功用：前橋也稱非驅(qū)動橋，又稱從動車軸。它通過懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩端安裝從動車輪，用以承受和傳遞車輪與車架之間的力（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)向運動 。 橋的基本參數(shù) 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回正的性能，前橋的主銷在汽車的縱向和橫向平而內(nèi) 都有一定傾角。在縱向平面輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 6 內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個 ? 角，稱為主銷后傾角。在橫向平面內(nèi)，主銷上部向內(nèi)傾斜一個β角，稱為主銷內(nèi)傾角。 主銷后傾使主銷軸線與路面的交點位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖距。當直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時，汽車就偏離直線行駛而有所轉(zhuǎn)向，這時引起的離心力使路面對車輪作用著一阻礙其側(cè)滑的側(cè)向反力，使車輪產(chǎn)生繞主銷旋轉(zhuǎn)的回正力矩，從而保證了汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過大，否則在汽車轉(zhuǎn)向時 為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤上施加更大的力，導致方向盤沉重。后傾角通常在 ?3 以內(nèi)?，F(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大的彈性回正力矩，故主銷后傾角就可以減小到接近于零，甚至為負值。但在采用子午線輪胎時，由于輪胎的拖距較小，則需選用較大的后傾角。 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)向時需加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使 前輪轉(zhuǎn)向時不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動，而當松開方向盤時，所儲存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動回正，保證汽車作直線行駛。內(nèi)傾角一般為 ?? 8~5 ；主銷偏移距一般為 30～ 40型客車、輕型貨車及裝有動力轉(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)向車輪的自動回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否則在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)時，隨著滾動將伴隨著沿路面的滑動，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 力不等而導致汽車制動時跑偏，近年來出現(xiàn)主銷偏移距為負值的汽車。 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 4項參數(shù)。車輪外傾指轉(zhuǎn)向輪在安裝時，其輪胎中心平面不是垂直于地面，而是向外傾斜一個角度 ? ，稱為車輪外傾角。此角約為 ?? 一般為 ?1 左右。它可以避免汽車重載時車輪產(chǎn)生負外傾即內(nèi)傾，同時也與拱形路而相適應。由于車輪外傾使輪胎接地點向內(nèi)縮，縮小了主銷偏移距，從 而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動時的方向穩(wěn)定性。 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 7 前束的作用是為了消除汽車在行駛中因車輪外傾導致的車輪前端向外張開的不利影響 (具有外傾角的車輪在滾動時猶如滾錐，因此當汽車向前行駛時，左右兩前輪的前端會向外張開 )，為此在車輪安裝時，可使汽車兩前輪的中心平面不平行，且左右輪前面輪緣間的距離 ，以使車輪在每一瞬時的滾動方向是向著正前方。前束即 (一般汽車約為 3～ 5通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度來調(diào)整。設定前束的名義值時，應考慮轉(zhuǎn)向梯形中的彈性和間隙等因素。 在汽車的設計、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，它是指汽車行駛時轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷擺動的現(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與受迫振動兩種類型。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)在一個振動周期中路面作用于輪胎的力對系統(tǒng)作正功，即外界對系統(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)將作增幅振動直至能量達到動平衡狀態(tài)。這時系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動，形成擺振。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圍內(nèi)發(fā)生。通常在低速行駛時發(fā)生的擺振往往屬于自 攝振動型。當轉(zhuǎn)向車輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動的激勵，例如車輪失衡、端面跳動、輪胎的幾何和機械特性不均勻以及運動學上的干涉等，在車輪轉(zhuǎn)動下都會構成周期性的擾動。在擾動力周期性的持續(xù)作用下，便會發(fā)生受迫振動。當擾動的激勵頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時便發(fā)生共振。