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。
(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。然后用锁紧垫圈锁紧。在锁紧垫圈外端还装有止推垫圈和锁紧螺母，拧紧后应把止推垫圈弯曲包住锁紧螺母或用开口销锁住，以防自行松动。
轮毂外端装有冲压的金属端盖，防止泥水或尘土浸入。轮毂内侧装有油封(有的油封装在转向节轴颈的根部)，有的还装有挡油盘。一旦油封失效，则外面的挡油盘仍可防止润滑脂进入制动器内。
本文设计的是JY1061A型采用前置后轮驱动的载货汽车转向桥，因此该转向桥为从动桥。从动桥的功用：从动桥也称非驱动桥，又称从动车轴。它通过悬架与车架（或承载式车身）相联，两端安装从动车轮，用以承受和传递车轮与车架之间的力（垂直力、纵向力、横向力）和力矩。并保证转向轮作正确的转向运动
1、设计要求：
（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。
通过对CJ1061A型前桥的设计，可以加深我们的设计思想，即：
（1）处理好设计的先进性和生产的可能性之间的关系；
（2）协调好产品的继承性和产品的“三化”之间的关系。
2、结构参数选择
JY1061A型汽车总布置整车参数见表1：
表1
2.1、转向桥结构形式
本前桥采用非断开式转向桥
2.2、选择前桥结构型式及参数
（1）前轴结构形式：工字形断面加叉形转向节主销固定在前轴两端的拳部里。
（2）转向节结构型式：整体锻造式。
（3）主销结构型式:圆柱实心主销。
（4）转向节止推轴承结构形式：止推滚柱轴承。
（5）主销轴承结构形式：滚针轴承
（6）轮毂轴承结构形式：单列向心球轴承
2.3、前轮定位角
本型前轮定位角选择见‘表1’
二、转向桥强度计算
1、前轴强度计算 1.1、前轴受力简图 如图1所示：
图1 汽车向左侧滑时前轴受力图
1.2、前轴载荷计算 ⅰ）紧急制动
工 汽车紧急制动时，纵向力制动力达到最大值，因质量重新分配，而使前轴上的垂直载荷增大，对后轮接地点取矩得 取路面附着糸数Ф=0.7
制动时前轴轴载千质量重新分配分配糸数m1=
12+ΦL hg =0.71060
11175
⨯+=1.63 垂直反作用力：Z 1l = Z 1r =
21G m 1.6320727
2⨯=
=16891.6N 横向反作用力：X 1l =X 1r = 2
1G
m Ф=11824.1N ⅱ）侧滑
汽车侧滑时，因横向力的作用，汽车前桥左右车轮上的垂直载荷发生转移。
（1）确定侧向滑移附着糸数：
在侧滑的临界状态，横向反作用力等于离心力F 离，并达到最大值F 离=gR
V G 2
1,Y max =G 1Ф′
,为保证不横向翻车，须使V
滑翻
，则有：
hg gRB gR 21〈
Φ'，所以Φ'B
21，得到Φ'<
1584
21060
⨯=0.747，取Φ'=0.65
（2）对车轮接地点取矩 垂直反作用力： Z )121(211B hg G l Φ'+=
=20727210600.65(1)21584⨯⨯⨯+=19360.5N Z )1
21(211B hg G l Φ'-=
=1346.5N 横向反作用力 Y 1l Φ'Φ'+=
)121(21B hg G =12584.3N Y1r Φ'Φ'-=
)1
21(21B hg G =875.2N ⅲ）越过不平路面
汽国越过不平路面时，因路面不平引起垂直动载荷，至使垂直反作用力达到最大值 取动载荷糸数δ=2.5
11120727
2.52588
3.7522
l r G Z Z δ
'===⨯=N 载荷计算结果列表，如下表2：
表2 单位 N
