挂车前桥与悬架设计

摘要挂车前桥和悬架是挂车一个重要的组成部分。

在查阅相关资料后，根据挂车前转向桥和悬架的结构特点、工作原理定设计的主要内容包括：转向从动桥前梁、转向从动桥转向节、转向从动桥主销和转向节衬套的设计和校核，以及钢板弹簧悬架的设计和校核。

本设计采用工字型前梁并稍向下弯曲，已达到降低重心和提高刚度的作用。

在前梁初步计算完成之后会用有限元ANSYS进行静力学分析，以保证设计质量。

挂车悬架把车架和车轴弹性的连接起来。

它的主要功用是传递作用在车轮和车身之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和有不平路面传给车身的冲击载荷，衰减由此引起的震动，保证乘员舒适性，减小货物和车辆本身的动载荷。

由于钢板弹簧结构简单，制造成本低，维修方便等优点，所以本设计主要采用有主副簧的钢板弹簧作为弹性元件。

关键词：挂车；前桥；悬架；主销；钢板弹簧ABSTRACTTrailer front axle and suspension is an important part of trailers. After the access relevant information, according to the trailer front steering bridge and suspension structure characteristics, working principle set design of the main content includes: steering driven bridge girder, steering driven bridge before knuckles, steering driven bridge dowel and steering knuckle bushings design and check, and leaf spring suspension design and check. This design USES the work before beam and slightly font already, bend down to reduce the role of gravity and improve stiffness. In the former beams after completing preliminary calculation with finite element analysis software ANSYS to statics to ensure the design quality. Trailer suspension frame and axles of the elastic connecting. Its main function is to transfer function between the wheel and body all the force and moment, such as support, making.Keywords: Trailer; Front axle; Suspension; Dowel; Leaf spring目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT…………………………………………………………………………Ⅱ第1章绪论 (1)1.1本设计的目的与意义 (1)1.2 本设计的主要内容 (2)1.3 本设计的主要参数 (4)第2章从动桥的概述及选型 (5)2.1 从动桥的概述 (5)2.2 从动桥转向装置的结构形式选择及确定 (8)2.3本章小结 (8)第3章从动桥设计计算及校核 (9)3.1转向从动桥前梁的设计和校核 (9)3.1.1 在制动工况下前梁应力分析 (10)3.1.2 在最大侧向力工况下的前梁应力分析 (12)3.2转向从动桥转向节设计和校核 (13)3.2.1 在制动工况下的转向节分析 (14)3.2.2 在侧滑工况下的转向节分析 (14)3.3转向从动桥的主销和转向节衬套的设计和校核 (15)3.3.1 主销在制动工况下的应力计算 (15)3.3.2 主销在侧滑工况下的应力计算 (16)3.3.3 转向节衬套的应力计算 (18)3.4 整体式转向梯形机构优化设计 (18)3.5 本章小结 (20)第4章悬架的概述及选型 (21)4.1悬架的概述 (22)4.2前后悬架形式的选择 (26)4.3 本章小结 (23)第5章弹性元件的计算 (24)5.1 悬架主要参数的确定计算 (24)5.2悬架的基本参数的计算 (28)5.3 悬架的强度校核计算 (34)5.4 本章小结 (37)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录A (42)附录B (44)第1章绪论1.1 本设计的目的和意义汽车是现代交通工具中应用的最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。

汽车的车桥和悬架是汽车上的重要组成部分。

汽车的从动桥的转向性能直接影响汽车的行驶安全性。

随着公路业得迅速发展和车流密度日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高。

汽车已经成为现代社会发展不可缺少的交通工具，在人门的日常生活中扮演着重要的角色。

汽车工业以其强有力的产业拉动作用，已经成为我国国民经济发展的支柱性行业。

随着我汽车工业的迅猛发展，汽车零部件的自行开发和研究工作也随之广泛地展开。

汽车在公路上高速行驶，汽车的零部件承受着静载荷和动载荷作用，这些作用直接影响着汽车的使用寿命和汽车运行的可靠性。

车桥（也称为车轴）通过悬架和车架（或承载式车身）相连，它的两端安装着车轮，其功用是传递车架（或承载式车身），与车轮之间的各方向的作用力及其力矩。

车桥是汽车的主要零件之一，它是汽车主要承载件和传力件，支撑着汽车的载荷，并将载荷传给车轮，在实际行驶中，作用在车轮上的牵引力、制动力、横向力，也是经过桥壳传到悬架及车架上的。

同时汽车在路面上高速行驶，由于路面不平度的影响，汽车的车桥会受到交变载荷的作用，在这种复杂的交变载荷的反复作用下，会发生裂纹萌生和扩转并导致突然断裂。

因此，在技术上了解车桥的静态特性，有着及其重要的实际意义。

在汽车车桥及悬架的制造过程中，涵盖了铸（灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、铸钢）、锻（模锻、精锻、平锻和热压）、焊（电焊、点焊、二氧化碳保护焊）、热处理（表面淬火热处理、表面高频淬火处理）粉末冶金等各种热加工工艺。

