汽车转向桥桥设计说明书(有全套CAD图纸)

汽车转向桥设计说明书学院：江苏科技大学继续教育学院专业：机械制造及其自动化学生姓名: 沈陈钢学号: c0640201001设计题目：汽车转向桥的设计指导教师: 王新彦任务书要求：（1）了解汽车转向桥的结构，功能（2）进行汽车转向桥的受力分析（3）总体方案设计（4）画出转向节的零件图（5）画出转向桥的总装图一、概述转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递汽车与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。

转向桥通常位于汽车的前部，因此也常称为前桥。

各类汽车的转向桥结构基本相同，主要有前轴（梁）、转向节、主销和轮毂(1)前轴：由中碳钢锻造，采用抗弯性较好的工字形断面。

为了提高抗扭强度，接近两端略呈方形。

前轴中部下凹使发动机的位置得以降低，进而降低汽车质心，扩展驾驶员视野，减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。

下凹部分的两端制有带通孔的加宽平面，用以安装钢板弹簧。

前轴两端向上翘起，各有一个呈拳形的加粗部分，并制有通孔。

(2)主销：即插入前轴的主销孔内。

为防止主销在孔内转动，用带有螺纹的楔形销将其固定。

(3)转向节：转向节上的两耳制有销孔，销孔套装在主销伸出的两端头，使转向节连同前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。

为了限制前轮最大偏转角，在前轴两端还制有最大转向角限位凸块(或安装限位螺钉)。

转向节的两个销孔，要求有较高的同心度，以保证主销的安装精度和转向灵活。

为了减少磨损，在销孔内压入青铜或尼龙衬套。

衬套上开有润滑油槽，由安装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。

为使转向灵活轻便，还在转向节下耳的上方与前轴之间装有推力轴承11；在转向节上耳与前轴之间，装有调整垫片8，用以调整轴向间隙。

左转向节的上耳装有与转向节臂9制成一体的凸缘，在下耳上装有与转向节下臂制成一体的凸缘。

两凸缘上均制有一矩形键与左转向节上、下耳处的键槽相配合，转向节即通过矩形键及带有键形套的双头螺栓与转向节上下臂连接。

汽车转向桥设计说明书任务书要求：（1）了解汽车转向桥的结构，功能（2）进行汽车转向桥的受力分析（3）总体方案设计（4）画出转向节的零件图（5）画出转向桥的总装图一、概述转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递汽车与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。

转向桥通常位于汽车的前部，因此也常称为前桥。

各类汽车的转向桥结构基本相同，主要有前轴（梁）、转向节、主销和轮毂(1)前轴：由中碳钢锻造，采用抗弯性较好的工字形断面。

为了提高抗扭强度，接近两端略呈方形。

前轴中部下凹使发动机的位置得以降低，进而降低汽车质心，扩展驾驶员视野，减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。

下凹部分的两端制有带通孔的加宽平面，用以安装钢板弹簧。

前轴两端向上翘起，各有一个呈拳形的加粗部分，并制有通孔。

(2)主销：即插入前轴的主销孔内。

为防止主销在孔内转动，用带有螺纹的楔形销将其固定。

(3)转向节：转向节上的两耳制有销孔，销孔套装在主销伸出的两端头，使转向节连同前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。

为了限制前轮最大偏转角，在前轴两端还制有最大转向角限位凸块(或安装限位螺钉)。

转向节的两个销孔，要求有较高的同心度，以保证主销的安装精度和转向灵活。

为了减少磨损，在销孔内压入青铜或尼龙衬套。

衬套上开有润滑油槽，由安装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。

为使转向灵活轻便，还在转向节下耳的上方与前轴之间装有推力轴承11；在转向节上耳与前轴之间，装有调整垫片8，用以调整轴向间隙。

左转向节的上耳装有与转向节臂9制成一体的凸缘，在下耳上装有与转向节下臂制成一体的凸缘。

两凸缘上均制有一矩形键与左转向节上、下耳处的键槽相配合，转向节即通过矩形键及带有键形套的双头螺栓与转向节上下臂连接。

(4)轮毂：轮毂通过内外两个滚锥轴承套装在转向节轴颈上。

轴承的松紧度可以由调整螺母调整，调好后的轮毂应能正、反方向自由转动而无明显的摆动。

汽车转向桥设计说明书任务书要求：（1）了解汽车转向桥的结构，功能（2）进行汽车转向桥的受力分析（3）总体方案设计（4）画出转向节的零件图（5）画出转向桥的总装图一、概述转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递汽车与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。

