《C1091前橋中型貨車前橋設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《C1091前橋中型貨車前橋設計（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

學號 10110205432本 科 畢 業(yè) 論 文題 目： 中型貨車前橋設計 教 學 系： 機械與汽車工程系 指導教師： 孟麗君 彭光俊 專業(yè)班級： 車輛 1054 班 學生姓名： 毛偉偉 二 00 九年五月鄭 重 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人簽名： 日期： 畢業(yè)設計(論文)任務書學生姓名 毛偉偉 專業(yè)班級 車輛 1054 班指導教師 孟麗君 彭光俊 工作單位 華夏學院機械與汽車工程系設計(論 文) 題 目: 中型貨車 前橋設計 設計（論文）主要內容：內容包括對 1090 型貨車前橋結構的選型，對前梁，轉向節(jié)，主 銷，主銷襯套等主要部件進行詳細的設計計算和相關校核。要求完成的主要任務:（1）開題報告本科不少于 1200 字； （2）畢業(yè)設計說明書不少于 1.0 萬字；（3）畢業(yè)設計參考文獻不少于 12 篇，其中外文不少于 2 篇；（4）文獻檢索 10 篇，每篇不少于 200 字；（5）圖紙必須包含裝配圖和零件圖，總制圖量折合本不少于 2 張 0 號圖紙，其中手繪圖紙量折合不少于 0.5 張 0 號圖紙，或機繪圖紙量折合不少于 0.5 張 0 號圖紙，手繪圖紙不得與機繪圖重復；（6）將畢業(yè)設計相關內容（開題報告、文獻檢索、 畢業(yè)說明書、機 繪圖紙等）的電子文檔集中刻錄到一張光盤上。必讀參考資料1.張小虞，葉平. 汽車工程手冊(設計篇) [M].人民交通出版社 20012.劉惟信.汽車車橋設計[M].清華大學出版社.20043.安繼儒.中外常用金屬材料手冊[M].陜西科學技術出版社.2005 4.文彤. 車橋的技術進展(上)[J]. 汽車與配件, 2006,(04).5.文彤. 車橋的技術進展(下)[J]. 汽車與配件, 2006,(08).6.楊通順. 貨車車橋與懸架[J]. 汽車與配件, 2002,(33).7.陳家瑞.汽車構造[M]．北京：人民交通出版社，2002.48.余志生.汽車理論（第三版）[M]．機械工 業(yè)出版社，2002指導教師簽名： 教研室主任簽名： 蓋章武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計畢業(yè)設計(論文)開題報告系：機械與汽車工程系 專業(yè)：車輛工程 題目 中型貨車前橋設計1、設計(論文) 目的及意 義（含國內外的研究 現(xiàn)狀分析）無論從重要程度來講，還是從價格來看，車橋都是商用車上僅次于發(fā)動機和車身（駕駛室）的三大核心總成之一。過去，國內商用車整車企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略是車身必須自制，發(fā)動機立足或爭取自制，而車橋則一般采用社會資源。然而，隨著近年商用車市場，特別是中、重型卡車市場競爭的加劇，為了在核心總成上不受制于人，國內一汽、東風和中國重汽等主要商用車企業(yè)要么投巨資、重兵布局發(fā)展自己的車橋業(yè)務；要么積極主動與有關大型車橋生產企業(yè)建立長期戰(zhàn)略聯(lián)盟，以確保自己穩(wěn)定的零部件供應。下面特別就國內商用車車橋行業(yè)現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)、產品發(fā)展動向及主要生產企業(yè)發(fā)展動態(tài)進行深度分析。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會近期統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至 9 月底，全國總計銷售汽車 722.91 萬輛，同比增長11.94%。其中，乘用車銷售 510.32 萬輛，同比增長 11.36%；商用車銷售 212.60 萬輛，同比增長13.35%，這一增幅與 2007 年一樣，繼續(xù)超過乘用車。商用車中的卡車銷售 186.39 萬輛，同比增長14.90%，而其中的重卡銷售增長率依然高達 27.22%，是商用車各大細分車型中最高的。顯然，車橋行業(yè)是隨著商用車行業(yè)的發(fā)展而不斷提升的，近幾年商用車市場，特別是重卡市場的良好形勢推動了與其配套的車橋行業(yè)快速增長。據(jù)粗略統(tǒng)計，2007 年我國商用車車橋的市場銷量已超過 550 萬根，銷售金額超過 800 億元人民幣。從產品分類來看，商用車車橋主要分為前橋和后橋。其中前橋包含簡單前橋和帶有驅動功能的轉向橋；而后橋則可分為普通后驅動橋、支撐橋和一些重型車上應用的雙后橋驅動的貫通橋（中橋）與后驅動橋。在商用車車橋行業(yè)，前橋業(yè)務僅占整個車橋行業(yè)全部銷售額的 30％左右。前橋中簡單前橋占絕對主導地位，而具有驅動功能的前橋應用非常小，僅在需要特殊工況下工作的軍用卡車，及在石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)等特殊領域的車輛中使用。