汽车前桥设计说明书
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重型自卸汽车设计(转向系及前桥设计)摘要汽车在行驶的过程中,需要按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向,即所谓的汽车转向。
汽车的转向系统是一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专用机构,本文的研究内容即是重型自卸汽车的转向系设计。
本文针对的是与非独立悬架相匹配的整体式两轮转向机构。
利用相关汽车设计和连杆机构运动学的知识,首先对汽车总体参数进行设计,在此基础上,对转向器,转向传动机构进行选择,接着再对转向器和转向传动机构(主要是转向梯形)进行设计,最后,利用软件AUTOCAD完成转向梯形和转向器的设计图纸。
转向器在设计中选用的是循环球式齿条齿扇转向器,在对转向器的设计中,包括了螺杆—钢球—螺母传动副的设计和齿条—齿扇传动副的设计,前者是基于参照同类汽车,确定出钢球中心距,设计出一系列的尺寸,而后者则是根据汽车前轴的载荷来确定出齿扇模数,再由此设计出所有参数的。
转向梯形的设计选用的是整体式转向梯形,本文在设计中借鉴同类汽车转向梯形设计的经验尺寸对转向梯形进行尺寸初选。
再通过对转向内轮实际达到的最大偏转角时与转向外轮理想最大偏转角度的差值的检验,和作为一个四杆机构对I其最小传动角的检验,来判定转向梯形的设计是否符合基本要求。
本文在消化,吸收,总结,归纳前人的成果上,系统、全面地对机械动力转向系进行理论分析,设计及优化。
为重型自卸汽车转向系的设计开发提供了一种步骤简单的设计方法。
关键词:转向系,转向器,转向梯形IITHE DESIGN OF HEAVY DUMP (THE DESIGN OF STEERING SYSTEM AND RRONT AXLE)ABSTRACTIn a moving vehicle, the driver will need to frequently change its traveling direction, the so-called steering. Vehicle steering system is used to change or restore a car in the direction of a dedicated agency, the contents of this paper is the study of light vehicle steering system design.This article is aimed at non-independent suspension and would like to match the overall style of the two steering. The use of the relevant vehicle design and kinematic linkage of knowledge, first of all, the overall parameters of the vehicle design, in this basis, the steering gear, steering transmission choice, and then to the steering gear and steering transmission (mainly trapezoidal steering ) design, and finally, the use of AUTOCAD software and the steering gear steering linkage to complete the design drawings.Steering the ball of choice is the cycle of fan-type steering gear rack teeth, in the design of steering gear, including