转向桥通常位于汽车的前部，因此也常称为前桥。

各类汽车的转向桥结构基本相同，主要有前轴（梁）、转向节、主销和轮毂(1)前轴：由中碳钢锻造，采用抗弯性较好的工字形断面。

为了提高抗扭强度，接近两端略呈方形。

前轴中部下凹使发动机的位置得以降低，进而降低汽车质心，扩展驾驶员视野，减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。

下凹部分的两端制有带通孔的加宽平面，用以安装钢板弹簧。

前轴两端向上翘起，各有一个呈拳形的加粗部分，并制有通孔。

(2)主销：即插入前轴的主销孔内。

为防止主销在孔内转动，用带有螺纹的楔形销将其固定。

(3)转向节：转向节上的两耳制有销孔，销孔套装在主销伸出的两端头，使转向节连同前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。

为了限制前轮最大偏转角，在前轴两端还制有最大转向角限位凸块(或安装限位螺钉)。

转向节的两个销孔，要求有较高的同心度，以保证主销的安装精度和转向灵活。

为了减少磨损，在销孔内压入青铜或尼龙衬套。

衬套上开有润滑油槽，由安装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。

为使转向灵活轻便，还在转向节下耳的上方与前轴之间装有推力轴承11；在转向节上耳与前轴之间，装有调整垫片8，用以调整轴向间隙。

左转向节的上耳装有与转向节臂9制成一体的凸缘，在下耳上装有与转向节下臂制成一体的凸缘。

两凸缘上均制有一矩形键与左转向节上、下耳处的键槽相配合，转向节即通过矩形键及带有键形套的双头螺栓与转向节上下臂连接。

(4)轮毂：轮毂通过内外两个滚锥轴承套装在转向节轴颈上。

轴承的松紧度可以由调整螺母调整，调好后的轮毂应能正、反方向自由转动而无明显的摆动。

第1章零件分析1.1 转向节的功用转向节（俗称羊角）是汽车转向桥上的主要零件之一。

转向节与前梁组装后构成铰链装置，利用该铰链装置使车轮可以偏转一定角度，从而实现汽车的转向行驶。

转向节是车轮和方向盘之间的联系纽带，通过方向盘的旋转，带动连杆，即开始调整车轮的高度，而车轮通过两个轴承与转向节配合，使他们连接在一起。

转向节锥孔与转向节臂配合，并和转向横拉杆连接。

转向节法兰面通过四个螺钉和制动盘连接在一起。

转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮转向。

在汽车的行驶状态下受到多变的冲击载荷。

转向节零件实体建模如图：1.2 转向节的结构特点与技术要求转向节（见下图）形式比较复杂，其结构兼具有轴类、盘类、叉架类等各种零件的特点。

根据其功用与结构特点，主要技术要求如下：1.轴颈部分转向节轴颈部分精度要求高的部位有：与轴承配合的两个支承轴颈，分别为Φ25和Φ40以及端面。

两支承轴颈对轴线的同轴度不大于Φ0.01mm，端面对轴线的垂直度不大于0.03mm。

圆角R5处是应力集中部位，Φ74轴颈端面易磨损，因此要求有高的强度和硬度。

在此区域采用高频淬火，淬火深度3-6mm，硬度为HRC53-58。

2.法兰面部分法兰面上有均匀分布的4-Φ12mm的孔，法兰面背面有因锻造拨模角为斜面，为使孔端面与法兰面很好贴合，每个孔均锪有Φ15mm的沉孔。

3.叉架部分转向节的上下耳和法兰面构成叉架体，精度要求高的部分有：注销孔为断续长孔，尺寸要求为Φ30mm，最大实体同轴度不大于Φ0.02mm,与轴线的位置度不大于Φ0.3mm。

锥孔大径为Φ28mm，锥度1：8。

第2章转向节的材料与毛坯制造2.1 转向节的材料与毛坯制造转向节的材料选取为40Cr，它是含碳量为0.37~0.45%的全多结构钢，并经调质淬火处理，以提高强度及抗冲击能力，使其具有较高的综合机械性能。

