輕型載貨汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)（機(jī)械CAD圖紙）

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1、本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 0輕型載貨汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)為載重汽車(chē)的轉(zhuǎn)向橋，此轉(zhuǎn)向橋需要適應(yīng)不同路況，不同速度下的穩(wěn)定行駛，因此對(duì)前橋的要求也越來(lái)越高。在汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造、因此應(yīng)該本著既能有足夠的承載能力，又能實(shí)現(xiàn)耐用經(jīng)濟(jì)的思想進(jìn)行方案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結(jié)構(gòu)上滿足要求的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。通過(guò)設(shè)計(jì)：（1）保證有足夠的強(qiáng)度：以保證可靠的承受車(chē)輪與車(chē)架之間的作用力。（2）保證有足夠的剛度：以使車(chē)輪定位參數(shù)不變。 （3）保證轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度：以使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。 （4）轉(zhuǎn)向橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能?。阂詼p少非簧上質(zhì)量，提高汽車(chē)

2、行駛平順性。通過(guò)分析工作原理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向節(jié)、前軸、主銷(xiāo)等零件的尺寸，使各個(gè)零部件的強(qiáng)度滿足校核，并運(yùn)用 caxa 等繪圖軟件繪制裝配圖和零件圖。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: : 轉(zhuǎn)向橋；定位參數(shù)；轉(zhuǎn)向節(jié)；前軸；主銷(xiāo)轉(zhuǎn)向橋；定位參數(shù)；轉(zhuǎn)向節(jié)；前軸；主銷(xiāo)本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 1The design of the truck steering axleAbstractThis design is Steering Axle for heavy trucks. The design is need to adapt to different road and under diff

3、erent 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 situation

4、s 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. By design: (1) To ensure adequate strength: in order to ensure affordable and reliable force between wheel and frame. (2) Ensure adequate rigidity:

5、 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

6、, 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: steering axle; p

7、ositional parameters; knuckle; front axle；kingpin本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 0目錄摘 要 .11.汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋的概況 .31.1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋目前狀況 .31.1.1 汽車(chē)前橋的分類(lèi).31.1.2 前橋各參數(shù)對(duì)汽車(chē)穩(wěn)定性的作用與影響.31.2 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式 .71.2.1 從動(dòng)橋總體結(jié)構(gòu).71.2.2 載重汽車(chē)從動(dòng)橋.81.2.3 載重汽車(chē)從動(dòng)橋.91.2.4 設(shè)計(jì)意義.92.轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù) .102.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇 .102.2 從動(dòng)橋總體結(jié)構(gòu)選擇 .102.3 確定前橋具體結(jié)構(gòu)型式 .103.前軸設(shè)

8、計(jì) .113.1 前軸強(qiáng)度計(jì)算 .113.1.1 前軸受力分析簡(jiǎn)圖.113.1.2 前軸載荷的計(jì)算（分三種工況分析）.123.2 前軸彎矩及扭矩計(jì)算 .13本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 13.2.1 前軸斷面分析圖.143.2.2 各個(gè)斷面彎扭矩計(jì)算（分三種工況分析）.153.3 斷面系數(shù)計(jì)算 .213.4 應(yīng)力計(jì)算 .233.5 前軸材料的許用應(yīng)力 .234.轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì) .234.1 截面系數(shù)計(jì)算 .244.2 彎矩計(jì)算 .244.3 應(yīng)力計(jì)算 .244.4 轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核 .255.主銷(xiāo)設(shè)計(jì) .255.1 在汽車(chē)工況下計(jì)算 .265.2 在

9、汽車(chē)側(cè)滑下計(jì)算 .276.轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .286.1 推力軸承和止推墊片計(jì)算.286.2 桿件設(shè)計(jì)結(jié)果 .307.經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 .317.1 我國(guó)汽車(chē)車(chē)橋行業(yè)發(fā)展歷程 .317.2 國(guó)內(nèi)汽車(chē)車(chē)橋產(chǎn)量和市場(chǎng)容量分析 .317.3 汽車(chē)車(chē)橋業(yè)發(fā)展特征及問(wèn)題透視 .317.4 車(chē)橋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)解析轉(zhuǎn)向橋經(jīng)濟(jì)性分析 .31本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 27.5 提高轉(zhuǎn)向橋經(jīng)濟(jì)性 .328.結(jié) 論 .33致 謝 .34參 考 文 獻(xiàn) .35附 錄 .36本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 3第第 1 1 章汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋的概況章汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋的概況1.1

10、1.1 汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋目前狀況汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋目前狀況1.1.11.1.1 汽車(chē)前橋的分類(lèi)汽車(chē)前橋的分類(lèi)從動(dòng)橋即非驅(qū)動(dòng)橋，又稱(chēng)從動(dòng)車(chē)橋。它通過(guò)懸架與車(chē)架(或承載式車(chē)身)相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車(chē)輪，用以在車(chē)架(或承載式車(chē)身)與車(chē)輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。從動(dòng)橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。 根據(jù)從動(dòng)車(chē)輪能否轉(zhuǎn)向，從動(dòng)橋分為轉(zhuǎn)向橋與非轉(zhuǎn)向橋。一般汽車(chē)多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。為提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性，有些轎車(chē)采用全四輪轉(zhuǎn)向。多軸汽車(chē)除前輪轉(zhuǎn)向外，根據(jù)對(duì)機(jī)動(dòng)性的要求，有時(shí)采用兩根以上的轉(zhuǎn)向橋直至全輪轉(zhuǎn)向。 一般載貨汽車(chē)采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后橋驅(qū)動(dòng)的布置形式，故其前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向從動(dòng)橋。轎車(chē)多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng)，越野汽車(chē)均為全

11、輪驅(qū)動(dòng)，故它們的前橋既是轉(zhuǎn)向橋又是驅(qū)動(dòng)橋，稱(chēng)為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。 從動(dòng)橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同，也可分為非斷開(kāi)式與斷開(kāi)式兩種。與非獨(dú)立懸架相匹配的非斷開(kāi)式從動(dòng)橋是一根支承于左、右從動(dòng)車(chē)輪上的剛性整體橫梁，當(dāng)又是轉(zhuǎn)向橋時(shí)，則其兩端經(jīng)轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián)。斷開(kāi)式從動(dòng)橋與獨(dú)立懸架相匹配。非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)及轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)組成。轉(zhuǎn)向節(jié)利用主銷(xiāo)與前梁鉸接并經(jīng)一對(duì)輪轂軸承支承著車(chē)輪的輪轂，以達(dá)到車(chē)輪轉(zhuǎn)向的目的。在左轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳處安裝著轉(zhuǎn)向節(jié)臂，后者與轉(zhuǎn)向直拉桿相連；而在轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處則裝著與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連接的轉(zhuǎn)向梯形臂。有的將轉(zhuǎn)向節(jié)臂與梯形臂連成一體并安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)的銷(xiāo)孔

