東風(fēng)EQ1090E型貨車轉(zhuǎn)向橋總成的設(shè)計(jì)【含7張CAD圖】
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摘要I東風(fēng) EQ1090E 型貨車轉(zhuǎn)向橋總成的設(shè)計(jì)摘 要在 汽 車 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 上 ， 對(duì) 轉(zhuǎn) 向 橋 的 研 究 一 直 都 是 重 點(diǎn) 。 此 次 設(shè) 計(jì) 是 對(duì) 東 風(fēng) EQ1090E型貨車轉(zhuǎn)向橋總成的設(shè)計(jì)，其中包含對(duì)轉(zhuǎn)向橋進(jìn)行合理計(jì)算，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 在 設(shè) 計(jì)之 前 ， 首 先 要 查 閱 相 關(guān) 資 料 ， 了 解 轉(zhuǎn) 向 橋 的 結(jié) 構(gòu) ， 熟 悉 設(shè) 計(jì) 轉(zhuǎn) 向 橋 的 方 法 。 在此 之 后 ， 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 向 橋 的 設(shè) 計(jì) 。 此 次 設(shè) 計(jì) 的 過(guò) 程 會(huì) 介 紹 轉(zhuǎn) 向 橋 的 定 義 、 結(jié) 構(gòu) 、 工 作 原 理 以 及 可能會(huì)影響轉(zhuǎn)向橋的因素等。在設(shè)計(jì)時(shí)還會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)向橋各主要零件的尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定， 并 會(huì) 對(duì) 其 在 各 種 工 況 下 的 應(yīng) 力 進(jìn) 行 應(yīng) 力 計(jì) 算 ， 這 些 零 件 主 要 是 前 梁 、 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 、 主 銷 、 主 銷 上 下 軸 承 （ 即 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 襯 套 ） 、 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 推 力 軸 承 和 止 推 墊 片 等 。 除 此 之 外 ， 還 要 確 定 轉(zhuǎn) 向 橋 的 定 位 參 數(shù) 。 在 設(shè) 計(jì) 之 后 ， 除 了 要 使 轉(zhuǎn) 向 橋 的 結(jié) 構(gòu) 能 夠 比 較 緊 湊 ， 使 它 的 重 量 更 輕 ， 還 要 使汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)較為輕松，在制造轉(zhuǎn)向橋時(shí)比較容易。這次設(shè)計(jì)對(duì)東風(fēng) EQ1090 型貨車轉(zhuǎn)向橋總成的計(jì)算以及其結(jié)構(gòu)布局，對(duì)其他貨車轉(zhuǎn)向 橋的設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)方法和思路。關(guān)鍵詞：汽車轉(zhuǎn)向橋；轉(zhuǎn)向橋前梁；轉(zhuǎn)向節(jié)；應(yīng)力計(jì)算；定位參數(shù)目錄IIDesign of steering Bridge Assembly for Dongfeng EQ1090E Freight carAbstractIn the development of automobile industry, the study of steering axle has always been the focus. This design is the design of Dongfeng EQ1090E truck steering bridge assembly, which includes reasonable calculation of steering bridge and structural design.Before designing, we should first consult relevant information, understand the structure of steering bridge, and be familiar with the design method of steering bridge. After that, the steering bridge is designed. The design process will introduce the definition, structure, working principle and factors that may affect the steering bridge. The size and structure of the main parts of the steering bridge are also determined, and the stress of the steering bridge under various working conditions is calculated. These parts are mainly front girders, steering joints, and pins. Main pin upper and lower bearings (i.e. steering knuckle bushing), steering knuckle thrust bearings and thrust gaskets, etc. In addition, determine the steering bridge location parameters.After the design, other than to make the steering bridge structure than Compactness makes it lighter, easier to steer and easier to build.The design of Dongfeng EQ1090 truck steering bridge assembly and its structural layout, to other truck steering bridge design methods and ideas.Key words: automobile steering bridge; front beam of steering bridge; steering joint; stress calculation; positioning parameter目錄III目 錄摘 要 .......................................................................................................................IIIAbstract .....................................................................................................................IV緒 論 .........................................................................................................................11 轉(zhuǎn)向橋 ...................................................................................................................21.1 轉(zhuǎn)向橋的定義 ..............................................................................................21.2 轉(zhuǎn)向橋的安裝形式 ......................................................................................22 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu) .......................................................................................................32.1 組成轉(zhuǎn)向橋的組成 ......................................................................................32.2 轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)及其影響因素 ..........................................................................53 轉(zhuǎn)向橋主要零件尺寸 ...........................................................................................84 非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋前梁應(yīng)力計(jì)算 .................................................................104.1 前梁在制動(dòng)工況下的應(yīng)力計(jì)算 ................................................................104.2 前梁在側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 ................................................................115 轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)力計(jì)算 .............................................................................................135.1 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)工況下應(yīng)力計(jì)算 ................................................................135.2 轉(zhuǎn)向節(jié)在側(cè)滑工況下應(yīng)力計(jì)算 ................................................................146 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的應(yīng)力計(jì)算 .........................................................................156.1 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)工況下的應(yīng)力計(jì)算 ........................................156.2 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 ........................................167 推力軸承和止推墊片的計(jì)算 .............................................................................187.1 推力軸承的計(jì)算 ........................................................................................187.2 轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計(jì)算 ............................................................................188 轉(zhuǎn)向橋定位參數(shù) .................................................................................................208.1 主銷后傾角 ................................................................................................208.2 主銷內(nèi)傾角 ................................................................................................218.3 前輪外傾角 ................................................................................................228.4 前輪前束 ....................................................................................................22金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 AbstractIIIV結(jié) 論 .......................................................................................................................23參考文獻(xiàn) .................................................................................................................24致 謝 .......................................................................................................................25緒論1緒 論自 十 九 世 紀(jì) 末 到 如 今 ， 汽 車 行 業(yè) 發(fā) 展 極 為 迅 速 。 