a screw - Ball - Vice-nutIIIdrive the design and rack - fan drive gear pair design, the former is based on the reference to similar vehicles, to determine the center distance of the ball, the design of a series of size, while the latter is based on the vehicle front axle load to determine the fan module out of gear, and then all of the resulting design parameters.Steering linkage design is a whole selection of steering trapezoid, the paper design is used in car steering linkage from a similar experience in the design of the size of the steering linkage to the primary size. Through to the actual steering wheel in the maximum deflection angle with the steering wheel in the most ideal test of the difference of deflection angle, and four institutions, as a minimum transmission angle of its examination, to determine whether the design of steering trapezoid in line with the basic requirements.In this paper, digestion, absorption, and summing up, summing up the results of their predecessors, the systematic, comprehensive mechanical steering system to carry out theoretical analysis, design and optimization. For the light vehicle steering system design and development provides a simple design method steps.Key word: steering system,steering gear,steering trapezoidIV目录前言 (1)第一章从动桥结构方案的确定 (3)§1.1从动桥总体方案确定 (3)第二章转向系结构方案的确定 (5)§2.1转向系整体方案的分析 (5)§2.1.1转向器方案的分析 (5)§2.1.2 循环球式转向器结构及工作原理 (6)§2.1.2动力转向系统分类 (7)§2.2转向系整体方案的分析 (8)第三章从动桥的设计计算 (10)V§3.1从动桥主要零件尺寸的确定 (10)§3.2 从动桥主要零件工作应力的计算 (11)§3.2.1 制动工况下的前梁应力计算 (12)§3.2.2 在最大侧向力(侧滑)工况下的前梁应力计算 (16)§3.3 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算 (17)§3.3.1 在制动工况下 (17)§3.3.2 在侧滑况下 (19)§3.4 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算 (20)§3.4.1 在制动工况下 (20)§3.4.2 在侧滑工况下 (22)第四章转向系统的设计计算 (24)§4.1 