其特點是轉(zhuǎn)向輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車速，共振范圍較窄 (3～ 5km/h)。通常在高速行駛時發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動型。 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；又有裝配調(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(cè)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 。 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 8 橋的設計標準 計要求 ： （ 1）保證有足夠的強度， 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）保證有正確的車輪定位，使轉(zhuǎn)向輪運動穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。從橋要有足夠的剛度，以使車輪定位參數(shù)保持不變。 （ 3）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。 （ 4）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。 （ 5）前橋的質(zhì)量應盡可能?。阂詼p少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。 通過對 以加深我們的設計思想，即： （ 1）處理好設計的先進性和生產(chǎn)的可能性 之間的關系； （ 2） 協(xié)調(diào)好產(chǎn)品的繼承性和產(chǎn)品的“三化”之間的關系。 構參數(shù) ： (1)驅(qū)動形式：單驅(qū)，裝載質(zhì)量 1500車總質(zhì)量 2490 (2)貨箱尺寸 3300× 1610× 360； (3)輪胎型號 單、后雙輪胎； (4)有關國家以及行業(yè)標準； (5)參照北汽福田 3 前橋的結構形式 述 各種車型的非斷開式轉(zhuǎn)向前橋的結構型式基本相同，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 部分為安裝主銷的前梁拳部；為提高其抗彎強度，其較長的中間部分采用工字形斷面并輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 9 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。 有的汽車的轉(zhuǎn)向前橋的前梁采用組合式結構，即由其采用無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備。 轉(zhuǎn)向節(jié) 多用中碳合金鋼模具成整體式結構。有些大型汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)，由于其尺寸過大，也有采用組焊式結構的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊接上去的。 主銷的幾種結構型式如下圖所示，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 圖 3銷結構形式 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承承受 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。 主銷上、下軸承承受較大的徑向力，多采用滑動軸承，也有采用滾針軸承的結構。后者的效率高，轉(zhuǎn)向阻力小，且可延長使用壽命。 橋的選擇 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 10 本設計為 載貨車的轉(zhuǎn)向前橋，因此應該本著耐用經(jīng)濟的思想進行方案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結構上滿足要求的情況下應盡量簡單。 轉(zhuǎn)向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨立懸架相配合，結構比較復雜但性能比較好，多用于轎車等以載人為 主的高級車輛。非斷開式又稱整體式，它與非獨立懸架配合。它的結構簡單，承載能力大，這種形式再現(xiàn)在汽車上得到廣泛應用。因此本次設計就采用了非斷開式前橋。 轉(zhuǎn)向前橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷，注銷上下軸承及轉(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縫鋼管與兩端拳部組焊的形式。主銷采用結構簡單的實心的圓柱形如上圖 3上做出如下的選擇： 橋的結構形式 本前橋采用非斷開式轉(zhuǎn)向前橋 整車參數(shù) （ 1）前橋結構形式：無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。 （ 2）轉(zhuǎn)向節(jié)結構型式：整體鍛造式。 （ 3）主銷結構型式：圓柱實心主銷。 （ 4）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承結構形式：滾動軸承 (調(diào)心球軸承 )。 （ 5）主銷軸承結構形式：滾針軸承 （ 6）輪轂軸承結構形式：單列向心球軸承 （ 7）輪胎螺栓：左側(cè)左旋，右側(cè)右旋 車總布置整車參數(shù)見表 1： 2490*4402N 1G = 4404= 1 汽車總重量 N） 前橋軸載重量1G （ N） 汽車質(zhì)心至前橋中民線距離汽車質(zhì)心至后軸中心線距離軸距 L（ 前輪距B (前鋼板彈簧座中心距 s (輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 11 (24402 850 1345 660 主銷中心距 //B (汽車質(zhì)心高度hg(車輪滾動半徑rr(主銷內(nèi)傾角 β 主銷后傾角 ? 