通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，确定挂车车桥和悬架的总体设计方案，进行部件的设计计算和结构设计。

进一步巩固和加深对所学的基础理论、基本技能和专业知识的认识掌握，使之系统化、综合化。

培养文献查阅、使用、文件编辑、文字表达等基本实践能力以及外文资料的阅读和翻译的基本技能，使初步掌握科学研究的基本方法。

使树立符合国情和生产实际的正确设计思想和观点，培养严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、善于与他人合作的工作作风。

总之，由上述可见，汽车车桥及悬架设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要涉及到所有的现代机械制造工艺。

因此，通过对汽车车桥与悬架的学习和设计实践，再加上优化设计，可靠性设计和有限元分析等内容，可以更好地学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。

1.2 本设计的主要内容挂车是本身没有自带动力及驱动装置，由汽车牵引组成汽车列车用以载运人员及货物的汽车。

挂车分为全挂车和半挂车，全挂车与半挂车最大的不同是，汽车列车在运输作业时，挂车的全部载荷由挂车承载，牵引车只起牵引作用。

因此，全挂车的前支撑为轮轴结构，且通常具有转向装置，一减少侧滑、摩擦和汽车列车的转向阻力。

本设计为全挂车。

而全挂车的前桥为转向从动桥。

转向方式为轮转向式转向装置。

采用轮转向式转向装置的挂车的主要优点是货台或车厢的地板离地面较低，且左右车轮可以实现正确的转向角度，车轮磨损较小，但对杆系的传动比精确度要求较高。

根据悬架的结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。

根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥、和支持桥四种类型。

一般汽车多以前桥为转向桥，以后桥、中桥为驱动桥。

本设计为转向桥。

转向桥是利用车桥中的转向节使车轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。

转向桥一般位于汽车的前部，因此也常称之为前桥。

前梁用钢材锻造，断面为工字型以提高抗弯强度。

为提高抗扭强度，接近两端略制成方形。

中部加工出两处用以支撑钢板弹簧的加宽面——弹簧座。

中部向下凹，降低发动机位置，从而降低汽车的重心，扩展驾驶员的视野，并减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。

前梁两端各有一个加粗部分，呈拳形，其中有通孔，主销即插入两孔内。

通过主销将转向节与前梁的拳部相连，并用带螺纹的楔形锁销将主销固定在拳部孔内，是之不能转动。

前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。

为了减小磨损，转向节孔销内压入青铜衬套，衬套上的润滑油槽在上面端部是切通的，用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。

为使转向灵活轻便，在转向节下耳与前梁拳部之间装有推力滚子轴承。

在转向节上耳与拳部之间装有调整垫片，以调整其间的间隙。

在转向节的上耳上装有与转向节臂制成一体的凸缘，在下耳上则装着与转向梯形臂制成一体的凸缘，这两个凸缘均制成有一矩形键，因此在左转向节的上下耳上都有与之配合的键槽。

转向节通过矩形键及带有锥形套的双头螺栓与转向节臂及梯形臂相连。

在键槽端面间装有条形的橡胶密封垫。

车轮轮毂通过两个圆锥滚子轴承支撑在转向节外端的轴颈上。

轴承的松紧度可用调整螺母（装于轴承外端）加以调整。

轮毂外端用冲压的金属罩盖住。

轮毂内侧装有油封。

如果油封漏油，则外面的挡油盘仍足以防止润滑油进入制动器内，转向节上靠近主销孔的一端有方形的凸缘，固定制动底板。

对车桥提出的设计要求：（1）外廓尺寸小，保证汽车具有足够的离地间隙，以足通过性要求。

（2）具有足够的刚度和强度，以承受和传递作用于路面和车架或车身间的各种力和力矩；在此条件下，尽可能降低质量，尤其是簧下质量，以减少不平路面的冲击载荷，提高汽车的行驶平顺性。

（3）结构简单，加工工艺性好，制造容易，维修、调整方便。

（4）与悬架导向机构运动协调。

对车桥设计完成之后要进行校核和ANSYS有限元分析。

悬架是车架（或车载式车身）与车桥（或车轮）之间的一切传力连接装置的总称。

其功用是把路面作用于车轮上的垂直反力（支承力）、纵向反力(牵引力和制动力)和侧向反力以及这些反力所造成的力矩都要传递给车架或车载式车身上，以保证汽车的正常行驶。

现代汽车的悬架尽管有各种不同的结构形式，但是一般都由弹性元件、导向装置、减振器和辅助元件组成。

辅助元件包括缓冲块和横向稳定器等。

弹性元件的功用是缓和冲击，减振器的作用是使振动迅速衰减，振幅迅速减小。