转向系主要性能参数 (24)VI§4.1.1 转向器的效率 (24)§4.1.2 传动比的变化特性 (26)§4.1.3 给定的主要计算参数 (27)§4.1.4 转向盘回转总圈数n (28)§4.2 转向系计算载荷的确定 (29)§4.3 循环球式转向器的计算 (30)§4.3.1 循环球式转向器主要参数 (30)§4.3.2 螺杆、钢球和螺母传动副 (31)§4.3.3 齿条、齿扇传动副设计 (32)§4.4 循环球式转向器零件强度的校核 (35)§4.4.1 钢球与滚道间的接触应力σ (35)§4.4.2 齿的弯曲应力σ (37)VII§4.5 液压动力转向机构的计算 (38)§4.5.1 动力转向系统的工作原理 (38)§4.5.2 转向动力缸的工作分析 (39)§4.6 转向梯形机构确定、计算及优化 (45)§4.6.1 转向梯形结构方案分析 (45)§4.6.2 整体式转向梯形机构优化设计 (47)第六章结论 (57)参考文献 (58)致谢 (60)VIIIIX前言自卸车是利用发动机动力驱动液压举升机构,将车厢倾斜一定角度从而达到自动卸货,并依靠箱货自重使其复位的专用汽车。
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。
1、汽车前桥的功能、分类及基本构造汽车的前面连接着两个轮胎用来架起车身的叫前桥。
1、前桥功能:承载、制动、行走、转向。
2、前桥的分类:按制动形式分鼓式和盘式制动;按制动器分气刹和液刹(单向双领蹄式和双向自增力式);轴荷:微卡、轻卡、中卡、重卡,0.5~7.5吨;3、前桥构造:前桥主要由前轴、主销、转向节、制动器总成、轮毂组合、节臂、横拉杆总成等组成。
前轴:是前桥的主要承重零部件,我公司有管式和锻打式两种结构形式,但主要以锻打式为主。
前轴两端各有一呈拳形的加粗部分作为安装主销的部位。
中间部分的两侧为板簧支座面,用以安装钢板弹簧及其附件。
在此需要说明的是:在U型螺栓穿过前轴的安装孔需要打紧下方的背紧螺母时,往往会出现套筒跟前轴背筋发生干涉的问题。
为什么会出现该问题呢?一是设计问题,因为前轴的背筋影响到前桥的载荷,因此必须保证一定的尺寸要求,而如果前后U型螺栓的距离设计的过小,没有留出足够的间隙装配便会出现以上问题。
二是工艺问题,工艺问题有两种情况。
第一种是前轴背筋的对称度不好或安装孔的对称度不好容易造成该问题;第二种就是有些主机厂为避免套筒的易损,没有考虑到产品的实际情况而盲目加大套筒的外径。
主销:是影响整车性能的重要零部件。
主销上有止动槽,销锁栓通过止动槽将主销固定在前轴的主销孔内,使其不能转动也不能轴向移动。
节销的加工精度要求很高,是我公司重点控制的零部件之一。
转向节:转向节是前桥上主要的转向件。
它利用主销和前轴铰接并经一对轮毂轴承支撑着轮毂组合,来实现转向的功能。
制动器总成:是实现车轮制动的主要元件,有油刹和气刹两种形式。
在车辆实施制动命令时,制动器的摩擦片通过扩张与制动鼓的内加工面接触产生摩擦力实现车辆制动。
前桥制动器的选择非常关键,如果选择不当,会出现前后制动力不匹配,制动力达不到要求等许多问题。
轮毂组合:主要通过两滚动轴承安装在转向节上,带动车轮转动。
同时与摩擦片形成摩擦副,实现车轮的制动。
摘要 (1)Abstract (2)1.绪论 (3)1.1汽车转向桥的功用及分类 (3)1.2目前汽车转向桥的研究现状 (3)1.3转向桥设计的主要工作内容、计算方法和预期目标 (3)2.从动桥的结构型式的选择 (4)2.1对从动桥的要求 (4)2.2从动桥的结构型式 (4)2.3前轮定位参数 (4)2.3.1主销后倾角 (4)2.3.2主销内倾角 (5)2.3.3车轮外倾角 (5)2.3.4前束 (5)2.4 1090型汽车前桥结构型式的选择 (5)2.4.1前梁 (5)2.4.2主销 (6)2.4.3转向节 (6)2.4.4转向节臂、转向梯形臂 (6)2.4.5转向横拉杆 (6)2.4.6转向节推力轴承 (6)2.4.7主销上、下轴承 (6)2.4.8轮毂轴承 (6)2.4.9左、右轮胎螺栓 (6)3.从动桥主要零件尺寸的确定 (7)4.