對于后橋，普通后驅動橋占絕對主導地位，而支撐橋與貫通橋的份額不到 10％ 從商用車車橋行業(yè)企業(yè)競爭格局來看，若按車橋的承重來分，國內近百家車橋生產企業(yè)可分為中重型和輕型兩大類。中重型車橋市場的企業(yè)競爭非常激烈 目前，國內中、重型車橋生產企業(yè)主要集中在東風德納車橋有限公司、一汽解放汽車有限公司車橋分公司、中國重汽濟南橋箱有限公司、陜西漢德車橋有限公司、安徽安凱福田曙光車橋有限公司、一汽山東汽車改裝廠及青特眾力車橋有限公司等七家主要的生產企業(yè)，其 2007 年中重型車橋產量均超過了 12 萬根，它們在中重型車領域的市場份額之和高達 90％以上，市場集中度很高。造成這種態(tài)勢的主要原因一是國內中重卡企業(yè)普遍偏愛采用自己建廠或控股的車橋企業(yè)產品進行配套，二是由于中重型橋比輕型橋的利潤率要高得多。也正是這兩個原因，本文下面比較分析的重點也主要針對此七家企業(yè)。輕型車橋市場的企業(yè)競爭程度較低 由于輕型橋的附加值和技術壁壘相對較低，再加上輕型整車廠家車橋采購體系相對開放，故目前的輕型車橋市場競爭激烈程度和市場集中度均不高。目前國內輕型車橋生產企業(yè)多達 80 余家，其中比較知名的有三環(huán)車橋公司、曙光車橋公司、湖南車橋廠、博盈車橋公司、江淮汽車底盤公司等，但它們的市場份額普遍不高。不過輕型橋市場的這種競爭狀況有利于輕型橋行業(yè)的技術進步和新進入企業(yè)的快速發(fā)展。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計2、基本內容和技術方案橋結構的選型：本前橋采用非斷開式轉向從動橋對前梁，轉向節(jié)，主銷，主銷襯套等主要部件進行詳細的設計計算和相關校核。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。并保證轉向輪作正確的轉向運動。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計3、進度安排第一個階段是查找資料、完成文獻檢索和外文翻譯第二個階段是完成主要的計算第三個階段是構思汽車總圖、繪制零件圖以及論文設計寫作第四個階段是設計說明書的編寫第五個階段是整理材料，裝訂論文4、指導教師意見指導教師簽名： 年 月 日武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計目 錄第 1 章 緒論 .11.1 汽車轉向橋的功用及分類 11.2 目前汽車轉向橋的研究現(xiàn)狀 11.3 轉向橋設計的主要工作內容、計算方法和預期目標 1第 2 章 從動橋的結構型式的選擇 .22.1 對從動橋的要求 22.2 從動橋的結構型式 22.3 前輪定位參數(shù) 22.3.1 主銷后傾角 .22.3.2 主銷內傾角 .32.3.3 車輪外傾角 .32.3.4 前束 .32.4 1090 型汽車前橋結構型式的選擇 .32.4.1 前梁 .42.4.2 主銷 .42.4.3 轉向節(jié) .42.4.4 轉向節(jié)臂、轉向梯形臂 .42.4.5 轉向橫拉桿 .42.4.6 轉向節(jié)推力軸承 52.4.7 主銷上、下軸承 .52.4.8 輪轂軸承 .52.4.9 左、右輪胎螺栓 .5第 3 章 從動橋主要零件尺寸的確定 .6第 4 章 轉向橋主要零件工作應力的計算 .74.1 從動橋前梁應力的計算 74.1.1 在制動工況下的前梁應力計算 .74.1.2 在最大側向力（側滑）工況下的前梁應力計算 .104.2 轉向節(jié)在制動和側滑工況下的應力計算 124.2.1 在制動工況下的轉向節(jié)應力計算 134.2.2 在汽車側滑工況下的轉向節(jié)應力計算 .144.3 主銷與轉向節(jié)襯套在制動和側滑工況下的應力計算 144.3.1 在制動工況下下的應力計算 .144.3.2 在側滑工況下下的應力計算 .174.4 轉向節(jié)推力軸承和止推墊片的計算 184.4.1 推力軸承的計算 .184.4.2 轉向節(jié)止推墊片的計算 .20結論 .21致謝 .22參考文獻 .23I摘 要前橋是汽車的重要組成部分，中型貨車的前橋為非斷開式轉向從動橋。前橋對貨車的轉向功能和行駛穩(wěn)定性有很重要的影響。在貨車前橋的設計和開發(fā)過程中，其結構型式、車輪定位參數(shù)和強度占有十分重要的地位。本文通過分析各種類型前橋的結構和性能特點，以目前市場上的成熟車型為基礎，進行 1090 型汽車的前橋設計。設計過程中首先提出適用該車型的前橋結構型式，然后進行其主要零件的尺寸計算，最后計算其主要零件工作應力主要是計算前梁、轉向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉向節(jié)襯套） 、轉向節(jié)推力軸承和止推墊片等在制動和側滑工況下的工作應力。設計出既滿足強度要求，又有良好轉向性能、直線行駛穩(wěn)定性和自動回正功能的前橋總成。關鍵詞：前橋 1090 型汽車 貨車 主銷 武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計IIAbstractThe 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 1090 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, 1090 truck, truck，steering pin1第 1 章 緒論1.1 汽車轉向橋的功用及分類一般載貨汽車采用前置發(fā)動機后橋驅動的布置型式，故其前橋為從動橋。