12、內(nèi)壓入帶有潤(rùn)滑油槽的青銅襯套以減小磨損。為使轉(zhuǎn)向輕便，在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與前梁拳部之間裝有調(diào)整墊片以調(diào)整其間隙。帶有螺紋的楔形鎖銷(xiāo)將主銷(xiāo)固定在前梁拳部的孔內(nèi)，使之不能轉(zhuǎn)動(dòng)。1.1.21.1.2 前橋各參數(shù)對(duì)汽車(chē)穩(wěn)定性的作用與影響前橋各參數(shù)對(duì)汽車(chē)穩(wěn)定性的作用與影響為了保持汽車(chē)直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車(chē)轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動(dòng)回正的性能，轉(zhuǎn)向橋的主銷(xiāo)在汽車(chē)的縱向和橫向平而內(nèi)都有一定傾角。在縱向平面內(nèi)，主銷(xiāo)上部向后傾斜一個(gè)角，稱(chēng)為主銷(xiāo)后傾角。在橫向平面內(nèi)，主本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 4銷(xiāo)上部向內(nèi)傾斜一個(gè) 角，稱(chēng)為主銷(xiāo)內(nèi)傾角。圖 1-1 主銷(xiāo)內(nèi)傾角Figure 1-1

13、 Kingpin Inclination主銷(xiāo)內(nèi)傾也是為了保證汽車(chē)直線行駛的穩(wěn)定性并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷(xiāo)內(nèi)傾使主銷(xiāo)軸線與路面的交點(diǎn)至車(chē)輪中心平面的距離即主銷(xiāo)偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)需加在方向盤(pán)上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤(pán)上的沖擊力。主銷(xiāo)內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷(xiāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車(chē)輪軸及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開(kāi)方向盤(pán)時(shí)，所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，保證汽車(chē)作直線行駛。內(nèi)傾角一般為；主銷(xiāo)偏移距一股為 3040mm。輕85型客車(chē)、輕型貨車(chē)及裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車(chē)可選擇較大的主銷(xiāo)內(nèi)傾角及后傾角，以提高其轉(zhuǎn)向車(chē)輪的自動(dòng)回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過(guò)大，即主銷(xiāo)偏移距不宜過(guò)小，否則在轉(zhuǎn)

14、向過(guò)程中車(chē)輪繞主銷(xiāo)偏轉(zhuǎn)時(shí)，隨著滾動(dòng)將伴隨著沿路面的滑動(dòng)，從而增加輪胎與路面間的摩擦阻力，使轉(zhuǎn)向變得很沉重。為了克服因左、右前輪制動(dòng)力不等而導(dǎo)致汽車(chē)制動(dòng)時(shí)跑偏，近年來(lái)出現(xiàn)主銷(xiāo)偏移距為負(fù)值的汽車(chē)。主銷(xiāo)后傾使主銷(xiāo)軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱(chēng)為后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車(chē)的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽車(chē)就偏離直線行駛而有所轉(zhuǎn)向，這時(shí)引起的離心力使路面對(duì)車(chē)輪作用著一阻礙其側(cè)滑的側(cè)向反力，使車(chē)輪產(chǎn)生繞主銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)的回正力矩，從而保證了汽車(chē)具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱(chēng)穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過(guò)大，否則在汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤(pán)上施加更大的力，導(dǎo)致方向盤(pán)沉重。后傾角通

15、常在以內(nèi)?，F(xiàn)代轎車(chē)采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大的彈性回正力3矩，故主銷(xiāo)后傾角就可以減小到接近于零，甚至為負(fù)值。但在采用子午線輪胎本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 5時(shí)，由于輪胎的拖距較小，則需選用較大的后傾角。舉一個(gè)生活中的例子： 我們?cè)隍T自行車(chē)拐彎的時(shí)候，會(huì)自然地將車(chē)子向所轉(zhuǎn)的方向傾斜，讓車(chē)輪與地面有一個(gè)夾角，學(xué)過(guò)物理的人知道，這樣做是為了產(chǎn)生足夠的向心力。汽車(chē)也是一樣，右側(cè)車(chē)輪在右轉(zhuǎn)彎的時(shí)候在主銷(xiāo)內(nèi)傾角和后傾角的共同作用下會(huì)向右側(cè)傾倒，而左側(cè)車(chē)輪雖也有主銷(xiāo)內(nèi)傾角，卻不會(huì)向左側(cè)傾倒，因?yàn)檫€有主銷(xiāo)后傾角，把它又拉了回來(lái)，甚至也能向右微微傾斜。不僅如此，兩側(cè)車(chē)輪的

16、轉(zhuǎn)動(dòng)還使右側(cè)車(chē)身降低，左側(cè)車(chē)身抬高，整個(gè)車(chē)身也向右傾斜，于是產(chǎn)生了足夠的向心力。圖 1-2 車(chē)輪外傾角和主銷(xiāo)后傾角Figure 1-2 camber and caster angle前輪定位除上述主銷(xiāo)后傾角、主銷(xiāo)內(nèi)傾角外，還有車(chē)輪外傾角及前束，共4 項(xiàng)參數(shù)。車(chē)輪外傾指轉(zhuǎn)向輪在安裝時(shí)，其輪胎中心平面不是垂直于地面，而是向外傾斜一個(gè)角度 ，稱(chēng)為車(chē)輪外傾角。此角約為，一般為左5 . 15 . 01右。它可以避免汽車(chē)重載時(shí)車(chē)輪產(chǎn)生負(fù)外傾即內(nèi)傾，同時(shí)也與拱形路而相適應(yīng)。由于車(chē)輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，縮小了主銷(xiāo)偏移距，從而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 4

17、01339828 6圖 1-3 前束Figure 1-3 toe前束的作用是為了消除汽車(chē)在行駛中因車(chē)輪外傾導(dǎo)致的車(chē)輪前端向外張開(kāi)的不利影響(具有外傾角的車(chē)輪在滾動(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車(chē)向前行駛時(shí)，左右兩前輪的前端會(huì)向外張開(kāi))，為此在車(chē)輪安裝時(shí)，可使汽車(chē)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，以使車(chē)輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即(B-A)，一般汽車(chē)約為 35mm，可通過(guò)改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整。設(shè)定前束的名義值時(shí)，應(yīng)考慮轉(zhuǎn)向梯形中的彈性和間隙等因素。在汽車(chē)的設(shè)計(jì)、制造、裝配調(diào)整和使用中必須注意防止可能引起的轉(zhuǎn)向車(chē)輪的擺振，它是指汽車(chē)行駛時(shí)轉(zhuǎn)向