前輪外傾角 a 前輪前束（ 1150 840 352 6° 2° 1° 2 4 前橋的設計計算 本車為單橋驅(qū)動的兩軸汽車，即前橋為前橋、后橋為驅(qū)動橋，由于整體式車橋較斷開式車橋具有經(jīng)濟性高、強度大、結構緊湊、安裝維修方便的優(yōu)點，所以，本車決定采用整體式前橋。前橋前橋要求采用鋼管型梁結構，前橋后橋均采用非獨立懸架形式。 轉(zhuǎn)向前橋的設計計算主要是計算前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（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和側(cè)滑兩種工況下的工作應力。繪制計算用簡圖時刻忽略車輪的 定位角，即認為主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角均為 0，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)。 前 橋 在三種工況下的受力分析 前橋的受力及彎矩圖如下： 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 12 圖 4— 1 轉(zhuǎn)向前橋在制動和側(cè)滑工況下的受力分析簡圖 1 21Z 、 1 1——— 作用在前橋左、右車輪上的鉛直 反力（垂直路面） ?P———— 作用在前橋左、右車輪上的制動力（垂直前橋，貼于路面） 1 1——— 作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面） 1G ———— 前橋滿載靜負荷 (本車為 r ———— 前車輪輪胎滾動半徑（本車 352 —— 車輪滿載重心高度（本車 960 B ———— 前輪距（本車 1345 s———— 前橋兩板簧座中心距（本車 660 //B ———— 兩轉(zhuǎn)向節(jié)銷孔中心線與轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸中心線交點間的距離（本車1150 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 13 制動時前輪承受的制動力?Z 傳給前橋，使前橋承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。此時制動力?向力 1 1 0。 考慮到制動時汽車質(zhì)量向前前橋的轉(zhuǎn)移，則前輪所承受的地面垂向反力為 1Z ='114 式中： 1G —— 汽車滿 載靜止于水平路面時前橋給地面的載荷， N； ’1m —— 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 處取 質(zhì)量分配給前橋 35%。 1Z = ?21 1G 1m =輪所承受的制動力 ?? 1式 中： ? —— 輪胎與路面的附著系數(shù)取為 ?P= 由于 1Z 和?兩鋼板彈簧座之間達最大 值，分別為： 2)2()( 1121 ?????N· (422 1'1212h ???????? ???N· (4式中： 2l — 見圖 4— 1， 其中 1l =2"=2 11501345 ?= 2l = 2s?B = 2 6601345 ? =車輪 (包括輪轂、制動器等 )所受的重力， N；取00N； B— 前輪輪距取 B=1345 s— 前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離取為 660 中 1l =2"=2 11501345 ?= 2l =2s?B=2 6601345 ?=型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 14 則 2 6601345)????· ??M=·動力?： T=N·中： r — 輪胎的滾動半徑取為 352 有 T=52=·梁在鋼板彈簧座附近危險斷面處的彎曲應力w?和扭轉(zhuǎn)應 ? （單位均為 別為： ???? （ 4 式中 : 垂直平面內(nèi)的彎矩； 制動力?W — 前梁彎曲截面系數(shù)， W= )(32 33 ?。 在設計中為了預選前 梁 在板簧座處的彎曲截面系數(shù)3，可采用經(jīng)驗公式 2200 （ 4 式中， m 為作用在該前 梁 上的簧上質(zhì)量（ l 為車輪中線至板簧座中線間的距離（ ,2200 為系數(shù)（ ）。對于該種車輛，選 m=74%總m，l=8686 3于圓形截面， W= 32/。則初步預算出D==70d=50 則 W= )(32 33 ?=12470 3 )-(116D 43 ?? =30999 3 板簧座處彎曲 應力 ? 和扭轉(zhuǎn)應力 ? （危險斷面為圓面） 所以將數(shù)值代入（ 5的 ? = ? =輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 15 前梁可采用 45、 3040中碳鋼或中碳合金剛制造，硬度應達到85。 此處采用 40此由機械設計手冊可查得前橋應力的許用值為 ? ? ? ? 。； M P 0M P 5w ?? ?? 經(jīng)校核此工況下符合強度要求。故 D=70 d=50 最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前梁應力計算 設向左側(cè)滑，如汽車高速行駛時，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離F，并達到最大值離F=1 , ? ,為保證不橫向翻車，須使 翻滑 ，則有：?，所以 1? <到 1? <840*21345= 1? = 此時汽車承受最大側(cè)向力時無縱向力的作用，此時前 梁 僅受彎矩而沒有轉(zhuǎn)矩。左、右前輪承受的地面 垂直反作用力 1 1橫向側(cè)向反力 1 1不相等，前輪的地面反力（ N）分別 為 1 ）（ ? （ 4 1 ）（ ? （ 4 1 11? ）（ ? （ 4 1 11? ）（ ? （ 4 式中， 1G 為汽車停于水平路面時的前橋軸荷（ N）； B 為汽車前輪輪距（ g 1 ? 為側(cè)滑附著系數(shù)， 1? = 此時 右作用。則有： 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 16 7 3 7. 4)4513 8 5 4 0. 71 ????? 8 0 3 . 3)4513 5 4 0 . 781 ????? 502 9. 513 540 . 781 ?????? 513 540 . 781 ?????? 