從動橋即非驅動橋，又稱為從動車軸。它通過懸架與車架或承載式車身相聯(lián)。其兩側安裝著從動車輪。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，除此之外還要承受和傳遞制動力矩。根據(jù)前輪的作用不同，前橋可分為轉向從動橋和轉向驅動橋兩種。載貨汽車前輪為從動輪，故前橋為轉向從動橋；越野汽車和前驅小轎車的前輪有轉向和驅動功能，故稱為轉向驅動橋。按與其匹配的懸架結構的不同，前橋又可分為非斷開式和斷開式兩種。與非獨立懸架相匹配的非斷開式從動橋是一根支承于左右從動輪上的剛性整體橫梁；與獨立懸架相匹配的斷開式從動橋采用的是活動關節(jié)結構。前橋除了承受載荷，傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力，承受和傳遞制動力矩之外，還利用車橋上的轉向節(jié)使車輪可以偏轉一定角度，實現(xiàn)汽車轉向。另外還利用車輪定位參數(shù)，保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉向輕便性及汽車轉向后使前輪具有自動回正功能。1.2 目前汽車轉向橋的研究現(xiàn)狀目前國內關于汽車轉向橋的技術研究現(xiàn)狀是：中、輕型貨車的轉向橋設計在市場上已成為通用的成熟的技術，也有非常完備的系列化、標準化的零部件產品，因此短期內不會有較大的技術革新；重型貨車由于其載重量的因素，需要更好的轉向性能和更穩(wěn)定的行駛能力，國內的許多廠家和研究機構將研究重點放在雙前橋轉向系統(tǒng)的開發(fā)， ，并且已經(jīng)有一批成熟的雙前橋重型汽車產品問世。目前國內大多數(shù)廠家在進行 1090 型汽車或類似噸位的汽車前橋設計時，都是參考幾款最成熟的產品（如 EQ1090E、EQ1092、EQ1098、EQ140、CA1090 等） ，在綜合分析各產品的優(yōu)劣勢的基礎上，根據(jù)自身的設計需要開發(fā)類似產品。1.3 轉向橋設計的主要工作內容、計算方法和預期目標設計汽車轉向橋時，首先要根據(jù)市場通用的技術和零部件進行結構選型，根據(jù)已知條件確定主要零件尺寸，然后對各主要零件進行極限工況下的強度計算，并繪制總裝配圖和主要零件圖。轉向橋設計中的主要性能計算方法是：在初步確定主要零件尺寸之后，計算其主要零件工作應力主要是計算前梁、轉向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉向節(jié)襯套） 、轉向節(jié)推力軸承和止推墊片等在制動和側滑工況下的工作應力。對該設計的預期目標主要是：在滿足強度要求的前提下，盡量減小總成質量，保證轉向輪運動穩(wěn)定，并且要操縱輕便，保證各零件耐磨、加工方便，盡量減小生產成本。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計2第 2 章 從動橋的結構型式的選擇2.1 對從動橋的要求（1）從動橋應有足夠的強度。要使汽車在行駛過程中遇到最嚴重的受力情況時不被破壞，從動橋必須可靠地承受車輪和車架之間的作用力。（2）保證主銷和轉向輪有正確的定位角度，使轉向輪運動穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨耗。從動橋必須有足夠的剛度使轉向輪的定位角度保持不變。（3）轉向節(jié)與主銷、轉向節(jié)與前軸之間的摩擦力應盡可能小，以保證轉向的輕便性，并有足夠的耐磨性。（4）轉向輪的擺振應盡可能小，防止汽車在行駛時轉向車輪繞主銷不斷擺動，保證汽車的正常行駛。（5）非懸掛質量應盡可能小，保證懸架受到的沖擊載荷小，提高汽車平均行駛速度。2.2 從動橋的結構型式各種車型的非斷開式轉向從動橋的結構組成基本相同，它主要由前梁、轉向節(jié)、轉向主銷、轉向節(jié)臂、轉向梯形臂、轉向橫拉桿等組成。其中針對不同的車型，前梁的結構略有不同。按這些零件的形狀，從動橋結構可分為：（1）工字形斷面前軸，夾叉形轉向節(jié)，主銷固定在前軸兩端的拳部里。這種前軸在中型以上的貨車上應用最廣泛。它抗彎強度大，形狀易于滿足總布置要求，但制造時需要大型鍛壓設備。這種前軸形狀有兩種：一種是中部下沉式，這是為了避免前軸與發(fā)動機油底殼干涉；另一種是直式，但在布置上要考慮干涉，鋼板彈簧也要布置在車架外側。（2）工字形斷面前軸兩端制成夾叉形，主銷固定在轉向節(jié)里。這種前軸工藝復雜，目前很少見了。（3）圓管形斷面前軸，兩端焊有拳形主銷支座和鋼板彈簧座。它是一種組合式的結構，由無縫鋼管的中間部分和模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種結構適用于小批量生產，可省去大型模鍛設備。（4）方形斷面焊接前軸，兩端焊有拳形主銷支座。這種前軸由兩根槽形鋼焊成，垂直面內的抗彎斷面系數(shù)比較大，但焊縫多，在沖擊載荷下，易產生應力集中，因而使用不可靠，應用較少。2.3 前輪定位參數(shù)為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉向輕便性及汽車轉向后使前輪具有自動回正的性能，轉向橋的主銷在汽車縱向和橫向平面內都有一定傾角。