由于汽车在行驶过程中要经常转弯，故转向节在工作过程中要频繁的承受正反两个方向的冲击载荷，转向节毛坯一般采用锻造，锻造后的毛坯要求金属纤维的方向沿着轴颈轴线方向并与外形轮廓想适应，并且具有较高的抗拉、抗弯和抗扭的强度，以提高零件的强度。

KD1060型货车设计（转向及前桥设计）摘要汽车在行驶过程中，需要经常改变行驶方向，这就需要有一套能够按照司机意志来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作，这就是所谓的转向系统。

转向性能是保证车辆安全，减轻驾驶员劳动强度和提高作业效率的重要因素。

由于转向系统是汽车的重要组成部分，它直接与汽车的行驶稳定性有重要的关系，与前悬架和车轮关系亦十分密切，故转向系统的设计也是整车设计中的关键一环。

本设计为KD1060型载货汽车的转向系统设计，转向系统设计内容主要包括转向系统形式的选择、转向器的选择、转向梯形的选择及其布置。

在本次设计中采用了机械式转向系统，机械式转向系统的特点是重量轻,结构紧凑,布置方便,维修容易,操纵轻便,稳定性好,成本低廉，不易出现直线行驶时的蛇形现象。

机械式转向系统还具有维修方便，容易安装调整的优点。

转向系统的转向器选用的是整体式循环球转向器, 整体式循环球转向器的特点是可以将传递力矩机构之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦,这就使得转向传动效率提高,使用寿命增长,传动比可以改变,转向工作平稳可靠。

转向传动机构选用整体式梯形,这样有利于保证KD1060型汽车在车轮转动时作无滑动的纯滚动运动,并且机构简单, 容易调整前轮前束。

在说明书的计算部分，对转向器和转向梯形主要参数选择进行了计算。

此外，还校核了主要零件的强度。

关键词：转向系统,机械转向,前桥,转向器KD1060 GOODS VEHICLE DESIGN (STEERING SYSTEM AND THE FRONT AXLE)ABSTRACTThe automobiles often need to change the direction in driving, then a particular set of device which can change or recover the automobile’s running route according to the driver’s will is needed.The device changing the action that the driver turns to move the steering wheel to the action of deflection of carriage wheels is called as steering system. The function of changing direction is to guarantee the vehicle’s safety, relieve the intension of labor and raise working efficiency. The steering system is important component of an automobile. It plays an important role on the driving stability of the automobile. And it also has close relationship with the front suspension and wheel tire components, so the design of the steering system is a key link in designing automobile.The aim of this project is to design the steering system for KD1060 goods vehicle. The main job of designing steering system includes determining the kind of steering system, steering gear and the steering trapezoid and figure out how to fix them.Manual steering system is adopted in this project. Manual steering system’s features are: weight light, tightly packed structure, convenient arrangements, easy manipulation, stabile quality, low cost. And the s form phenomenon seldom emerges in straightaway traveling.It has other advantages: convenient maintenance. Integral circulating ball steering gears is working as steering gear in this design of medium freight steering system. Integral circulating ball steering gears can changeslide friction between devices of carry-over momentums into rolling friction. This feature is propitious to better transfer motion efficiency; prolong application life, change transmission ratio and better degree of reliability of steering. Integrality trapezoid is adopted as Steering drive linkage, to guarantee automobile’s front wheel exercise of pure rolling without sliding. The structure is simple. And it is easy to adjust the toe-in.The calculation section of this paper is mainly concerning about steering trapezoid and steering gear .In addition, the life of the main components are also calculated in this section.KEY WORDS: The steering system, Manual steering, Front axle, Steering device目录前言....................................................... (1)第一章概述 (2)第二章从动桥的方案确定 (4)第三章转向系的方案确定 (6)§3.1转向系整体方案确定 (6)§3.2转向系结构形式及选择 (6)§3.3循环球式转向器结构及选择 (7)第四章从动桥的设计计算 (8)§4.1从动桥主要零件尺寸的确定 (8)§4.2从动桥主要零件工作应力的计算 (8)§4.3在最大侧向力(侧滑)工况下的前梁应力计算 (10)§4.4转向节在制动和侧滑工况下的应力计算.............1 1 §4.5 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算...1 3 §4.6转向节推力轴承的计算. (15)第五章转向系统的设计计算 (17)§5.1转向系主要性能参数 (17)§5.2主要参数的确定 (18)§5.3转向梯形的选择设计 (20)§5.4循环球式转向器的设计 (21)§5.5转向系主要性能参数确定 (24)§5.6转向系其他元件的选择及材料的确定...............2 5第六章转向系主要零件的强度计算......................2 6§6.1计算载荷的确定 (26)§6.2主要零件的强度计算 (26)第七章结论 (28)参考文献 (2)9致谢..................................................30外文资料及翻译. (31)前言在目前金融危机的大环境下，伴随着汽车行业的发展，轻型货运汽车在国民生产中扮演着更重要的角色。