18、輪繞主銷(xiāo)不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象，它將破壞汽車(chē)的正常行駛。轉(zhuǎn)向車(chē)輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類(lèi)型。前者是由于輪胎側(cè)向變形中的遲滯特性的影響，使系統(tǒng)在一個(gè)振動(dòng)周期中路面作用于輪胎的力對(duì)系統(tǒng)作正功，即外界對(duì)系統(tǒng)輸入能量。如果后者的值大于系統(tǒng)內(nèi)阻尼消耗的能量，則系統(tǒng)將作增幅振動(dòng)直至能量達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動(dòng)，形成擺振。其振動(dòng)頻率大致接近系統(tǒng)的固有頻率而與車(chē)輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會(huì)在較寬的車(chē)速范圍內(nèi)發(fā)生。通常在低速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于自攝振動(dòng)型。當(dāng)轉(zhuǎn)向車(chē)輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì)，例如車(chē)輪失衡、端面跳動(dòng)、輪胎的幾何和機(jī)械特性不均勻以及運(yùn)動(dòng)學(xué)上的干涉等，在車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)下都會(huì)構(gòu)成周期性

19、的擾動(dòng)。在擾動(dòng)力周期性的持續(xù)作用下，便會(huì)發(fā)生受迫振動(dòng)。當(dāng)擾動(dòng)的激勵(lì)頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí)便發(fā)生共振。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向輪擺振頻率與車(chē)輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車(chē)速，共振范圍較窄(35km/h)。通常在高速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動(dòng)型。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 7轉(zhuǎn)向輪擺振的發(fā)生原因及影響因素復(fù)雜，既有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因和制造方面的因素如車(chē)輪失衡、輪胎的機(jī)械特性、系統(tǒng)的剛度與阻尼、轉(zhuǎn)向輪的定位角以及陀螺效應(yīng)的強(qiáng)弱等；又有裝配調(diào)整方面的影響，如前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)間的間隙(影響系統(tǒng)的剛度)和摩擦系數(shù)(影響阻尼)等。合理地選擇這些有關(guān)參數(shù)、優(yōu)化它們之間的匹

20、配，精心地制造和裝配調(diào)整，就能有效地控制前輪擺振的發(fā)生。在設(shè)計(jì)中提高轉(zhuǎn)向器總成與轉(zhuǎn)向拉桿系統(tǒng)的剛度及懸架的縱向剛度，提高輪胎的側(cè)向剛度，在轉(zhuǎn)向拉桿系中設(shè)置橫向減震器以增加阻尼等，都是控制前輪擺振發(fā)生的一些有效措施。1.21.2 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式1.2.11.2.1 從動(dòng)橋總體結(jié)構(gòu)從動(dòng)橋總體結(jié)構(gòu)各種車(chē)型的非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式基本相同。作為主要零件的前梁是用中碳鋼或中碳合金鋼的，其兩端各有一呈拳形的加粗部分為安裝主銷(xiāo)的前梁拳部；為提高其抗彎強(qiáng)度，其較長(zhǎng)的中間部分采用工字形斷面并相對(duì)兩端向下偏移一定距離，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)從而降低傳動(dòng)系的安裝位置以及傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)的夾角。為提高其抗扭

21、強(qiáng)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兩種斷面逐漸過(guò)渡的形狀。中間部分的兩側(cè)還要鍛造出鋼板彈簧支座的加寬文承面。有的汽車(chē)的轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的前梁采用組合式結(jié)構(gòu)，即由其采用無(wú)縫鋼管的中間部分與采用模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種組合式前梁適于批量不太大的生產(chǎn)并可省去大型緞造設(shè)備。轉(zhuǎn)向節(jié)多用中碳合金鋼模級(jí)成整體式結(jié)構(gòu)。有些大型汽車(chē)的轉(zhuǎn)向節(jié)，由于其尺寸過(guò)大，也有采用組焊式結(jié)構(gòu)的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊接上去的。主銷(xiāo)的幾種結(jié)構(gòu)型式如下圖所示，其中比較常用的是(a)，(b)兩種。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 8 （a）

22、 (b) (c) (d)圖 1-4 主銷(xiāo)結(jié)構(gòu)形式FIG. 1-1 the kingpin structure(a)圓柱實(shí)心型 (b) 圓柱空心型 (c) 上，下端為直徑不等的圓柱，中間為錐體的主銷(xiāo) (d)下部圓柱比上部細(xì)的主銷(xiāo) (a)Cylindrical solid model (b) cylindrical hollow (c) Ranging in diameter from top to bottom-side columns, the middle of the cone of the main sales (d) lower than the upper part of thin

23、cylindrical kingpin轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承承受作用于汽車(chē)前梁上的重力，為減小摩擦使轉(zhuǎn)向輕便可采用滾動(dòng)軸承，例如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐波子軸承等。也有采用青銅止推墊片的。主銷(xiāo)上、下軸承承受較大的徑向力，多采用滑動(dòng)軸承，也有采用滾針軸承的結(jié)構(gòu)。后者的效率高，轉(zhuǎn)向阻力小，且可延長(zhǎng)使用壽命。1.2.21.2.2 載重汽車(chē)從動(dòng)橋載重汽車(chē)從動(dòng)橋本設(shè)計(jì)為載重汽車(chē)的轉(zhuǎn)向前橋，因此應(yīng)該本著既能有足夠的承載能力，又能實(shí)現(xiàn)耐用經(jīng)濟(jì)的思想進(jìn)行方案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結(jié)構(gòu)上滿足要求的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)向前橋有斷開(kāi)式和非斷開(kāi)式兩種。斷開(kāi)式前橋與獨(dú)立懸架相配合，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但性能比較好，多

24、用于轎車(chē)等以載人為主的高級(jí)車(chē)輛。非斷開(kāi)式又稱(chēng)整體式，它與非獨(dú)立懸架配合。與斷開(kāi)式前橋相比它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性高，強(qiáng)度大、安裝維修方便的優(yōu)點(diǎn)，這種形式在現(xiàn)在汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開(kāi)式從動(dòng)橋。轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷(xiāo)，注銷(xiāo)上下軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套，轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承。前梁采用中間部分為整體鍛件與兩端拳部組焊的形式。主銷(xiāo)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)心的圓柱形如上圖 a 所示。另外為了保證汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車(chē)輪能繞一個(gè)轉(zhuǎn)向瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心，在不同的圓周上作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)，本次設(shè)計(jì)有進(jìn)行了轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本方案轉(zhuǎn)向梯形布置在前軸之后，進(jìn)行梯形的最佳參數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算。目前國(guó)內(nèi)載重汽車(chē)前橋一