在縱向平面內，主銷上部向后傾斜一個 角，稱為主?銷后傾角。在橫向平面內主銷上部向內傾斜一個 角，稱為主銷內傾角。此外除了上述參數(shù)外，還有?車輪外傾角和前束， 。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計32.3.1 主銷后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向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉時，汽車就偏離直線行駛而有所轉向，這時引起的離心力使路面對車輪作用著一阻礙其側滑的側向反力，使車輪產生繞主銷旋轉的回正力矩，從而保證汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱為穩(wěn)定力矩。力矩也不宜過大，否則在汽車轉向時為了克服此穩(wěn)定力矩需在轉向盤上施加更大的力，導致轉向沉重。主銷后傾角通常在 3°以內。但選用子午線輪胎時，由于輪胎拖距較小，則需選用較大的主銷后傾角。設計任務書中給定的主銷后傾角為 2°30′。2.3.2 主銷內傾角主銷內傾也是為了保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性并使轉向輕便。主銷內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，從而可減小轉向時需加在轉向盤上的力，使轉向輕便，同時也可減小轉向輪傳到轉向盤上的沖擊力。主銷內傾使前輪轉向時不僅有繞主銷的轉動，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動，而當松開轉向盤時，所存儲的上升位能使轉向輪自動回正，保證汽車作直線行駛。主銷內傾角一般 5°～8°；主銷偏移距一般為 30～40mm。但主銷內傾角不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否則在轉向過程中車輪繞主銷偏轉時，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，使轉向變的很沉重。設計任務書中給定的主銷內傾角為 6°。2.3.3 車輪外傾角車輪外傾指轉向輪在安裝時，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 0.5°～1.5°，一般 為 1°左右。它可以避免汽車重載時車輪產生負外傾??即內傾，同時車輪外傾也與拱形路面相適應。由于車輪外傾使輪胎接地點向內縮，縮小了主銷偏移距，從而使轉向輕便并改善了制動時的方向穩(wěn)定性。設計任務書中給定的車輪外傾角為 1°。2.3.4 前束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 A 小于后面輪緣間的距離B，以使前輪在每一瞬時的滾動方向向著正前方。前束值即（B-A） ，一般汽車約為 3～5 毫米，可通過改變轉向橫拉桿的長度來調整。設定前束的名義值時，應考慮轉向梯形中的彈性和間隙等因素。設計任務書中給定的前束為 8～12 mm。2.4 1090 型汽車前橋結構型式的選擇本次設計題目為《1090 型汽車前橋設計》 ，根據(jù)設計任務書給出的要求和參數(shù)，該車型屬于滿載武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計4質量為 9 噸的中型載貨汽車。目前市場上同類型或噸位相近的車型有很多，因此從動橋的結構與參數(shù)可根據(jù)設計要求和同類產品的參數(shù)進行初選。本設計選用 2.2 中所述的第一種結構型式。2.4.1 前梁前梁是非斷開式從動橋的最主要零件，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，并相對兩端向下偏移一定距離，以便降低汽車發(fā)動機的安裝位置，從而降低汽車傳動系的安裝高度并減小傳動軸萬向節(jié)主、從動軸間的夾角；為提高 前梁的抗扭強度，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，則采用上述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。2.4.2 主銷主銷的結構型式，一般載貨汽車常用實心或空心圓柱形，本設計采用空心主銷，作成空心的目的主要是有利于潤滑。主銷中部要銑凹槽，與鍥銷配合防止主銷轉動。主銷兩端均有端蓋，防止污泥侵入，并可安裝黃油嘴。2.4.3 轉向節(jié)由中碳鋼或中碳合金鋼如 40、35Cr、40Cr、40CrNi 鋼等用模鍛加工制成。從裝配關系上看，轉向節(jié)要支承前輪轂，使輪轂能相對主銷作轉向運動，并通過主銷與前梁拳部聯(lián)接，通過止推軸承和減磨墊圈承受汽車前軸上的質量。轉向節(jié)指軸用兩個圓錐滾子軸承支持輪轂。另外為了轉向系統(tǒng)中零件的應力，應使車輪中心線盡可能接近主銷中心線，即使車輪中心線距離內側大軸承較近。為保證汽車行駛安全，轉向節(jié)指銷直徑應按側滑載荷校核強度。同時為避免應力集中，指軸根部的圓角半徑應較大，并應光滑過渡。因軸承內圈圓角半徑較小，故內軸承的內側均有一隔圈，隔圈厚度與內倒角應使指軸根部圓角得到可靠保護。在隔圈內側用毛氈油封防止黃油滲入制動鼓內。