转向桥主要零件工作应力的计算 (8)4.1从动桥前梁应力的计算 (8)4.1.1在制动工况下的前梁应力计算 (8)4.1.2在最大侧向力(侧滑)工况下的前梁应力计算 (11)4.2转向节在制动和侧滑工况下的应力计算 (14)4.2.1在制动工况下的转向节应力计算 (14)4.2.2在汽车侧滑工况下的转向节应力计算 (15)4.3主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算 (15)4.3.1在制动工况下下的应力计算 (16)4.3.2在侧滑工况下下的应力计算 (18)4.4转向节推力轴承和止推垫片的计算 (19)4.4.1推力轴承的计算 (20)4.4.2转向节止推垫片的计算 (21)5.结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)前桥是汽车的重要组成部分,中型货车的前桥为非断开式转向从动桥。
前桥对货车的转向功能和行驶稳定性有很重要的影响。
在货车前桥的设计和开发过程中,其结构型式、车轮定位参数和强度占有十分重要的地位。
本文通过分析各种类型前桥的结构和性能特点,以目前市场上的成熟车型为基础,进行1090型汽车的前桥设计。
东风德纳6.5吨前桥产品使用说明书东风车桥有限公司二○○九年一月重要事项●使用本车桥之前,务必仔细阅读本使用说明书。
●未经我公司许可,擅自拆卸车桥零部件或安装非桥轴系统零部件从而影响桥总成性能的,本公司概不负责。
●为了更好地做好用户的服务工作,车桥要求进行“强制保养”,新出厂车桥在初驶里程1000~2500公里后,必须进行首次保养,首次保养所需注意事项详见“维护与保养”。
此后,用户必须按使用说明书的有关规定做好日常例行维护工作。
前轴模式I字形端面横锻钢梁转向节形式端拳式主销外径Ф52mm制动鼓安装形式轮毂内侧钢板弹簧中心距860mm(可变)主销中心距1870mm(可变)制动器形式气压鼓式制动器,渐开线凸轮配滚轮制动器规格(制动器外径x蹄片宽)Ф400mmx150mm或Ф410mmx180mm项目名义尺寸(mm)维修标准(mm)修理极限(mm)磨损极限(mm)备注主销外径Ф52 ————Ф51.9主销与转向节衬套间间隙——0.01~0.1——0.20主销与前轴孔间的间隙——<0.04——0.15前轮毂起动力——20~65N ————在车轮螺栓处测量转向节起动力——<10N ————在轴头开口销孔处测量转向节与前轴之间的间隙——<0.1 ————垫片调整轮辋的跳动量端面跳动——<1.5 ————径向跳动——<1.5 ————主销内倾角——7º±10′————项目拧紧力矩(N.m)主销的锁销螺母55~70转向节限位螺栓锁止螺母80~100转向上节臂固定螺母280~350横拉杆节臂固定螺母350~450球头销固定螺母250~310横拉杆卡套紧固螺母40~50主销螺塞60~80 防尘盖固定螺母10~20 制动气室紧固螺母55~70 制动气室支架紧固螺母57~78 制动器底板固定螺母160~220 轮毂制动鼓紧固螺母300~420 前调整螺母180~220 轮毂轴承盖调整螺母紧12固螺栓前轴的分解1.气室支架2.密封垫片3.右转向节总成4.螺栓5.右转向节臂6.槽形螺母7.双头螺栓8.直拉杆臂9.槽形螺母10.主销11.上衬套12.调整垫片13.楔形锁销14.止推轴承15.前轴16.螺塞17. 左转向节臂18.转向限位螺钉19.左转向节总成20. 下衬套21.主销堵盖总成22.螺钉23.弯颈滑脂嘴24.油封座圈25.圆柱销26.制动底板27.前轮毂油封28.前轮毂内轴承29.前制动鼓30.螺母31.轮胎螺栓32.前轮毂33.前轮毂外轴承34.减磨挡片35.槽形螺母36.垫密片37.前轮毂盖38.车轮轮辋39.轮辋踏圈40.车轮螺母拆卸要点拆除直拉杆1)拔出开口销。
、前桥的功能及基本构造• 1、前桥功能:承载、制动.行走、转向。
・2、前桥的分类:按制动形式分鼓式和盘式制动;按制动器分气刹和液刹(单向双领蹄式和双向[|增力式);轴荷:微K、轻卡、中卡、B 0.5-7.511 电;・3、前桥构造:前桥主要111前轴、主销、转向节、制动器总成、轮毂组合、节臂、横拉杆总成等组成。