汽車向左側(cè)滑時，前橋在鉛直面內(nèi)的彎矩圖如 5種工況，由該彎矩圖可見，前 梁 的最大彎矩出現(xiàn)在側(cè)滑方向一側(cè)拳部的主銷孔處，而另一側(cè)出現(xiàn)在板簧座處，可求出 ? （ 4 ? （ 4 代入數(shù)值得： 1M =52=M =52=在這兩處的彎曲應力分別為 1? = 12470 ? = ? ? ? 。； M P 0M P 5w ?? ?? 經(jīng)校核此工況下符合強度要求。 過不平路面工況 的前梁應力計算 ： 汽國越過不平路面時，因路面不平引起垂直動載荷，至使垂直反作用力達到最大值。此時僅受彎矩而不受轉(zhuǎn)矩。作用在前梁鉛直面內(nèi)的彎矩 M=212 ?? （ 4 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 17 式中δ ——— 動載荷系數(shù)，載貨汽車δ＝ 2． 5。 2*2 4 0* =中 彎曲應力 ? =2470 93 ? ? ? 。； M P 0M P 5w ?? ?? 經(jīng)校核此工況下符合強度要求。 向節(jié)在制動和側(cè)滑工況下的應力 如圖 4— 2 所示，轉(zhuǎn)向節(jié)的危險斷面在軸徑為 1d 的輪軸根部即 圖 4— 2 轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的計算用圖 轉(zhuǎn)向節(jié)的危險斷面處于軸徑為 輪軸根部，即剖面 Ⅲ 處。 轉(zhuǎn)向節(jié)采用 40部硬度 85，高頻淬火后表面硬度 5，硬化層深 軸根部的圓角滾壓處理，許用彎曲應力為 [? ]=550 制動工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應力計算 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 18 轉(zhuǎn)向節(jié)在Ⅲ剖面處的軸徑僅受垂向彎矩制動力矩不經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞而直接由制動底板傳給在轉(zhuǎn)向節(jié)上的安裝平面，這時 可按公式 （ 4（ 4算其需要以 即 w1 )? w1 ]* 4 3'11313 l??? ??? （ 4 式中： 1d — 轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑取為 45l=30[w?]=550 剖面Ⅲ處的合成彎曲應力 ? 為 ? = W （ 4 代入數(shù)值得 30)9 0 05 2 0 5( ???·?M =115299 N·= 31 所以 ? =[w?]=550合要求 汽車側(cè)滑工況下得轉(zhuǎn)向節(jié)應力計算 在汽車發(fā)生側(cè) 滑時，左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險斷面 Ⅲ -Ⅲ處得彎矩是不等的，可分別按下式求得： ???????（ 4 ???????（ 4 左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險斷面處得彎曲應力為 31 ?? ??????? (4輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 19 31 ?? ??????? （ 4 代入數(shù)值得 35*0 . 1352*5 0 2 9 . 3 7 3 7 . 4?? =5*0 . 1352*52230*8 0 3 . 3 ??? =于 [w?]=550合要求。 銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動和側(cè)滑工況下的應力計算 在制動和側(cè)滑工況下，在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套的中點，即與輪軸中心線相距分別為 c、 d 的兩點處， 在側(cè)向平面 (圖 5— 2(b))和縱向平面 (圖 5— 2(c))內(nèi) ，對主銷作用有垂直其軸線方向的力。 制動工況下 地面對前輪的垂向支承反力 位于通過主銷軸線的側(cè)向平面內(nèi)并在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點處垂直的作用于主銷的力 N)所形成的力偶矩 （ 所平衡 (見圖 5— 2(b))，故有 ）（ dc 1? （ 4 式中 1l 取 c 取 58d 取 65 則 制動力矩 P? Q（ c+d）所平衡（如圖 5— 2(c)），故有 ? ）（）（ dc rP ?? ?? N （ 4 代入數(shù)值得?作用于主銷的制動力 P?則在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點處作用于主銷的力平衡 (見圖 5— 2(c))，且有 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 20 ）（ dc （ 4 ）（ dc （ 4 由前橋的俯視圖（如圖）可知，制動時轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力 N=51 4 式中55l=155入數(shù)值得2031N N= 如將 需對主銷作用一側(cè)向力矩 N 如圖）。力矩 N 位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷的力偶矩 ）（ ?所平衡，故有 （ 4 代入數(shù)值得 （ 6558 80*力 Q、有 ?（ 4 （ 4 代入數(shù)值得 ?1610 N 圖可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點作用于主銷的合力?Q 分別為 ?Q= 2Q(Q) ???? ???（ 4 1Q = 2Q(Q) ?? ???? （ 4 由以上兩式可見，在汽車制動工況下，主銷的最大載荷發(fā)生在轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套的中點處，其值為 1Q = (?Q= 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 21 在汽車側(cè)滑工況下 汽車發(fā)生側(cè)滑時，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 不相等的。