此外還有薄鋼片沖壓的擋油圈。2.4.4 轉向節(jié)臂、轉向梯形臂由中碳鋼或中碳合金鋼如 40、35Cr、40Cr、40CrNi 鋼等用模鍛加工而成，且采用沿其長度變化的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強度與剛度。2.4.5 轉向橫拉桿選用剛性好、質量小的 20 鋼、30 鋼、35 鋼的無縫鋼管制造，其兩端的球形鉸接作為單獨組件，組裝好以后以組件客體上的螺紋旋到桿的兩端端部，使橫拉桿的桿長可調，以便用于調節(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 制造，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 45 中碳鋼制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過渡圓角處用滾壓工藝增強。球形鉸接的殼體采用 35 鋼或 40 鋼制造。為了提高球頭和襯墊工作表面的武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計5耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝；亦采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。后者在制造過程中可滲入專門的成分（例如尼龍-二硫化鉬） ，對這類襯墊可免去潤滑。2.4.6 轉向節(jié)推力軸承承受作用于汽車前梁上的重力。為減小摩擦使轉向輕便。本設計中拳部上方采用減磨墊圈，由鋼墊片于耐磨銅墊片（含粉末的多孔紫銅）組成，這種結構制造容易、成本低，但摩擦阻力大、轉向沉重、壽命較短。拳部下放采用推力球軸承，這種結構轉向輕便。2.4.7 主銷上、下軸承承受較大的徑向力，采用滑動軸承（即壓入轉向節(jié)上、下孔中的襯套） 。2.4.8 輪轂軸承由兩個圓錐滾子軸承組成，這種軸承的支承剛度較大，可承受較大負荷。2.4.9 左、右輪胎螺栓為了防松，左側選用左旋，右側用右旋。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計6第 3 章 從動橋主要零件尺寸的確定從動橋采用的是工字型斷面的前梁，這種結構可保證其質量最小而在垂向平面內的剛度大、強度高。工字型斷面的垂向彎曲截面系數(shù) 和水平彎曲截面系數(shù) 可近似取為vWhW（3-205.ha????1）式中：a——工字型斷面的中部尺寸，mm。在設計中為了預選前梁在板簧座處的彎曲截面系數(shù) ，可采用經(jīng)統(tǒng)計取得的經(jīng)驗公式：vW（3-/20vml?2）式中： ——作用于該前梁上的簧上質量，可客觀 ；mkg——車輪中線至板簧座中線間的距離， ；l c2200——系數(shù)， 2kgcm?A根據(jù)設計任務書給出的初始參數(shù)：簧上質量 ，前輪輪距 和初選的板簧3158mkg?180Bm?座中心距 ，可得出：851s?2180479.l??根據(jù)式（3.2） ，求得： 35./20vW?3368.cm?又根據(jù)式（3.1） ， ，20va可得出， 15.此時，參照 EQ1090E 型汽車的技術參數(shù)，設計任務書中所給的前梁載荷明顯較大，因此應該無法滿足前梁在極限工況下的許用應力要求。此時取15.am?。20另外，其它主要尺寸有：前梁工字型斷面高度取 ，約等于前132m梁拳部的高度。主銷直徑取 ，主銷上下滑動軸承（即壓入轉向節(jié)上45m下孔中的襯套）的長度取 和 。前梁工字形斷面的尺寸關系如70圖 1。武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計7圖 3.1 工字形斷面的尺寸第 4 章 轉向橋主要零件工作應力的計算從動橋強度計算的目的是要確定從動橋的主要零件的適宜尺寸，即要滿足強度要求和使用壽命要求，又要使部件重量盡可能減輕。計算其主要零件工作應力主要是計算前梁、轉向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉向節(jié)襯套） 、轉向節(jié)推力軸承和止推墊片等在制動和側滑工況下的工作應力。 首先要繪制計算用簡圖。繪制簡圖時可忽略車輪定位的定位角，即認為主銷內傾角、主銷后傾角及車輪外傾角均為零，而左右轉向節(jié)軸線重合且與主銷軸線位于同一側向垂直平面內，如圖 2 所示。圖 4.1.轉向從動橋在制動和側滑工況下的受力分析簡圖（a）制動工況下的彎矩圖和轉矩圖；（b）側滑工況下的彎矩圖4.1 從動橋前梁應力的計算4.1.1 在制動工況下的前梁應力計算制動尤其是緊急制動是從動橋最嚴重的工況之一。此時前軸的垂直載荷增大，水平彎曲力矩達到武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計8最大值，同時還存在巨大的制動扭轉力矩。制動時前輪承受的制動力 和垂向力 傳給前梁，使前梁承受的轉矩和彎矩。P?1Z考慮到制動時汽車質量向前轉向橋轉移，則前輪所承受的地面垂向反力為（4-'12Gm?3）式中， ——汽車滿載靜止于水平路面時前橋給地面的載荷，N；1G——汽車制動時對前橋的質量轉移系數(shù)。'm由 ， ，求得：134589.??'1.3?589.132Z?06.N前輪所承受制動力為（4.4）式中，1P???