(如卜图)・前轴:是前桥的主要承亟冬部件,我公司自管式和锻打式两种结构形式,但主耍以锻打式为主。
前轴两端齐冇一呈拳形的加粗部分作为安装主销的部位。
中间部分的W侧为板賞支座面,用以安装钢板弹簧及其附件。
前桥的功能及基本构造・在此需要说明的是:在U型螺栓穿过前轴的安装孔需要打紧下方的背紧螺母时,往往会出现套筒跟前轴背筋发生干涉的问题。
为什么会出现该问题呢?一是设计问题,因为询轴的背筋影响到前桥的载荷,W此必须保证一定的尺寸要求,而如來前后U 型螺栓的距离设计的过小,没有留出足够的间隙装配便会出现以上问题。
二是工艺问题,工艺问题有两种情况。
笫一种是前轴背筋的对称度不好或安装孔的对称度不好容易造成该问题;第二种就是冇些主机厂为避免套筒的易损,没冇考虑到产品的实际情况而肓n加大套筒的外径。
前桥的功能及基本构造匸销:是影响格车性能的重要零部件。
主销上有止动槽,销锁栓通过止动槽将主销固定在前轴的主销孔内,使其不能转动也不能轴向移动。
节销的加工粘:度要求很尚,是我公司重点控制的零部件之一。
-转向节:转向节是前桥上主耍的转向件。
它利用主销和询轴饺接并经一对轮毂轴承支撑着轮毂组合,來实现转向的功能。
-制动器总成:足实现车轮制动的主要元件,有油刹和气刹两种形式。
在午辆实施制动命令时,制动器的摩擦片通过扩张与制动鼓的内加匚面接触产生摩擦力实现车辆制动。
询桥制动器的选择非常关键,如果选择不当,会出现前后制动力不匹配,制动力达不到耍求等许多问题。
前桥的功能及基本构造・轮毂组合:主要通过两滚动轴承安装在转向节上,常动车轮转动。
1、汽车前桥的功能、分类及基本构造汽车的前面连接着两个轮胎用来架起车身的叫前桥。
1、前桥功能:承载、制动、行走、转向.2、前桥的分类:按制动形式分鼓式和盘式制动;按制动器分气刹和液刹(单向双领蹄式和双向自增力式);轴荷:微卡、轻卡、中卡、重卡,0.5~7.5吨;3、前桥构造:前桥主要由前轴、主销、转向节、制动器总成、轮毂组合、节臂、横拉杆总成等组成.前轴:是前桥的主要承重零部件,我公司有管式和锻打式两种结构形式,但主要以锻打式为主。
前轴两端各有一呈拳形的加粗部分作为安装主销的部位。
中间部分的两侧为板簧支座面,用以安装钢板弹簧及其附件。
在此需要说明的是:在U型螺栓穿过前轴的安装孔需要打紧下方的背紧螺母时,往往会出现套筒跟前轴背筋发生干涉的问题。
为什么会出现该问题呢?一是设计问题,因为前轴的背筋影响到前桥的载荷,因此必须保证一定的尺寸要求,而如果前后U型螺栓的距离设计的过小,没有留出足够的间隙装配便会出现以上问题。
二是工艺问题,工艺问题有两种情况。
第一种是前轴背筋的对称度不好或安装孔的对称度不好容易造成该问题;第二种就是有些主机厂为避免套筒的易损,没有考虑到产品的实际情况而盲目加大套筒的外径。
主销:是影响整车性能的重要零部件.主销上有止动槽,销锁栓通过止动槽将主销固定在前轴的主销孔内,使其不能转动也不能轴向移动.节销的加工精度要求很高,是我公司重点控制的零部件之一。
转向节:转向节是前桥上主要的转向件.它利用主销和前轴铰接并经一对轮毂轴承支撑着轮毂组合,来实现转向的功能。
制动器总成:是实现车轮制动的主要元件,有油刹和气刹两种形式。
在车辆实施制动命令时,制动器的摩擦片通过扩张与制动鼓的内加工面接触产生摩擦力实现车辆制动。
前桥制动器的选择非常关键,如果选择不当,会出现前后制动力不匹配,制动力达不到要求等许多问题。
轮毂组合:主要通过两滚动轴承安装在转向节上,带动车轮转动。
同时与摩擦片形成摩擦副,实现车轮的制动。
编号北奔威驰8×4宽体矿用车1950轴距转向系统开发计算说明书编制审查审定标准化审查批准包头北奔重型汽车有限公司研发中心2010年7月22日1 计算目的双前桥四轴车在转向过程中,理论上要求所有车轮都处于纯滚动,或只有极小滑动,为达到这一目的,要求所有车轮绕一瞬时转动中心作圆周运动。
每个转向桥的梯形角匹配设计,是为满足车轮的理论内外转角特性曲线与实际内外转角特性曲线尽可能的接近;第一、二转向前桥转向摇臂机构设计是为了让第一、二转向前桥最大内转角与轴距之间的理论关系与实际关系尽可能的相匹配。