转向从动桥设计摘要：本设计为载重汽车的转向桥，此转向桥需要适应不同路况，不同速度下的稳定行驶，因此对前桥的要求也越来越高。

在汽车设计、制造、因此应该本着既能有足够的承载能力，又能实现耐用经济的思想进行方案的选择，为了降低生产成本，又在结构上满足要求的情况下应尽量简单。

通过设计：1.保证有足够的强度：以保证可靠的承受车轮与车架之间的作用力。

2保证有足够的刚度：以使车轮定位参数不变。

3保证转向轮有正确的定位角度：以使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。

4转向桥的质量应尽可能小：以减少非簧上质量，提高汽车行驶平顺性。

通过分析工作原理设计转向节、前轴、主销等零件的尺寸，使各个零部件的强度满足校核，并运用绘图软件绘制装配图和零件图。

关键词：转向桥；定位参数；转向节；前轴；主销The design of the truck steering axleAbstract:This design is Steering Axle for heavy trucks. The design is need to adapt to different road and under different speeds,so the stability of front axle higher requirements. In car design, manufacture, and should be based on both have enough carrying capacity, and can achieve durable economic thoughts options, in order to reduce the production cost, and meets the requirements in the structure of situations should as far as possible simple.By design:1.To ensure adequate strength: in order to ensure affordable and reliable force between wheel and frame.2.Ensure adequate rigidity: in order to change the wheel alignment parameters.3.To ensure the correct positioning of steering wheel angle: to make the steering wheel movement and stability, manipulating light and reduce tire wear.4.The steering axle of quality should be as small as possible: to reduce the non-sprung mass, improve vehicle ride comfort.Works by analyzing the design of steering knuckle, front axle,kingpin and other parts of the size, so that the strength of the various components to meet the check,and use other mapping software caxa assembly drawing and parts are drawing.Key words:steeringaxle, positional parameters, knuckle, front axle, kingpin目录第1章概述 (5)1.1 本课题的背景及目的 (5)1.2 转向从动桥工作原理 (5)1.3 设计参数要求 (5)1.4 转向从动桥现状 (6)1.5 本章小结 (6)第2章转向从动桥结构设计 (7)2.1 转向从动桥的设计方案选择 (7)2.2 转向从动桥的组成部分 (8)2.3 转向从动桥各参数对汽车稳定性的影响 (10)2.4 转向从动桥的设计计算 (13)2.4.1 转向从动桥主要参数选择 (13)2.4.2 制动力矩的计算 (14)2.4.3 前轮转角的计算 (15)2.4.4 转向阻力矩的计算 (17)2.5 本章小结 (17)第3章前梁设计 (18)3.1 前梁受力分析 (18)3.2 前梁尺寸选择 (19)3.3 前梁应力计算 (19)3.3.1 垂直载荷下的应力计算 (20)3.3.2在制动工况下的前梁应力计算 (21)3.3.3 在侧滑工况下的前梁应力计算 (22)3.4 前梁材料选择 (24)3.5 本章小结 (25)第4章前梁的制造工艺分析 (27)4.1 前梁制造难点 (27)4.2 前梁工艺分析 (27)第5章转向从动桥的维护使用要求 (28)5.1 转向从动桥使用要求 (28)5.2 转向从动桥维护 (28)5.2.1 前轴的检修 (28)5.2.2 转向节的检修 (29)5.2.3 轮毂的检修 (30)5.2.4 前轮定位调整 (30)5.3 本章小结 (31)总结 (32)致 (33)参考文献 (34)第1章概述1.1 本课题的背景及目的汽车工业在经济发展中起着重要支柱的作用：1.在GDP中，汽车工业占较大比重。