——輪胎與路面的附著系數(shù)。?由 ，求得:0.8?2016.58P???093.2N?由 和 對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最大值，分別1ZP? vMh為（4-121()()2vwwBsZgl???5）（4-21hsPl??6）式中， 、 、 ——見式 3 和式 4 下的說明；1G'm?——見圖 4.1，為輪胎中心線至至板簧座中線間的距離，mm；2l——車輪（包括輪轂、制動器等）的重力，N；wg——前輪輪距，mm；B——前梁上兩鋼板彈簧座中線間的距離，mm。s武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計9由 ， ， ， ，求得：1206.5ZN?609.85wgN??180Bm?851s?(26.)2vM??9.410?A8513h?67.Nm?制動力 還使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉矩 ：P? T（4-rTP??7）式中， ——輪胎的滾動半徑，mm。r由于設計任務書中規(guī)定了輪胎規(guī)格為 9.00-20in，則輪胎斷面寬為 ，輪輞直92.548.6m??徑為 ，若選用輪胎高寬比為 75，則輪胎斷面高為 ，輪胎20.548m?? 071直徑為 。此時取 ，則求得：17251?425rm?16093.T?8N?A圖 2（a）給出了前梁在汽車制動工況下的彎矩圖及轉矩圖。前梁在鋼板彈簧座附近危險斷面出的彎曲應力 和扭轉應力 （單位均為 MPa）分別為w??（4-max(/)KvhwTMWJ????????8）式中， ， ， ——見式 5~式 7， ；vMhTNA， ——見式 1， ；W3——前梁在危險斷面處的扭轉截面系數(shù)， ；T 3m——前梁橫斷面的最大厚度，mm；max?——前梁橫斷面的極慣性矩，對工字形斷面：KJ武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計10（4-30.4KJh???9）——工字形斷面矩形元素的長邊長，mm；h——工字形斷面矩形元素的短邊長，mm。?由 ，根據(jù)式 1 可得：20am?353201.60vWm??45.h再根據(jù)式 5 和式 6 的計算結果，可得： 66559.107.4w????23MPa如圖 2，根據(jù)工字形截面的尺寸參數(shù)，可得： 330.4810.492KJ????6.m由式 7 和式 8 的計算結果，有 6.8104.3(4/2)MPa????前梁采用 45 鋼制造，硬度為 241～285HB。前梁應力的許用值為 ；??30wPa??。??150MPa??根據(jù)式 8 的計算結果可知： ， 。因此在制動工況下前梁應力滿足強度要求。??w???4.1.2 在最大側向力（側滑）工況下的前梁應力計算在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 、 和側向反力1LZR、 各不相等，前輪的地面反力（單位均為 N）分別為1LYR（4-112gLhGZB?????????10）（4-112gRh???????武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計1111）（4-112gLhGYB?????????12）（4-112gRh???????13）式中， ——汽車停于水平路面時的前橋軸荷，N；1G——汽車前輪輪距，mm；B——汽車質心高度，mm；gh——輪胎與路面的側向附著系數(shù)，取 。1?1.0??式中“+” 、 “-”號的取舍：當 、 向左作用時取向右作用時（如圖 2 所示）取上面的符號。1LYR取 ，可求得：850ghm?13589.28501LZ??????????38.0N?1194.2R?11308.LYZN??94R求側滑時左、右鋼板彈簧對前梁的垂向作用力（N）為（4-??' '11' '0.5/LgrRTGhs????????14）式中， ——汽車滿載時車廂分配給前橋的垂向總載荷，N； '1G——板簧座上表面的離地高度，mm；'r， ， ——見式 13 下的說明；1?gh——兩板簧座中心間的距離，mm。s武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計12由于 1090 型汽車滿載時車廂承重為 4 噸，因此 。又 ， ，'13Gkg?'325rm?81s可求得： ??10.539.85.80/1LT?????26N11.532/R?59??汽車側滑時左、右前輪輪轂內、外軸承的徑向支承立（單位為 N）分別為（4-111rLLLbSYZa?15）(4-16)211rLLLab??(4-17)1rRRRSYZ?（4-211ra18）式中， ——輪胎的滾動半徑，mm；r—— ， 至車輪中線的距離，mm；a1LSR—— ， 至車輪中線的距離，mm。b2將由式 10～式 13 求得的 ， ， ， 代如入式 15～式 18，即可求得左、右前輪輪轂內1LZR1LYR軸承對輪轂的徑向支承力 、 和外軸軸承對輪轂的徑向支承力 、 ，這樣也就求出了輪轂S 2LSR軸承對輪軸的徑向支承反力。 14259038.38.9015L?????5140N??2S?14.94.0.5R ??1590358N????