25、般可以承受10噸左右的載重量，并且大部分都是采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向橋。像早期東風(fēng)汽車(chē)公司生產(chǎn)的EQ1090E型載重貨車(chē)，它采用的是鋼材鍛造的并且斷面為工字型的前梁，采用非斷開(kāi)式結(jié)構(gòu)。前梁的拳形部分通過(guò)主銷(xiāo)相連轉(zhuǎn)向節(jié)，轉(zhuǎn)向節(jié)通過(guò)軸承與輪轂相連。這種方式連接穩(wěn)定、可靠，可以完成車(chē)輪的靈活轉(zhuǎn)向。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 91.2.31.2.3 載重汽車(chē)從動(dòng)橋載重汽車(chē)從動(dòng)橋本文首先確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式和主要設(shè)計(jì)參數(shù)，然后參考類(lèi)似轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)，確定出總體設(shè)計(jì)方案，最后對(duì)前梁、主銷(xiāo)、主銷(xiāo)上下軸承、轉(zhuǎn)向橋、調(diào)整墊片，轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承等及輪轂等零件的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行校核以

26、及對(duì)主要軸承進(jìn)行了壽命校核。對(duì)前橋進(jìn)行力學(xué)模型的建立，將物理力學(xué)模型轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型（數(shù)學(xué)公式） 。2.主要解決的問(wèn)題：對(duì)以往同類(lèi)的轉(zhuǎn)向橋的資料進(jìn)行總結(jié)分析，得到一些新的觀點(diǎn)及思路，針對(duì)載重車(chē)轉(zhuǎn)向橋的主要功用即對(duì)車(chē)身的支持作用、靈活轉(zhuǎn)向的作用。通過(guò)設(shè)計(jì)使前橋更可靠、更靈活1.2.41.2.4 設(shè)計(jì)意義：設(shè)計(jì)意義：采用傳統(tǒng)方法對(duì)載重汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，使轉(zhuǎn)向橋滿足如下的設(shè)計(jì)要求：（1）保證有足夠的強(qiáng)度：以保證可靠的承受車(chē)輪與車(chē)架之間的作用力。（2）保證有足夠的剛度：以使車(chē)輪定位參數(shù)不變。（3）保證轉(zhuǎn)向輪正確的定位角度：使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎磨損。（4）從動(dòng)橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能小：

27、以減少非簧上質(zhì)量，提高汽車(chē)行駛平順性。合理優(yōu)化前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、等零部件的結(jié)構(gòu)，使各個(gè)部分零件能夠合理的配合，以適應(yīng)復(fù)雜路況。盡可能降低整個(gè)橋身的質(zhì)量，從而減輕車(chē)的重量。并且對(duì)車(chē)輪輪轂進(jìn)行配合設(shè)計(jì)，使其與轉(zhuǎn)向橋合理配合達(dá)到靈活轉(zhuǎn)向的目的本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 102 2. .轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)2.12.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)參數(shù)參照 CA1021 型號(hào)汽車(chē)前橋數(shù)據(jù)獲得，如表 2-1 所示表 2-1汽車(chē)總質(zhì)量Ga（N）前軸軸載質(zhì)量G1（N）汽車(chē)質(zhì)心至前軸中心線距離L1（mm）汽車(chē)質(zhì)心至后軸中心線距離 L2(mm)軸距 L（m

28、m）汽車(chē)質(zhì)心高度hg(mm)前鋼板彈簧座中心距B(mm)2425011100180011203025540720主銷(xiāo)中心距B(mm)前輪距B1(mm)車(chē)輪滾動(dòng)半徑rr(mm)主銷(xiāo)內(nèi)傾角 主銷(xiāo)后傾角 前輪外傾角 a前輪前束13301460314621242.22.2 從動(dòng)橋總體結(jié)構(gòu)選擇從動(dòng)橋總體結(jié)構(gòu)選擇本前橋采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋2.32.3 確定前橋具體結(jié)構(gòu)型式確定前橋具體結(jié)構(gòu)型式（1）前軸結(jié)構(gòu)形式：工字形斷面加叉形轉(zhuǎn)向節(jié)主銷(xiāo)固定在前軸兩端的拳部里。（2）轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)型式：整體鍛造式。（3）主銷(xiāo)結(jié)構(gòu)型式：圓柱實(shí)心主銷(xiāo)。（4）轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承結(jié)構(gòu)形式：止推滾柱軸承。（5）主銷(xiāo)軸承結(jié)構(gòu)形式：滾針軸承（

29、6）輪轂軸承結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)瘟邢蛐那蜉S承（7）前輪定位角選擇見(jiàn)表 1本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 113.3.前軸設(shè)計(jì)前軸設(shè)計(jì)3.1 前軸強(qiáng)度計(jì)算前軸強(qiáng)度計(jì)算3.1.13.1.1 前軸受力分析簡(jiǎn)圖前軸受力分析簡(jiǎn)圖如圖 3-1 所示： 圖 3-1 轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的受力分析簡(jiǎn)圖Figure 3-1 Bridge in the braking and steering yaw driven condition of the force analysis diagram1制動(dòng)工況下的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖； 2側(cè)滑工況下的彎矩圖1 - braking and torq

30、ue diagram of bending moment diagram2 - yaw moment map condition本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 123.1.23.1.2 前軸載荷的計(jì)算（分三種工況分析）前軸載荷的計(jì)算（分三種工況分析）一、緊急制動(dòng)汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，縱向力制動(dòng)力達(dá)到最大值，因質(zhì)量重新分配，而使前軸上的垂直載荷增大，對(duì)后輪接地點(diǎn)取矩得取路面附著系數(shù) =0.7制動(dòng)時(shí)前軸軸載質(zhì)量重新分配分配系數(shù) m1=1.34（3-1）12Lhg112. 154. 07 . 0垂直反作用力：Z1l= Z1r=7437N21Gm21110034. 1橫向反作用

31、力：X1l=X1r= =5205.9N（3-2）21Gm二、側(cè)滑 汽車(chē)側(cè)滑時(shí)，因橫向力的作用，汽車(chē)前橋左右車(chē)輪上的垂直載荷發(fā)生轉(zhuǎn)移。（1）確定側(cè)向滑移附著糸數(shù)： 在側(cè)滑的臨界狀態(tài)，橫向反作用力等于離心力 F 離，并達(dá)到最大值 F離=,Ymax=G1，為保證不橫向翻車(chē)，須使 V 滑V翻，則有：gRVG21，所以，得到=0.822，取=0.7hggRBgR21hgB211 . 128 . 1（2）對(duì)車(chē)輪接地點(diǎn)取矩垂直反作用力：Z=8436N)121 (211BhgGl)46. 17 . 054. 021 (211100Z=2664N（3-3）)121 (211BhgGl橫向反作用力Y1l=5905