本次计算是为新开发的8×4宽体车XC3700KZ 匹配北奔高位宽体前桥的转向系统中转向传动机构和转向动力机构中各元件的选型及尺寸提供理论依据。
2 采用的计算方法、公式来源和公式符号说明符号定义及赋值如下:1α为第一转向前桥外转角,1β为第一转向前桥内转角 2α为第二转向前桥外转角,2β为第二转向前桥内转角1L 为第一转向前桥主销中心线与地面的交点到第三桥轴线的距离 2L 为第二转向前桥主销中心线与地面的交点到第三桥轴线的距离3 计算过程及结果 3.1 转向动力系统参数计算3.1.1 原地转向阻力矩计算① 状态一:第一、二转向桥载荷按标准载荷13T 计算 已知参数如下:第一转向桥、第二转向桥的轴荷为1G =2G =13000×9.8=127400 N 轮胎气压1P =0.77Mpa滑动摩擦系数μ=0.6(干燥土路)滚动摩擦系数f =0.035(干燥压紧土路推荐0.025-0.035) 轮胎自由半径0r =685mm 轮胎静力半径1r =670mm 侧偏距a =204mm内轮最大转角max α=35.74°[借用现有一桥拉杆及垂臂W3400112AE 极限内转角](新设计垂臂936 463 00 01使转角能达到车轮极限转角38度)轮胎宽度1B =375mm轮胎接地面积8212BK ==175782mm ,K=132.6mm主销内倾角Φ=6°对于单桥的原地转向阻力矩,有如下计算方式: A.按半经验公式计算131P G 3μ=半M =77.012740036.03 =10364271 N.mm =10364 N.mB.按采用雷索夫公式()2s 201r r 0.5a f G -+⋅⨯μ=雷M=127400×(0.035×204+0.5 ×0.6×22670685-)=6358499 N.mm =6358 N.mC.采用经验公式max11sin sin a G a G αφμ=经⋅⋅⋅+⋅⋅M=127400×204×0.6+127400×204×sin6°×sin35.74° =17181 N.mD.算术平均求阻力矩为了使计算更趋合理,避免上述四种公式单独使用时与实际工造成的误差,故用以上三种方式求得的阻力矩的算术平均值作为静态原地转向阻力矩0s M 。
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。
轻型载货汽车各个领域得到了广泛应用,对于它的设计是依据以往理论知识及实践经验,在满足其功用的前提下来进行的。
转向系统是用来保持或改变汽车行驶方向的机构,它在整体设计中亦有其重要地位,对转向时车轮正确运动和汽车的安全行驶有重大影响,这就要求其工作可靠、操纵轻便。
在目前的设计和使用方面,转向系统由机械式和动力式两类,由于动力式转向系统能减轻驾驶员的负担,而且操作方便,所以到广泛使用。
机械式转向系统由于造价低廉,而且能够满足轻型货车等一大部分汽车的转向需要,固也得到了广泛的使用。
机械式转向系由操纵机构、转向器和转向传动机构组成,其重点是转向器和传动机构的设计。
现今国内轻型汽车多才用整体式循环球式转向器,整体式后置梯形。
本毕业设计说明书,主要讲述了前桥前悬和转向系统的选择设计和方案分析。
对前桥前悬和转向系统的分类和工作原理进行了深入的对比和分析,选出最优方案来进行设计;对于转向系统的重要组成部分转向器和转向传动机构进行分析设计,选择合适的机构和零件。
第一章概述从动桥通过悬架与车架相联,两侧安装着从动车轮,用以在车架与车轮之间传递铅垂力、纵向力和横向力。
从动桥还要承受和传递制动力矩。
根据从动车轮能否转向,从动桥分为转向桥与非转向桥。
一般汽车多以前桥为转向桥。
为提高操纵稳定性和机动性,有些轿车采用全四轮转向。
多轴汽车除前轮转向外,根据对机动性的要求,有时采用两根以上的转向桥直至全轮转向。
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,越野汽车均为全轮驱动,故它们的前桥既是转向桥又是驱动桥,称为转向驱动桥。
从动桥按与其匹配的悬架结构的不同,也可分为非断开式与断开式两种。