根據(jù)這些力及前梁在鋼板彈簧座處的垂向力 、 ，可繪出前梁與輪軸在汽車側滑時的垂向受1LTR力彎矩圖（見圖 2（b） ） 。由彎矩圖可見，前梁的最大彎矩發(fā)生在汽車側滑方向一側拳部的主銷孔處（Ⅰ-Ⅰ剖面處） ；而另一側則在鋼板彈簧座處（Ⅱ-Ⅱ剖面處） ，可由下式直接求出：武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計13（4-12LrRMZlY???????19）式中， ——彎矩， ；MNmA——主銷到車輪中心的距離，mm；1l， ——左、右前輪承受地面的垂向反力，N；LZR， ——左、右前輪承受地面的側向反力，N。1Y取 ，根據(jù)式 10～式 13 的計算結果，求得：0lm? 6308.1308.4259.710MNm????????A94759? ?4.2 轉向節(jié)在制動和側滑工況下的應力計算如圖 4.2 所示，轉向節(jié)的危險斷面處于軸徑為 的輪軸根部，即Ⅲ-Ⅲ剖面處。1d圖 4.2 轉向節(jié)、主銷及轉向節(jié)襯套的計算用圖4.2.1 在制動工況下的轉向節(jié)應力計算轉向節(jié)在Ⅲ-Ⅲ剖面處的軸徑僅受垂向彎矩 和水平方向的彎矩 而不受轉矩，因制動力矩不vMh經(jīng)轉向節(jié)的輪軸傳遞，而直接由制動底板傳給在轉向節(jié)上的安裝平面。這時可按式式 5 和式 6 計算其武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計14及 ，但需以 代替該兩式中的 ，即vMh3l2l（4-13()vwMZgl??20）（4-13hl?21）式中， ——前輪所承受的地面垂向反力，N，見式 3；1Z——輪胎與路面的附著系數(shù)；?——見式 6 下的說明；wg——見圖 3，即輪胎中心線至Ⅲ-Ⅲ剖面間的距離。3l取 ， ，可求得：45m?0.8?5(2016.58)4.710vMNm????A2hⅢ-Ⅲ剖面處的合成彎曲應力 為w?（4-22310.vhvhMWd??22）式中， ——轉向節(jié)輪軸根部軸徑，mm，見圖 3；1d取 ，求得：60m?2538.7102.6wMPa?????上式的許用應力為 ，顯然 ，滿足強度要求。??50MPa??w??轉向節(jié)采用 45 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。4.2.2 在汽車側滑工況下的轉向節(jié)應力計算在汽車側滑時，左、右轉向節(jié)在危險斷面Ⅲ-Ⅲ處的彎矩是不等的，可分別按下式求得：武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計15（4-13LLrRRMZlY???????-23）根據(jù)式 10～式 13 的計算結果，可求得： 7308.(452)1.0L Nm??????- A59.RM? ?左右轉向節(jié)在危險斷面處的彎曲應力為（4-310LLWRRMd??????????--24）根據(jù)式 23 的計算結果，求得： ??731.059.6WL wMPa??????34.2.4R因此，轉向節(jié)在側滑工況下滿足強度要求。4.3 主銷與轉向節(jié)襯套在制動和側滑工況下的應力計算在制動和側滑工況下，在轉向節(jié)上、下襯套的中點，即與輪軸中心線相距分別為 ， 的兩點處，cd在側向平面（圖 3（b） ）和縱向平面（圖 3（c） ）內，對主銷作用有垂直其軸線方向的力。4.3.1 在制動工況下下的應力計算地面對前輪的垂向支承反力 所引起的力矩 ，由位于通過主銷軸線的側向平面內并在轉向節(jié)1Z1Zl上、下襯套中點處垂直地作用于主銷的力 所形成的力偶矩 所平衡（圖 3（b） ） ，故有：MQ()MZQcd?（4-1()Zlcd??25）式中： ——見式 3。1Z武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計16取 ， ，可求得：10cm?10d2016.597.3MZQN????制動力矩 由位于縱向平面內并作用于主銷的力 所形成的力偶矩 所平衡（見圖rP? MQ? ()MQcd??3（c） ） ，故有（4-()rMPcd???26）根據(jù)式 4 的計算結果有 416093.245.10MQN?????而作用于主銷的制動力 則由在轉向節(jié)上、下襯套中點處作用于主銷的力 、 所平衡（見P uQ?l圖 3（c） ） ，且有（4-()udc????27）（4-()lPQcd??28）求得： 16093.2849.7u N?????63lQ由轉向橋俯視圖（圖 3（d） ）可知，制動時轉向橫拉桿的作用力 N 為（4-15PlN??29）取 ，求得：510lm?16093.216093.2NN???力 N 位于側向平面內且與輪軸中心線的垂直距離 ，如將 N 的著力點移至主銷中心線與輪軸中心4l線交點處，則需對主銷作用一側向力矩 （見圖 3（b） ） 。力矩 由位于側向平面內并作用于主銷4l 4l武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計17的力偶矩 所平衡，故有()MNQcd?（4-4()MNlQcd??30）取 ，求得：410lm?16093.2763.4MNN????