32、.2N )121 (21BhgGY1r=1864.8N（3-4）)121 (21BhgG本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 13三、越過(guò)不平路面汽國(guó)越過(guò)不平路面時(shí)，因路面不平引起垂直動(dòng)載荷，至使垂直反作用力達(dá)到最大值取動(dòng)載荷系數(shù)因?yàn)槭禽d貨汽車(chē)所以=2.5N （3-5）138752111005 . 22111GZZrl載荷計(jì)算結(jié)果列表，如下表 3-2： 表 3-2 單位 NZ17437緊急制動(dòng)X15205.9Z1l8436Z1r2664Y1l5905.2側(cè)滑Y1r1864.8越過(guò)不平路面Z1138753.2 前軸彎矩及扭矩計(jì)算前軸彎矩及扭矩計(jì)算3.2.13.2.1 前軸

33、斷面分析圖前軸斷面分析圖由于前軸為不規(guī)則工字型鋼鍛鑄形成，因此前軸的受力點(diǎn)是變化的，必須取點(diǎn)分段進(jìn)行設(shè)計(jì)與力的校核。選擇下述三個(gè)部位計(jì)算分析其斷面的彎矩、扭矩如下圖 3-2 所示本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 14圖 3-2 三個(gè)不同的斷面部位計(jì)算分析其斷面的彎矩、扭矩Figure 3-2 Calculation of three different sections of the cross section area moment, torqueA 斷面位于鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)，屬于前軸中部最弱部位。此斷面內(nèi)彎矩最大（鋼板彈簧座可視為梁的固定端） ，故兩鋼板彈簧之間這

34、段梁可不考慮受扭）B 斷面處的彎矩，扭矩均較大C 斷面位于梁端，此斷面內(nèi)扭矩最大，而彎矩最小各斷面的計(jì)算參數(shù)如下表 3-3表 3-3參數(shù)ABC斷面長(zhǎng)度 L334250166斷面高度 h13612803.2.23.2.2 各個(gè)斷面彎扭矩計(jì)算（分三種工況分析）各個(gè)斷面彎扭矩計(jì)算（分三種工況分析）一、緊急制動(dòng)垂直面內(nèi)彎矩 1MiZ L 水平面內(nèi)彎矩 （3-6）1MXiL 上式中 Li 對(duì)應(yīng)與 A、B、C 斷面分別帶入 La、Lb、Lc、本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 15鋼板彈簧外側(cè)扭矩 （3-7）1riMnXrh上式中 hi 對(duì)應(yīng)與 A、B、C 斷面分別帶入 ha、h

35、b、hc。二、側(cè)滑左側(cè)各斷面垂直面內(nèi)彎矩 11111riM(ZY ) (rh ) （3-8）上式中 Li,hi 帶入值與緊急制動(dòng)時(shí)一致三、越過(guò)不平路面垂直面內(nèi)彎矩 （3-9）1iMZL式中 Li 帶入與上面計(jì)算中一致彎扭矩計(jì)算結(jié)果如下表 3-4 所示：表 3-4 （單位：N） 結(jié)果工況ABCM24839581859250123454.2M 1738770.61301475864179.4緊急制動(dòng)Mn926650.2968297.41634652.6側(cè)滑M 450482.4470728.8-794671.2越不平路M4634250346875023032503.3 斷面系數(shù)計(jì)算斷面系數(shù)計(jì)算 AA

36、 工字形斷面前軸斷面簡(jiǎn)圖本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 16本汽車(chē)前軸簡(jiǎn)化為換算斷面形狀后如圖 3 所示圖 3-3 前軸簡(jiǎn)化后 c 斷面計(jì)算圖Figure 3-3 Front axle simplified calculation chart c section如圖計(jì)算斷面系數(shù)一、求 A 斷面如圖 3 所示1）垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)=47117.57N.mm（3-10）66673366667633313HhbBHWII2）水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù) （3-11）mmNBthBtW.79420.166763713671326233331 本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙

37、QQ 401339828 17二、B 斷面換算斷面簡(jiǎn)圖如圖 4圖 3-4 前軸 B 斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖Figure 3-4 Front axle cross section diagram calculation1）垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù) B 斷面為上，下翼緣不等長(zhǎng)的工字形斷面。計(jì)算其垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)的關(guān)系是確定出形心軸坐標(biāo)。形心軸 Xc-Xc 的坐標(biāo)：FiFiyiy1本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 18 =（3-12）hBBbtBththBBtHbttBt)()2/(*)()2/1(2/1*121112211=29.3H2=y2-t2=27.7 H1=h-h2=12

38、.3 （3-13）該斷面對(duì)形心軸的慣性矩： （3-14）2）上翼面的抗彎斷面系數(shù)： （3-15）3159475.9829.31742646.1myJWxc上3）下翼面的抗彎斷面系數(shù)： （3-16）4）水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：432132311311742646.1)(31mmhbbyhBByJxc8 .292 .3767yHy 123242816.8640.71742646.1myJWxc下33231328896.39)(61mmhttbtBBW本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 19 （3-17）5）抗扭斷面系數(shù)由經(jīng)驗(yàn)公式得 （3-18）3333232138.7347

39、83467)3467(9 .181)20470( 1 . 31331)()2( 1314324676725849218.91)3467(76. 12047067. 170)(76. 1)2(67. 11 . 313)20470(26. 1672)2(26. 12mmbBbBChHCWntBbbBBbBhHHChHBC本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 20三、C 斷面 C 斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖如圖 3-5 前軸 C 斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖Figure 3-5 front axle diagram of a cross section calculation1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)抗彎

40、斷面系數(shù)：（3-19）2）抗扭斷面系數(shù)：（3-20）各斷面尺寸參數(shù)見(jiàn)表 3-5：表 3-5 單位： mmA-AB-BC-CB7694B176601t1313322432247 .160246524367 .19378652436mmHbWmmbHW333434.2091043263. 0mmbW本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 21b7658431b63442t1313t1342h3740H667052斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表見(jiàn)表 3-6 表 3-6 單位： 3mmA-AB-BC-CW47117.5759475.9819378.7W79420.1642816.86160

41、24.7nW28896.3920910.343.4 應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力計(jì)算 一、汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)垂直面內(nèi)彎曲應(yīng)力 （3-21）WM水平面內(nèi)彎曲應(yīng)力 （3-22）WM合成應(yīng)力 （3-23） 合計(jì)算扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：在矩形長(zhǎng)邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 （3-24）nnWMmax本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 22在矩形短邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 （3-25）max工字形斷面中所產(chǎn)生的最大應(yīng)力和最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是作用在梁斷面上的不同點(diǎn)處。對(duì)于上翼面長(zhǎng)邊中點(diǎn)，其相當(dāng)應(yīng)力： 223合d（3-26）二、汽車(chē)側(cè)滑時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力 WM三、汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力 WM應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果如表 3-7 所示：