他們可分別按下式求得：]dc)r-(l)12Q L ）（）（ ????? ?? （ 4 ]dc)r(l)12Q R ）（）（ ??????? ?? (4式中： 1 1——— 汽車前橋左、右車輪上承受的地面垂向反作用力（垂直路面） N； 1l ———— 輪胎中心線至主銷軸線的距離 ( r ———— 前輪輪胎滾動半徑（本車 352 1 1——— 作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面），N； c、 d———— 見圖 4G ———— 前橋滿載時靜止于水平路面時前橋給地面的載荷 (本車為 表 1)； —— 車輪滿載重心高度（本車 840表 1）； B ———— 前輪距（本車 1345表 1）； 1? ———— 輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)，計算時可取 1? = 取 ， 中最大的作為主銷的計算載 荷算主銷在前橋拳部下端面處的彎曲應力w?和剪切應力s?。代入數(shù)值得 以w?=30 （ 4 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 22 s?=20 （ 4 式中： — — 主銷直徑，取 25 h———— 轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點至前橋拳部下端面的距離，見圖 4 30 此時求得w?=295 s?=32銷的許用彎曲應力為 [w?]=500用剪切應力 [s?]=100 主銷采用 202020低碳合金鋼制造，滲碳淬火，滲碳層深 56~0 經(jīng)校核符合強度要求。 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應力c?為 c?=0 （ 4 式中： l———— 襯套長 30 —— 計算載荷，取右左 ，， —— 主銷直徑， 25圖；銷的長度 50~200 此時求得c?=21 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的許用擠壓應力 [c?]=50校核符合強度要求。 在靜載荷下，上式的計算載荷取 ）（）（ 111???? （ 4 式中： c， d， ——— 見式（ 4式（ 4其下的說明及圖 4時 [ c? ]? 15入數(shù)值求得385N，則 c? =校核符合要求。 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計算 力軸承的計算 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 23 對轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，取汽車以等速a?=40km/h、沿半徑 R=5020km/h、沿半徑 R=12 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 1Z 增大。 汽車的前橋側(cè)滑條件為 1P = ??? 1 1111 ? ? （ 4 式中： 1P ———— 前橋所受的側(cè)向力， N； 1m ———— 汽車滿載時的整車質(zhì)量分配給前橋的部分； R———— 汽車轉(zhuǎn)彎半徑， a?———— 汽車行駛 速度， mm/s； G———— 重力加速度， 2 1 1——— 作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面） N； 1? ———— 輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)； 1G ———— 前橋滿載時靜止于水平路面時前橋給地面的載荷 (本車為 由上式得： 1? = 將此式代入（ 4得 1 )])(G 2? （ 4 將上述計算工況的a?、 2并設有 1 =G 可近似的認為推力軸承的軸向載荷 于上述前外輪的地面垂向反力， 即有 G （ 4 則 338N 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 24 0P=（ C（ 4 鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對轉(zhuǎn)角不大及軸承滾道圈破壞帶來的危險性，根據(jù) 1d =45d=45軸承的選擇按其靜承載容量r 進行，且取當量靜載荷 r 0 ?? 》 故此調(diào)心軸承滿足要求。所選取的軸承尺寸為 d=45D=85承型號為 1209 轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計算 當采用青銅止推墊片代替轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的時候，在汽車滿載的情況下，止推墊片的靜載荷可取為： 1G /2 （ 4 時止推墊片的擠壓應力為 c?=）（ 22 a 4 ??（ 4 式中： d、 D———— 止推墊片的內(nèi)、外徑。 d=45D=55mm。c?= 通常取 [c?]? 30校核符合要求。 輞的尺寸計算 根據(jù)輪胎的型號 國家標準可知輪輞的型號為 得輪輞直徑D=466下表可得輪輞的各個尺寸： 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 25 A=114B=12 G=20另外球 頭銷頭部的直徑選擇可依據(jù)如下 許用接觸應力為 [j?]? 25~30頭銷用合金結構鋼 12150液體碳氮共滲鋼 3535造。 設計初期，球頭直徑 d 可根據(jù)表中推薦的數(shù)據(jù)進行選擇。 表 4 球頭直徑 球頭直徑 /向輪負荷 /N 球頭直徑 /向輪負荷 /N 20 到 6000 35 24000~34000 22 6000~9000 40 34000~49000 25 9000~12500 45 49000~70000 輕型載貨汽車 轉(zhuǎn)向前橋設計 26 27 12500~16000 50 70000~100000 30 16000~24000 根據(jù)前輪載荷取球 頭直徑 d=22 5 結論 三個月的畢業(yè)設計已經(jīng)結束了，這三個月的時間，是我大學成長的一個飛躍。在這期間，我不斷的汲取知識，消化知識。設計過程中，我經(jīng)常遇到這樣那樣的困難，這也讓我發(fā)現(xiàn)自己理論知識的貧瘠和理論聯(lián)系實踐能力的匱乏。雖然如此，我還是滿懷信心和斗志