而力 N 則由在轉向節(jié)上、下襯套中點處作用于主銷的力 ， 所平衡，且有uQl（4-()NudQc31）（4-()Nlcd??32）求得： 16093.2849.7NuQN????63l由圖 3（b）可知，在轉向節(jié)上襯套的中點作用于主銷的合力 和在下襯套的中點作用于主銷的uQ合力 分別為lQ（4-????22uMZNuMuQ?????33）（4-22lZNl lQ??34）根據(jù)式 25～式 32 的計算結果，求得： ????224957.36.489.73.1089.7uQ??????42.10N????22463.l4.武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計18由以上兩式可見，在汽車制動工況下，主銷的最大載荷發(fā)生在轉向節(jié)下襯套的中點處，其值為由式 34 計算所得的 。416.50lQN??4.3.2 在側滑工況下下的應力計算僅有在側向平面內起作用的力和力矩，且作用于左、右轉向節(jié)主銷的力 是不相等的，它們可MZQ分別按下式求出：（4-1()/(MZLLrRRQlYcd??????35）式中， ， ——汽車左、右前輪承受的地面垂向反作用力，N；1LZR——輪胎中心線至主銷軸線的距離，mm；l——輪胎的滾動半徑，mm；r， ——左、右前輪承受的地面?zhèn)认蚍戳Γ琋；1LYR， ——見圖 3；cd根據(jù)式 10～式 13 的計算結果，求得： (08.1308.425)/(10)MZLQ?????4.6N??(9.)/()MZR?230?取 ， ， 中最大的作為主銷的計算載荷 ，顯然此時 最大， =lQZLR jQMZLjQ。計算主銷在前梁拳部下端面處的彎曲應力 和剪切應力 。4.610MZLN??? w?s?（4-30.1jwhd??36）（4-204jsQd??37）式中， ——主銷直徑，mm；0d武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計19——轉向節(jié)下襯套中點至前梁拳部下端面的距離，見圖 3（a） ，mmh取 ， ，求得：46m?045d43.6102.5wMPa????42.8.9s??主銷許用應力為 ；許用剪切應力為 。顯然 ，??50wMPa????10sPa????w??，滿足強度要求。??s??主銷采用 20Cr 制造，滲碳淬火，滲碳層深 1.0～1.4 毫米，硬度 HRC58～64。轉向節(jié)襯套的擠壓應力 為c?（4-0jcQld?38）式中， ——襯套長，mm；l——計算載荷，取 ， ， 中最大值，N；jQlMZLR——主銷直徑，mm，見圖 3（a） 。0d取 ，求得：7lm? 4.610.75cMPa???轉向節(jié)襯套的許用應力為 ，顯然， ，滿足強度要求。??cPa??c??在靜載荷下，式 38 的計算載荷取（4-11/()/()2jMZGQldld????39）式中， ， ， ， ， ， ——見式 25 及式 3 及其下的說明及圖 3。MZQ1lcd1G求得： 589.10/()2jQ???74.6N???.505c cMPaPa????武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計20因此在靜載荷下襯套滿足強度要求。4.4 轉向節(jié)推力軸承和止推墊片的計算計算首先要確定推力軸承和止推墊片的當量靜載荷。4.4.1 推力軸承的計算對轉向節(jié)推力軸承，根據(jù)推薦取汽車等速 、沿半徑 的圓周行駛的工況作為40/aukmh?50Rm?計算工況。如果汽車向右轉彎則其前外輪即前左輪的地面垂向反力 增大。1LZ由于汽車前橋的側滑條件為(4-21111aLRvPmYGg?????40）式中， ——前橋所受的側向力，N；1P——汽車滿載時的整車質量分配給前橋的部分；m——汽車的轉彎半徑， ；Rm——汽車行駛速度， ；av/s——重力加速度， ；g2， ——地面給左、右前輪的側向反作用力，N；1LYR——輪胎與地面間的側向附著系數(shù)；?——汽車滿載靜止于水平路面時前橋給地面的載荷，N。1G由上式可得： 21avRg??將此式代入式 10，得（4-2112gaLhvGZB??????????????41）將上述計算工況的 、 等有關數(shù)據(jù)代入式 41，并設 ，則有avR1/0.5ghB?武漢理工大學華夏學院畢業(yè)設計21111.25/0.6LZG?可近似地認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aF（4-10.642）求得： 0.6253189.342.8aFN???鑒于轉向節(jié)推力軸承在工作中的相對轉角不大及軸承滾道圈破壞帶來的危險性，軸承的選擇按其靜承載容量 進行，且取當量靜載荷 為：0C0P（4-0)3.5(C??43）此時， 取系數(shù)為 0.4， ，則01942.8aPFN/3/0.2357.4CNk???通過查閱止推軸承的標準，可選用規(guī)格 51209 的止推軸承，由于其靜承載容量 ，滿足強083.CkN?度要求。4.4.2 轉向節(jié)止推墊片的計算轉向節(jié)上襯套處由于采用青銅止推墊片，在汽車滿載情況下，止推墊片的靜載荷可取為 12aGF?這時止推墊片的擠壓應力為（4-??24acDd???44）式中，d，D——止推墊片的內、外徑。取 ， ，求得：48m?65??2431589./0.56c MPa??????由于通常 ，顯然 ，滿足強度要求。??30cMPa????c