42、表 3-7 單位： 28/10mmNA-AB-BC-C52.731.326.0621.830.336.7max33.531.8緊急制動(dòng)d372.5995.194.56本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 23側(cè) 滑9.67.9-16.7越不平路58.36819.73.5 前軸材料的許用應(yīng)力前軸材料的許用應(yīng)力 一、材料：30Cr 調(diào)質(zhì)硬度 ： HB241281 ：800937)/(2mmNb 二、許用應(yīng)力： bs)7 . 06 . 0(合ss7 . 04.轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計(jì)圖 4-1：轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷(xiāo)、及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的受力計(jì)算用圖Figure 4-1: knuckles, k

43、ingpins, and the steering knuckle bushing diagram for calculating the force本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 24 計(jì)算所需作用力、按表 1-1 取值11Z11X11Y4.1 截面系數(shù)計(jì)算截面系數(shù)計(jì)算取輪轂內(nèi)軸承根部處指軸為計(jì)算斷面 12.457832363233dW（4-1）4.2 彎矩計(jì)算彎矩計(jì)算一、緊急制動(dòng)時(shí) （4-99.18154952057437202221211XZCM制2） 二、側(cè)滑時(shí) 1685450314590520843611111rrYCZM制（4-3） 三、超越不平路面時(shí)

44、 277500201387511CZM制（4-4）4.3 應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力計(jì)算 一、緊急制動(dòng) 66.3912.457899.181549WM制（4-5）二、側(cè)滑時(shí) 15.36812.45781685450WM側(cè)（4-6）三、越不平路面時(shí) 61.6012.4578277500WM越本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 25（4-7） 彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見(jiàn)表 4-1表 4-1功 況M緊急制動(dòng)181549.9939.66側(cè) 滑-1685450-368.15超越不平路27750060.614.4 轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核 轉(zhuǎn)向節(jié)材料選用

45、：40Gr 許用應(yīng)力 查 YB6-71： s2/980mmNb )75. 065. 0(bS5 主銷(xiāo)設(shè)計(jì)主銷(xiāo)設(shè)計(jì)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下，在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套的中點(diǎn)，即與輪軸中心線相距分別為 c,d 的兩點(diǎn)處，在側(cè)向平面和縱向平面內(nèi)，對(duì)主銷(xiāo)作用有垂直其軸線方向的力。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 265.15.1 在汽車(chē)制動(dòng)工況下的計(jì)算在汽車(chē)制動(dòng)工況下的計(jì)算地面對(duì)前輪的垂向支承反力 Z1所引起的力矩 Z1l1,由位于通過(guò)主軸線的側(cè)平面內(nèi)并在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)處垂直地作用于主銷(xiāo)的力 QMZ所形成的力偶QMZ（c+d）所平衡，故有QMZ=7590 N (3-30)(11dc

46、lZ5 .485 .48997437制動(dòng)力矩 Prrr由位于縱向平面內(nèi)并作用于主銷(xiāo)的力 Qmr所形成的力偶Qmr（c+d）所平衡，故有Qmr=Prrr/（c+d）=Z1rrr/ (c+d) =74371.0314/（48.5+48.5）=24074N (3-31)而作用于主銷(xiāo)的制動(dòng)力 Pr則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)出作用的主銷(xiāo)的力Qru、Qrl所平衡，且有Qru=3718.5 N (3-32)(Prdcd5 .485 .485 .487437Qrl=3718.5 N (3-33)(Prdcc5 .485 .485 .487437由轉(zhuǎn)向橋的俯視圖可知，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力 N 為N=6402

47、 N (3-34)51rPll115997437力 N 位于側(cè)向平面內(nèi)且與輪軸中心線的垂直距離為 l4，如將 N 的著力點(diǎn)移至主銷(xiāo)中心線與輪軸中心線交點(diǎn)處，則需對(duì)主銷(xiāo)作用一側(cè)向力矩 Nl。力矩 Nl4，由位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷(xiāo)的力偶 QMN（c+d）所平衡，故有QMN=6534 N (3-35)(4dcNl5 .485 .48996402而力 N 則在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)處作用于主銷(xiāo)的力 QNu,QNl所平衡，且有QNu=3201 N (3-36)(dcNd5 .485 .485 .486402QNl=3201 N (3-37)(dcNc5 .485 .485 .486402 由圖 3-3

48、 可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷(xiāo)的合力 Qu和在下襯套的中本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 27點(diǎn)作用于主銷(xiāo)的合力 Ql分別為Qu= =22)()(ruMrNuMNMZQQQQQ22)5 .371824074()320165347590(=23097.52 N (3-38)Ql=22)()(rlMrNlMNMZQQQQQ22)5 .371824074()320165347590( =32750.25N (3-39)由上兩式可見(jiàn)，在汽車(chē)制動(dòng)工況下，主銷(xiāo)的最大載荷發(fā)生在轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套的中點(diǎn)處，其值計(jì)算所得到的 Ql。5.25.2 在汽車(chē)側(cè)滑工況下的計(jì)算在汽車(chē)側(cè)滑工況

49、下的計(jì)算僅有在側(cè)向平面內(nèi)起作用的力和力矩，且作用于左、右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷(xiāo)的力QMZ是不相等的，他們分別按下式求得：QMZL=)/()(111dcrYlZrLL)5 .485 .48/()9959053148436(=21281.54N (3-40)QMZR=)/()(111dcrYlZrRR)5 .485 .48/()9918643142664( =6721 N (3-41)式中：Z1L，Z1R汽車(chē)左、右前輪承受的地面垂向反作用力，N；l1輪胎中心線至主銷(xiāo)軸線的距離 mm;rr輪胎的滾動(dòng)半徑 mm;Y1L，Y1R左、右前輪承受地面的側(cè)向反力，N；G1汽車(chē)靜止于水平路面時(shí)的前橋的軸荷，N；本科機(jī)械畢業(yè)

50、設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 28hg汽車(chē)質(zhì)心高度，mm;B1汽車(chē)前輪輪距，mm;輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取=1.0.1取 Ql, QMZL, QMZR中最大的作為主銷(xiāo)的計(jì)算載荷 Qj,計(jì)算主銷(xiāo)在前梁拳部下端處的彎曲力w和剪應(yīng)切力sw=497.5 MPa (3-42)301 . 0 dhQj3241 . 02132750s=72.5 MPa (3-43) 204dQj22414. 3327504式中:d0主銷(xiāo)直徑 mm;h轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離,mm。主銷(xiāo)的許用應(yīng)力彎曲力w=413MPa;許用剪切應(yīng)力s=66MPa。主銷(xiāo)采用 20Cr,20CrNi