基于有限元分析的汽车转向支持桥设计摘要我国作为一个发展中国家，汽车使用越来越多，而当前由于设计方案所限，不能精确地选择零部件的尺寸和结构，造成有的地方强度不够，而有的地方强度又过剩，严重地影响了产品的开发和设计，造成直接经济损失。

特别对于诸如转向支持桥等部件,因不能准确确定其失效原因和部位，造成不能从根本上解决其失效问题。

不同类型的货车在我国的市场中占有相当大的比例，他们的性能的好、坏在一定程度上也影响着汽车在市场上的地位。

针对以上问题，本设计选用汽车转向支持桥作为设计对象，通过有限元分析及合理的计算，结构设计，而达到汽车转向支持桥具有较好的转向灵敏性。

转向支持桥是汽车底盘的重要总成，它直接与转向系统和悬架等相联系，用来实现汽车的转向、前轮定位和支撑作用。

课题研究对象是后轮驱动汽车的转向支持桥，主要零件包括前梁、主销、转向节等，这些关键零部件的设计对整个转向支持桥性能具有很大的影响。

采用有限元技术研究这些关键零部件的静力学特性，对其结构进行优化设计，是非常重要和必须的。

在此基础上，再进行转向支持桥设计不但可以获得最佳的转向支持桥基本参数，还可以大大缩短转向支持桥总成开发周期、降低开发费用，提高设计质量，保证其设计的精确性。

通过本课题的研究学生可以完成理论课程的实践总结，掌握一种流行的设计方法和软件，获得一定的研究工作方法，提高科研工作素质。

本文主要的设计内容如下: （1）转向支持桥主要零部件的设计；（2）主要零部件的有限元分析与优化；（3）主要零部件的设计修正；（4）在CAE分析的基础上完成设计图纸。

关键词: 有限元，汽车，转向支持桥，转向节，主销ABSTRACTIn China, as a developing country, use more and more cars, and the current due to the limitation of design scheme, not precise choice of the size and structure of the parts, resulting in some local strength is not enough, and some local strength and excess, seriously affected the product development and design, the direct economic losses caused. Special for such as to support bridge components, because they can not accurately determine the failure cause and the site, resulting in not from fundamentally solve the failure problem. Different types of truck in China's market occupies considerable proportion, their performance is good, bad and will also influence the car's position in the market in a certain extent. In view of the above problems, the design of cars are chosen to support the bridge as the research object, through the finite element analysis and rational calculation, structure design, and reached the car to support the bridge has good steering sensitivity.To support the bridge is the important assembly. It is directly related to the steering system and suspension are associated, used to realize auto steering, front wheel alignment and support the role of the automobile chassis. Research object is a rear wheel drive car steering bridge support, include parts of the main beam, main pin, steering knuckle, and the key parts of the design on the whole to support the performance of the bridge has a great influence. The finite element technology research these key parts of static characteristics and to optimize the design of the structure is very important and necessary. On the basis of, to support bridge design can not only obtain the best to support basic parameters of the bridge, also can greatly shorten the steering support axle assembly development cycle and reduce development costs and improve design quality, guarantee the accuracy of the design. Students through the study of this topic can complete the practice of curriculum theory summary, master a popular design method and software, obtained certain research methods of work, improve the quality of scientific research work. The main contents of this paper are as follows:(1) design of the main parts of the steering support bridge;(2) finite element analysis and optimization of main parts;(3) the design of main parts and components;(4) complete the design drawings on the basis of CAE analysis.Key words: finite element, automobile, steering support axle, steering knuckle, main pin目录摘要 (2)ABSTRACT (3)第一章绪论 (4)1.1引言 (6)1.2转向支持桥的定义 (7)1.3转向支持桥的安装形式 (7)1.4 转向支持桥的结构 (8)1.4.1 转向支持桥的组成部分 (8)1.4.2 转向支持桥的结构及其影响因素 (9)1.5转向支持桥国内外研究现状与趋势 (10)1.6 本文的主要内容 (12)第二章转向支持桥设计计算 (14)3.1前桥的结构形式 (14)3.2 转向支持桥主要零件尺寸的确定 (14)3.3 转向从动桥前梁应力计算 (16)3.2.1 在制动情况下的前梁应力计算......................................... 错误!未定义书签。