与非独立悬架相匹配的非断开式从动桥是一根支承于左、右从动车轮上的刚性整体横梁,当又是转向桥时,则其两端经转向主销与转向节相联。
一、前言
前桥一般位于汽车的前部,也称转向桥或从动桥。
前桥是汽车上一个重要的总成件,主要包括转向节、转向主销、前梁等零部件。
前桥是通过悬架与车架相连,用以承受地面与车架之间的垂直载荷外,还承受制动力和侧向力以及这些力所构成的力矩,并保证转向轮作正确的运动。
车桥通过悬架与车架连接,支撑着汽车大部分重量,并将车轮的牵引力或者制动力,以及侧向力经过悬架传给车架。
在汽车使用中,转向桥的受力状况比较复杂,因此应具有足够的强度。
为保证转向车轮的正确定位角度,使操纵轻便并减轻轮胎的磨耗,转向桥也应有足够的刚度。
此外,还应尽量减轻转向桥的重量。
总之,由于在汽车的行驶过程中,前桥所处的工作环境恶劣,工况复杂,其承受的载荷也多为交变载荷,从而其零部件易出现疲劳裂纹甚至断裂现象。
这就要求其在结构设计上必须有足够的强度、刚度和抗疲劳破坏的能前轴:是前桥的主要承重零部件,我公司有管式和锻打式两种结构形式,但主要以锻打式为主。
前桥承受汽车的前部重量,把汽车的前进推力从车架传给车轮,并与转向装置的有关机件作关节式联系,实施汽车的转向。
前桥是利用它的两端通过主销与转向节连接,用以转向节的摆转来实现汽车的方向。
1、使用性能要求
为使汽车在行驶中具有较好的直线行驶能力,前桥应满足下列要求:
(1) 足够的强度,以保证可靠的承受车轮与车架(或承载式车身)之间的作用力。
(2)正确的车轮定位,使转向轮运动稳定,操纵轻便并减轻轮胎的磨损。
前轮定位包括主销内倾,主销后倾,前轮外倾和前轮前束。
(3) 足够的刚度,使受力后变形要小,保证主销和转向轮有正确的定位角度保持不变。
(4) 转向节与主销,转向节与前桥之间的摩擦力应尽可能小,以保证转向操作的轻便性,并有足够的耐磨性。
(5) 转向轮的摆振应尽可能小,以保证汽车的正常,稳定行使。
(6) 前桥的质量应尽可能小,以减少非簧载质量,提高汽车行驶平顺性。
2、结构参数选择
HX6850A型汽车总布置整车参数见表1:
表1
、从动桥结构形式
本前桥采用非断开式转向从动桥。
、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
、前轮定位角
(1)前轮定位角的作用:前轮定位的作用是减小前轮偏转时的阻力矩,使转向操纵轻便、灵活,且使前轮具有自动回正的作用,保证拖拉机直线行驶的稳定性,减少轮胎磨损。
(2)本型前轮定位角选择见表1
二、前桥强度计算
1、前轴强度计算
、前轴受力简图
、前轴载荷计算1)紧急制动
2)侧滑二、前桥强度计算
1、前轴强度计算
、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
、前轴载荷计算
1)紧急制动汽车紧急制动时,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=
制动时前轴轴载质量重新分配分配糸数m1=1
2
+
Φ
L
hg
=
0.71170
1
1400
⨯
+=
垂直反作用力:Z1l= Z1r=
2
1
G
m 1.5929547
2
⨯
==
横向反作用力:X1l=X1r=
2
1
G
m
Ф=
2)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:
a) 断面简图
b)计算断面糸数
2)Ⅱ--Ⅱ断面(1)算断面简图
图3 前轴简化图
b)计算断面糸数
1)Ⅰ-Ⅰ断面
如图3所示
(1)垂直面内抗弯断面糸数
3333
3
1
75926060
82321.74
6692
I I
BH b h
W mm
H
-
-⨯-⨯
'===
⨯
(2)水平面内抗弯断面糸数
3333
3
1
2216756015
30450
6675
I I
t B h t
W mm
B
-
+⨯⨯+⨯
'===
⨯
2)Ⅱ--Ⅱ断面
(1)算断面简图如图4
图4 II—II断面计算简图
(2)垂直面内抗弯断面系数
Ⅱ--Ⅱ断面为上,下翼缘
不等长的工字形断面。
计算其垂直
面内抗弯断面系数的关系是确定
出形心轴坐标。
形心轴Xc-Xc的坐标:。