51、,20CrMnTi 等低碳合金鋼制造，滲碳淬火，滲碳層深1.01.5mm,5662HRC。6.16.1 推力軸承和止推墊片的計(jì)算推力軸承和止推墊片的計(jì)算計(jì)算時(shí)首先要確定推力軸承和止推墊片的當(dāng)量靜載荷推力軸承計(jì)算推力軸承計(jì)算對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，文獻(xiàn)推薦取汽車(chē)以等速 va=40km/h、沿半徑 R=50m 或以 va=20km/h,沿半徑 R=12m 的圓周行使的工況作為計(jì)算工況。如果汽車(chē)向右轉(zhuǎn)彎則其前外輪即前左輪的地面垂向反力 Z1L增大。汽車(chē)前橋的側(cè)滑條件為P1=m1Y1L+Y1R=G11=m1g1=820101.0=8200N (3-46)Rva2式中：P1前橋所受的側(cè)向力，N；m1汽車(chē)滿載時(shí)

52、的整車(chē)質(zhì)量分配給前橋的部分；本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 29R汽車(chē)轉(zhuǎn)彎半徑，mm;va汽車(chē)行使速度，mm/s;g重力加速度，mm/s2；Y1L、Y1R地面給左、右前輪的側(cè)向反作用力，N；1輪胎與地面的側(cè)向附著系數(shù)；G1汽車(chē)滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷，N。由上式可得1= (3-47)gaRv2Z1L= (3-48)(2(1 2211gagRvBhG將上述計(jì)算工況的 va、R 等的有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-44), (3-45)式，并 hg/B=0.5, 則有Z1L=1.25G1/2=0.625G1可近似地認(rèn)為推力軸承的軸向載荷 F，等于上述前輪的地面垂向反力，

53、即有Fa=0.6256G1=0.6256150=3844 N (3-49)鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對(duì)轉(zhuǎn)角不大的及軸承滾道圈破壞帶來(lái)的危險(xiǎn)性，軸承的選擇按其靜承載容量 C0進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載荷 P0為：P0=（0.50.33）C0轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計(jì)算轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計(jì)算當(dāng)采用青銅止推墊片代替轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承時(shí)，在汽車(chē)滿載情況下，止推墊片的靜載荷可取為Fa=3075 N (3-50)21G26150這時(shí)止推墊片的擠壓力為c=1 MPa (3-51)(422dDFa式中：d；D止推墊片的內(nèi)、外徑。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 30通常取c30MPa6.26.2 桿

54、件設(shè)計(jì)結(jié)果桿件設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果如表 6-2 所示表 6-2設(shè)計(jì)零件長(zhǎng)度右轉(zhuǎn)向節(jié)臂/mm128左轉(zhuǎn)向節(jié)臂/mm128轉(zhuǎn)向橫拉桿/mm9227.經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析7.1 我國(guó)汽車(chē)車(chē)橋行業(yè)發(fā)展歷程我國(guó)汽車(chē)車(chē)橋行業(yè)發(fā)展歷程我國(guó)汽車(chē)車(chē)橋行業(yè)發(fā)展迅速，經(jīng)過(guò)幾十年的時(shí)間，已經(jīng)形成了一定的市場(chǎng)規(guī)模，雖然目前我國(guó)汽車(chē)力橋行業(yè)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比還有所差別，但是相信隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)車(chē)橋行業(yè)將會(huì)有更大的進(jìn)步。7.2 國(guó)內(nèi)汽車(chē)車(chē)橋產(chǎn)量和市場(chǎng)容量分析國(guó)內(nèi)汽車(chē)車(chē)橋產(chǎn)量和市場(chǎng)容量分析2003 年我國(guó)車(chē)橋產(chǎn)量達(dá)到800 萬(wàn)只，2004 年我國(guó)車(chē)橋產(chǎn)量超過(guò)1000 萬(wàn)只，達(dá)到1080 萬(wàn)只，2005 年我國(guó)

55、車(chē)橋產(chǎn)量達(dá)到1800 萬(wàn)只，市場(chǎng)容量達(dá)到2000 萬(wàn)只左右。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 317.3 汽車(chē)車(chē)橋業(yè)發(fā)展特征及問(wèn)題透視汽車(chē)車(chē)橋業(yè)發(fā)展特征及問(wèn)題透視我國(guó)汽車(chē)車(chē)橋業(yè)發(fā)展迅速，市場(chǎng)規(guī)模也在逐漸增長(zhǎng)，在發(fā)展的同時(shí)也存在一定的問(wèn)題，如技術(shù)、質(zhì)量、外觀、功能等眾多問(wèn)題，與國(guó)際產(chǎn)品相比，都有一定的差距，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，要想在競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)當(dāng)中占有一席之地，我國(guó)車(chē)橋生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品還需要進(jìn)一步改善。7.4 車(chē)橋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)解析轉(zhuǎn)向橋經(jīng)濟(jì)性分析車(chē)橋產(chǎn)品結(jié)構(gòu)解析轉(zhuǎn)向橋經(jīng)濟(jì)性分析行駛系分為四大主要部分：車(chē)橋、車(chē)輪、車(chē)架和懸架。車(chē)橋(也稱(chēng)車(chē)軸)通過(guò)懸架和車(chē)架(或承載式車(chē)身)相連，兩端安裝

56、汽車(chē)車(chē)輪。其功能是傳遞車(chē)架(或承載式車(chē)身)與車(chē)輪之間各方向作用力。車(chē)橋可以是整體式的，有如一個(gè)巨大的杠鈴，兩端通過(guò)懸架系統(tǒng)支撐著車(chē)身，因此整體式車(chē)橋通常與非獨(dú)立懸架配合；車(chē)橋也可以是斷開(kāi)式的，象兩把雨傘插在車(chē)身兩側(cè)，再各自通過(guò)懸架系統(tǒng)支撐車(chē)身，所以斷開(kāi)式車(chē)橋與獨(dú)立懸架配用。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，車(chē)橋也分成轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋和支持橋四種。其中轉(zhuǎn)向橋和支持橋都屬于從動(dòng)橋。大多數(shù)汽車(chē)采用前置后驅(qū)動(dòng)(FR)，因此前橋作為轉(zhuǎn)向橋，后橋作為驅(qū)動(dòng)橋；而前置前驅(qū)動(dòng)(FF)汽車(chē)則前橋成為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，后橋充當(dāng)支持橋。轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)基本相同，由兩個(gè)轉(zhuǎn)向節(jié)和一根橫梁組成。如果把橫梁比做身體，轉(zhuǎn)向節(jié)就是他左右搖晃的