前言我国作为一个发展中国家，汽车使用越来越多，而当前由于设计方案所限，不能精确 地选择零部件的尺寸和结构，造成有的地方强度不够，而有的地方强度又过剩，严重地影 响了产品的开发和设计，造成直接经济损失。

特别对于诸如转向桥等部件,因不能准确确 定其失效原因和部位，造成不能从根本上解决其失效问题。

不同类型的货车在我国的市场 中占有相当大的比例，他们的性能的好、坏在一定程度上也影响着汽车在市场上的地位。

针对以上问题，本设计选用轻型货车的转向桥作为设计对象，通过合理的计算，结构设计， 而达到汽车转向桥具有较好的转向灵敏性。

希望取得一个较好的结果，使轻型货车转向桥 提到一个新水平。

1 转向桥本节重点介绍转向桥的定义和安装形式。

1.1 转向桥的定义转向桥是汽车的重要组成部分，转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏移一定角 度，并承受地面与车架之间的力及力矩，以实现汽车的转向。

1.2 转向桥的安装形式一般载货汽车采用前置发动机后桥驱动的布置形式，故其前桥为转向从动桥。

轿车多 采用前置发动机前桥驱动，越野车均为全轮驱动，故他们的前桥既是转向桥也是驱动桥， 称为转向驱动桥。

转向桥按与其匹配的悬架结构不用，又可分为非断开式与断开式两种。

与非独立悬架 匹配的非断开式的转向桥是一根支承于左、右从动车轮上的刚性整体横梁，当又是转向桥 时，其两端经转向主销与转向节相连。

断开式转向桥与独立悬架相匹配。

2 转向桥的结构2.1 转向桥的组成部分各种车型的非断开式转向桥的结构型式基本相同，它主要由前梁（由于汽车前桥为转 向桥，因此其横梁常称前梁）、转向节、转向主销、转向梯形臂、转向横拉杆等组成。

1)前梁前梁是非断开式转向从动桥最主要的零件，由中碳钢或中碳合金钢模锻而成。

其两端各有 一呈拳形的加粗部分作为安装主销前梁拳部。

为提高其抗弯强度，其较长的中间部分采用 工字行断面，并相对两端向下偏移一定距离，以便降低汽车发动机的安装位置，从而降低 汽车传动系的安装高度并减小传动轴万向节主、从动轴的夹角；为提高前梁的抗扭强度， 两端与拳部相接的部分采用方形断面，而靠近两端使拳部与中间部分相连接的向下弯曲部 分，则采用上述两种断面逐渐过度的形状。

轻型载重货车设计(转向系及前桥设计)摘要在本次毕业设计中，是关于轻型载货汽车的前桥及转向系统的设计。

本着力争性能可靠，价优，易造的设计构想，同时也主要参照拖厂的同类车型，努力去改造，去创新。

转向从动桥是通过悬架和车相连，两侧安装着从动车轮，用以传递车架与车轮之间的各种力和力矩。

汽车的转向系是利用转向节使车轮可以偏转一定角度以实现汽车的转向。

汽车的转向系是用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，在行驶中起到重要作用。

主要可分为机械转向系，动力转向系和电动转向系。

其中电动转向系是未来汽车转向系的发展方向。

综合各种因素，本次设计采用采用转向梯形机构布置在前轴之后的整体式车桥和采用了正效率很高，操纵方便且使用寿命长的机械式循环球式转向器。

本次设计包括对转向从动桥结构形式的选择，主要是计算前轴、转向节、主销、主销上下轴承、转向节推力轴承或止推垫片等在制动和侧滑两种工况下的应力校核。

还包括转向器的结构选择及其设计计算并对转向梯形进行优化设计。

设计中水平有限，但希望能设计出一辆经济实用的轻型载货汽车。

关键词：运输车，前桥，主销，转向轴THE DESIGNS OF THE STEERING SYSTEM ANDFRONT AXLE IN OWN UNLOAD AGRICULTURETRUCK TO TRANSPORT OF KD1080ABSTRACTIn this graduated designs, my assignment is the light truck’s front axle and steering system. I shall try my best to design my assignment,I want the light truck’s cap acity is secure and the price is low. It is also easy to make,at the same time,I refer to the light truck which made in YT factory.I want to improve and innovate it.Steering front axle connects the frame by suspension.Driven wheel are installed at the sides of the fore axle,which transmits kinds of forces and torques into the wheels. The steering knuckle link to the front axle causes the front wheels to turn to the right or left .The steering system enables the driver to guide the automobile or wheeled tractor down the road and turn ringht or left.It is very important for the truck.there are mannnual steering,power steering and electric power steering.The electric power steering system will be the direction in the future.In view of all the factors,I adopt the ladder-shaped organization assigns after the front axle and very efficient that can be handled easily and had long performance life steering box of the circulation ball type. The design includes selection of the structure of the fore axle but most calculate the streys inspection under the break and the second slide of front axle ,steering knuckle inserts, king pin and ball bearing, thrust bearing and stop last spacer. Still include choosing and designing aslo calculating and carrying on optimization design ladder-shapedly of steering. The level is limited in the design, but I hope to design a economical and practical agricultural light truck.KEY WORDS: transporter, the front axle, king pin, steering shaft主要符号表量的名称量的符号单位汽车前轴静载荷G1N 汽车质心高度h g mm 转向阻力矩M r N.mm 接触应力σMPa 前轮承受的制动力pτN 前轮承受的垂直力Z1N 垂向弯矩MνN.mm 水平弯矩M h N.mm 车轮所受的重力g w N 前轮轮距B mm 两钢板弹簧座中心距S mm 转矩T N.mm 轮胎的滚动半径r r mm 地面垂向反力Z N 地面侧向反力Y N 力偶矩Q N.mm 轴承的轴向载荷F a N 轴承静承载容量C r0KN轴承当量静载荷P0KN 转向轴输入功率p1Kw 转向器中的摩擦功率p2Kw 效率η导程角α0rad 附着系数φ目录前言 (7)第一章概述 (7)第二章从动桥的方案确定 (10)§2.1 从动桥总体方案确定 (10)第三章转向系的方案确定 (12)§3.1 转向系整体方案确定 (12)§3.2 转向器结构形式及选择 (12)§3.3 循环球式转向器结构及工作原理 (13)第四章从动桥的设计计算 (15)§4.1从动桥主要零件尺寸的确定 (15)§4.2 从动桥主要零件工作应力的计算 (15)§4.3 在最大侧向力(侧滑)工况下的前梁应力计算. 17§4.4 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算 (19)§4.5 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算 (20)§4.6转向节推力轴承的计算 (23)第五章转向系统的设计计算 (24)§5.1 转向系主要性能参数 (24)§5.1.1转向器的效率 (24)§5.1.2传动比的变化特性 (24)§5.2 主要参数的确定 (25)§5.2.1 给定的主要计算参数 (25)§5.2.2 选择主要转向参数 (25)§5.2.3 车轮的左右最大转角确定 (26)§5.3 转向梯形的选择设计 (27)§5.4 转向梯形的优化 (28)§5.5 循环球式转向器的设计 (31)§5.5.1 转向器（循环球式）的效率 (31)§5.5.2 主要参数的选择 (31)§5.5.3 螺杆、钢球和螺母传动副 (32)§5.5.4 齿条、齿扇传动副设计 (33)§5.6 转向系主要性能参数确定 (34) (34)§5.6.1 转向系的角传动比ω§5.5.2 转向盘旋转圈数n (34)§5.6 循环球式转向器零件强度的校核 (34)§5.6.1钢球与滚道间的接触应力σ (35)§5.6.2齿的弯曲应力σ (35)§5.7 转向系其他元件的选择及材料的确定 (36)第六章转向系主要零件的强度计算 (37)§6.1 计算载荷的确定 (37)§6.2 主要零件的强度计算 (37)总结 (35)致谢 (40)参考文献 (41)]前言在目前金融危机的大环境下，伴随着汽车行业的发展，轻型货运汽车在国民生产中扮演着更重要的角色。

载货汽车转向桥设计书1 转向桥本节重点介绍转向桥的定义和安装形式。

1.1 转向桥的定义转向桥是汽车的重要组成部分，转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏移一定角度，并承受地面与车架之间的力及力矩，以实现汽车的转向。