57、腦袋，脖子就是我們常說(shuō)的主銷(xiāo)，車(chē)輪就裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上，仿佛腦袋上帶了個(gè)草帽。不過(guò)，行駛的時(shí)候草帽轉(zhuǎn)，腦袋卻不轉(zhuǎn)，中間用軸承分隔開(kāi)，腦袋只管左右晃動(dòng)。汽車(chē)轉(zhuǎn)向橋是汽車(chē)主要的部件之一，它包括承載車(chē)身負(fù)荷及完成靈活轉(zhuǎn)向的目的。本次設(shè)計(jì)主要完成以下任務(wù)：（1）保證有足夠的強(qiáng)度：以保證可靠的承受車(chē)輪與車(chē)架之間的作用力。（2）保證有足夠的剛度：以使車(chē)輪定位參數(shù)不變。（3）保證轉(zhuǎn)向輪正確的定位角度：使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎磨損。（4）從動(dòng)橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能小：以減少非簧上質(zhì)量，提高汽車(chē)行駛平順性。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 32合理優(yōu)化前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、等零部件的結(jié)構(gòu)，使

58、各個(gè)部分零件能夠合理的配合，以適應(yīng)復(fù)雜路況。盡可能降低整個(gè)橋身的質(zhì)量，從而減輕車(chē)的重量。并且對(duì)車(chē)輪輪轂進(jìn)行配合設(shè)計(jì)，使其與轉(zhuǎn)向橋合理配合達(dá)到靈活轉(zhuǎn)向的目的7.5 提高轉(zhuǎn)向橋經(jīng)濟(jì)性提高轉(zhuǎn)向橋經(jīng)濟(jì)性1.優(yōu)化零件設(shè)計(jì)。對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷(xiāo)、前軸的設(shè)計(jì)要合理，進(jìn)行充分的受力分析，在保證滿足載荷需求的前提下，盡量減小各個(gè)零件的尺寸。2.使用合適的材料。材料的選擇要根據(jù)受力、零件的接觸方式、及各個(gè)零件的配合運(yùn)動(dòng)關(guān)系進(jìn)行選擇，本著低成本，高性能的要求進(jìn)行選擇。建議選擇高強(qiáng)度合金鋼，如 20CrNi 等材料。本次設(shè)計(jì)根據(jù)以上兩個(gè)方法，對(duì)轉(zhuǎn)向橋的各個(gè)零件進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，并且選擇了較為合適的材料，這樣就大大的提高了轉(zhuǎn)

59、向橋的經(jīng)濟(jì)性。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 338 結(jié)論結(jié)論近年來(lái)隨著生產(chǎn)水平汽車(chē)水平和路面的改善，汽車(chē)行使速度的不斷提高，同時(shí)人們對(duì)客車(chē)的性能要求也越來(lái)越高，如何保證既要具有高的行使速度又要具有良好的轉(zhuǎn)向性能以滿足用戶的要求，是亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)此現(xiàn)象，本論文選擇汽車(chē)的主要組成部分轉(zhuǎn)向橋來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)并以 CA1021 輕型貨車(chē)轉(zhuǎn)向橋作為研究對(duì)象。本設(shè)計(jì)以汽車(chē)設(shè)計(jì)為理論基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)中確定了轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向橋及其零件組成，通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)出了主要零件的尺寸、強(qiáng)度和合理的整體布局。設(shè)計(jì)后的轉(zhuǎn)向橋具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、重量輕、轉(zhuǎn)向靈敏的特點(diǎn)，制造容易，成本低。廣泛

60、用于微、輕型載貨汽車(chē)。本文所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向橋?qū)ν?lèi)型的轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 34致謝致謝此次畢業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)十幾周的努力已經(jīng)結(jié)束了，在這十幾周的時(shí)間里我已經(jīng)按照預(yù)期的目的設(shè)計(jì)好了前期老師所給定的題目，已經(jīng)基本完成了老師所布置的任務(wù)。由于水平有限，缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)還有很多不足之處。本設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的積極鼓勵(lì)和精心指導(dǎo)下完成的。指導(dǎo)老師豐富的理論知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面受益。在此要非常感謝指導(dǎo)老師長(zhǎng)時(shí)間的幫助與指導(dǎo)。我要感謝幫助所有汽車(chē)工程系的老師，你們豐富的理論知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我在專(zhuān)業(yè)知識(shí)

61、方面受益匪淺，你們無(wú)微不至的關(guān)懷對(duì)我論文的完成起到了極大的幫助作用。在這里，我要特別感謝在設(shè)計(jì)中給予我大力支持的所有老師，他們淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，精益求精的工作作風(fēng)，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，將一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。本設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了很多困難，老師們的辛勤指導(dǎo)對(duì)本論文的完成起到了至關(guān)重要的作用。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從開(kāi)始的查閱資料，到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是指導(dǎo)教師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我向老師學(xué)習(xí)到的不僅僅是專(zhuān)業(yè)知識(shí)，面對(duì)困難時(shí)的堅(jiān)韌性格，更學(xué)到了如何做人?！坝?/p>

62、事，先做人”將在我今后的學(xué)習(xí)和工作中成為我做人的準(zhǔn)則，成為我人生路上的寶貴財(cái)富。能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此對(duì)各位老師和同學(xué)以及在設(shè)計(jì)期間，曾經(jīng)對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)給予幫助的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意！最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱、評(píng)議和參加本人論文答辯的各位老師再次表示感謝！本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 35參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 王洪欣.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)() M.徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2001.2 王洪欣.機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)() M.徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2001.3 竺延年.最新車(chē)橋設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量檢測(cè)及國(guó)內(nèi)外實(shí)用手冊(cè)M.中國(guó)知識(shí)出版社,200

63、5.4 陳家瑞.汽車(chē)結(jié)構(gòu)M.吉林工業(yè)大學(xué),2000.5 徐清富.國(guó)外汽車(chē)最近結(jié)構(gòu)手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.6 D.J.Segal.Highway Vehic Object Simulation ModelM .Programmers Manual,1976.7 程振彪.世界載貨汽車(chē)工業(yè)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)M.汽車(chē)科技,2001.8 謝衛(wèi)國(guó),汪紅心.貨車(chē)平順性預(yù)測(cè)與優(yōu)化J.汽車(chē)工程,1991,(3):6979.9 神龍汽車(chē)有限公司著編.中國(guó)轎車(chē)叢書(shū)-富康M.北京:北京理工大學(xué)出版社,1998.10 中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司著編.中國(guó)轎車(chē)叢書(shū)-紅旗M.北京:北京理工大學(xué)出版社,1998.11 李卓森等編.中外汽車(chē)圖冊(cè)車(chē)身分冊(cè)(一) M.長(zhǎng)春:吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1995.本科機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 CAD 圖紙 QQ 401339828 36附錄文獻(xiàn)綜述-汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展歷史及未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)