1.2 转向桥的安装形式一般载货汽车采用前置发动机后桥驱动的布置形式，故其前桥为转向从动桥。

轿车多采用前置发动机前桥驱动，越野车均为全轮驱动，故他们的前桥既是转向桥也是驱动桥，称为转向驱动桥。

转向桥按与其匹配的悬架结构不用，又可分为非断开式与断开式两种。

与非独立悬架匹配的非断开式的转向桥是一根支承于左、右从动车轮上的刚性整体横梁，当又是转向桥时，其两端经转向主销与转向节相连。

断开式转向桥与独立悬架相匹配。

2 转向桥的结构2.1 转向桥的组成部分各种车型的非断开式转向桥的结构型式基本相同，它主要由前梁（由于汽车前桥为转向桥，因此其横梁常称前梁）、转向节、转向主销、转向梯形臂、转向横拉杆等组成。

1)前梁前梁是非断开式转向从动桥最主要的零件，由中碳钢或中碳合金钢模锻而成。

其两端各有一呈拳形的加粗部分作为安装主销前梁拳部。

为提高其抗弯强度，其较长的中间部分采用工字行断面，并相对两端向下偏移一定距离，以便降低汽车发动机的安装位置，从而降低汽车传动系的安装高度并减小传动轴万向节主、从动轴的夹角；为提高前梁的抗扭强度，两端与拳部相接的部分采用方形断面，而靠近两端使拳部与中间部分相连接的向下弯曲部分，则采用上述两种断面逐渐过度的形状。

中间部分的两侧还要锻造出钢板弹簧支座的加宽支承面。

非断开式转向从动桥的前梁亦可采用组合式结构，即由无缝钢管的中间部分和模锻成型的两端拳形部分组焊而成。

这种组合式前梁适用于批量不大的生产，并可省去大型锻造设备。

2)主销其结构型式有几种，如图2-1所示，其中（a）、（b）两种型式是最常见的结构。

3)转向节多用中碳合金钢断模锻成整体式结构，有些大型汽车的转向节，由于其尺寸过大，也有采用组焊式结构的，即其轮轴部分是经压配并焊上去的。

前言100多年前，汽车刚刚诞生后不久，其转向操作是模仿马车和自行车的转向方式，用一个操纵杆或手柄来使前轮偏转实现转向的。

由于操纵费力且不可靠，以致时常发生车毁人亡的事故。

第一辆不用马拉的四轮汽车问世时，它已经吧前桥和前轮组成为了一总成。

该总成别安装在枢轴上，可以绕前桥中心的一个点转动，利用一个杆柱连接前桥的中点，通过地板往上延伸，转向盘就紧固再杆柱上端，以此操纵汽车。

这种装置在汽车车速不超过马车的速度时，还是很好用的，但当车速提高后，驾驶员就要求提高转向的准确性，以减少轮胎的磨损，延长轮胎的使用寿命。

后来他们发现，正在探索的这种理论在1817年就已经呗阐明了。

1817年，德国人林肯斯潘杰提出了类似于现代汽车的将前轮用转向节与前梁连接方式。

（即改进转向器的想法）。

他研制了一种允许汽车前轮在主轴上独立回转的结构—把车轮与转向节连接起来，转向节又用可转动的销轴与前轴连接，从而发明了转向梯形机构，并与第二年将其向英国政府申请专利的权力转让给了出版商、英籍德国人阿克曼。

不久，阿曼克向英国专利局申请了“平行连杆式转向机构”专利。

1879年，法国四轮马车制造商杰特发明了第一个平行四边形转向联动机构。

杰特的转向机构可以把转向中心点移向两侧。

他把一根杆子与带有两个连接臂的转向节相连。

当时称为转向臂和随动臂。

杰特把转向柱的一端与转向臂连接，当转动转向柱时，通过转向臂和随动臂、横拉杆和车轮轴转动车轮，实现汽车转向。

1857年，英国的达吉恩蒸汽汽车是第一辆采用转向盘来实现汽车转向的机动车辆。

1872年苏格兰的查理士第一个把转向盘安装到煤气发动机车辆上。

此前，想把转向盘安装到车辆上的多次尝试均未得到认可。

1878年，“现代汽车之父”、德国的卡尔·本茨在他的三轮乘坐车上首次采用了所谓的齿轮齿条式转向器，但却考一根操纵杆来控制汽车行使方向。

1886年，英国的弗雷德里克·斯特里克兰说服了他的朋友、汽车制造商雷克，把一个用于轮船上的转向柱和转向盘装到了一辆新的戴姆勒·弗顿敞蓬车上。