雖 然 汽 車 工 業(yè) 在 發(fā) 展 中 也 曾 遇 到 過(guò) 一 些挫折， 但總的來(lái)說(shuō)， 這些挫折也都是其發(fā)展機(jī)遇 。 在解決汽車發(fā)展中遇到的問(wèn)題的同時(shí)， 一 些 汽 車 公 司 也 發(fā) 展 了 起 來(lái) ， 比 如 通 用 、 福 特 、 上 汽 、 本 田 等 ， 這 些 公 司 在 各 個(gè) 國(guó) 家 的 經(jīng) 濟(jì) 中 都 占 著 非 常 重 要 的 位 置 。 在 中 國(guó) 國(guó) 內(nèi) ， 由 于 在 國(guó) 家 推 行 一 系 列 有 利 的 產(chǎn) 業(yè) 政 策 ， 并 且 國(guó) 家 還 推 行 了 一 些 與 這 些 產(chǎn) 業(yè) 政 策 相 匹 配 的 有 利 的 經(jīng) 濟(jì) 政 策 ， 所 以 在 我 國(guó) 的 汽 車 數(shù) 量 、 質(zhì) 量、 技術(shù)和能力等方面雖然與國(guó)外還有一些的差距， 但相比以前， 已經(jīng)有了非常大的進(jìn)步。因 為 每 輛 汽 車 都 需 要 轉(zhuǎn) 向 ， 所 以 在 汽 車 中 ， 汽 車 轉(zhuǎn) 向 橋 是 非 常 重 要 一 個(gè) 部 分 ， 甚 至 轉(zhuǎn) 向 橋 的 發(fā) 展 都 能 夠 反 映 出 汽 車 工 業(yè) 的 發(fā) 展 。 因 此 轉(zhuǎn) 向 橋 的 發(fā) 展 水 平 有 時(shí) 也 可 以 說(shuō) 是 衡 量 汽 車這一產(chǎn)業(yè)的總體發(fā)展水平的一項(xiàng)重要標(biāo)志。目 前 我 國(guó) 國(guó) 內(nèi) 對(duì) 于 汽 車 轉(zhuǎn) 向 橋 的 研 究 的 狀 況 是 ： 中 、 輕 型 貨 車 的 轉(zhuǎn) 向 橋 設(shè) 計(jì) 在 市 場(chǎng) 上 已 經(jīng) 是 非 常 成 熟 的 技 術(shù) ， 并 且 在 生 產(chǎn) 時(shí) 也 擁 有 了 非 常 系 列 化 、 標(biāo) 準(zhǔn) 化 的 零 部 件 產(chǎn) 品 ， 因 此 在 短 時(shí) 間 之 內(nèi) 不 會(huì) 再 比 較 較 大 的 技 術(shù) 革 新 ； 重 型 貨 車 因 為 需 要 裝 載 的 物 品 重 量 很 大 ， 所 以 要 求 其 轉(zhuǎn) 向 性 能 更 好 ， 行 駛 很 穩(wěn) 定 。 國(guó) 內(nèi) 的 許 多 廠 家 和 研 究 機(jī) 構(gòu) 將 研 究 重 點(diǎn) 放 在 雙 前 橋 轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并且已經(jīng)有一批成熟的雙前橋重型汽車產(chǎn)品問(wèn)世。目 前 國(guó) 內(nèi) 大 多 數(shù) 廠 家 在 進(jìn) 行 汽 車 前 橋 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 都 是 參 考 幾 款 最 成 熟 的 產(chǎn) 品 ， 在 綜 合 分 析各產(chǎn)品的優(yōu)劣勢(shì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的設(shè)計(jì)需要開(kāi)發(fā)類似產(chǎn)品。第 1 章 轉(zhuǎn)向橋21 轉(zhuǎn) 向 橋1.1 轉(zhuǎn) 向 橋 的 定 義顧 名 思 義 ， 轉(zhuǎn) 向 橋 就 是 指 可 以 讓 汽 車 實(shí) 現(xiàn) 轉(zhuǎn) 向 的 車 橋 。 在 汽 車 轉(zhuǎn) 向 時(shí) ， 通 常 情 況 下 會(huì) 利用轉(zhuǎn)向橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)，然后使轉(zhuǎn)向橋兩側(cè)的汽車車輪發(fā)生一些角度的偏轉(zhuǎn)。1.2 轉(zhuǎn) 向 橋 的 安 裝 形 式一 般 情 況 下 ， 汽 車 的 前 橋 通 常 會(huì) 作 為 汽 車 的 轉(zhuǎn) 向 橋 。 但 是 也 有 一 些 特 殊 情 況 ， 比 如 一 些 轎 車 就 是 用 了 全 四 輪 轉(zhuǎn) 向 ， 這 樣 做 可 以 提 高 駕 駛 員 操 縱 時(shí) 汽 車 的 穩(wěn) 定 性 并 且 會(huì) 使 汽 車 有 更 好 地 機(jī) 動(dòng) 性 。 還 有 一 種 多 軸 汽 車 ， 為 了 滿 足 汽 車 對(duì) 機(jī) 動(dòng) 性 能 的 需 求 ， 除 了 它 的 前 橋 會(huì) 作 為轉(zhuǎn)向輪，有時(shí)該種汽車甚至?xí)脙筛嚇蛞陨?，更有甚者所有車橋都?huì)作為轉(zhuǎn)向橋。就 汽 車 的 布 置 形 式 來(lái) 說(shuō) ， 一 般 情 況 下 載 貨 汽 車 通 常 是 前 部 放 置 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 并 使 用 后 橋 來(lái) 驅(qū) 動(dòng) ， 所 以 這 種 汽 車 的 前 橋 被 用 作 轉(zhuǎn) 向 ， 被 稱 為 轉(zhuǎn) 向 從 動(dòng) 橋 。 大 多 數(shù) 情 況 下 轎 車 會(huì) 在 前 部 放 置 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 并 使 用 前 橋 來(lái) 驅(qū) 動(dòng) ， 越 野 汽 車 的 所 有 車 橋 都 會(huì) 被 用 來(lái) 驅(qū) 動(dòng) ， 因 為 這 兩 種 汽 車 的 前 橋既被用作轉(zhuǎn)向又被用作驅(qū)動(dòng)，所以這樣的前橋通常被稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。因 為 與 從 動(dòng) 橋 相 互 匹 配 的 懸 架 在 結(jié) 構(gòu) 上 可 能 是 不 同 的 ， 所 以 從 動(dòng) 橋 大 體 上 可 分 為 兩 種，分別是非斷開(kāi)式從動(dòng)橋與斷開(kāi)式從動(dòng)橋。與前者相互匹配的懸架結(jié)構(gòu)是非獨(dú)立式的， 這 是 從 動(dòng) 橋 會(huì) 放 在 汽 車 左 、 右 兩 側(cè) 從 動(dòng) 車 輪 處 的 剛 性 整 體 橫 梁 的 位 置 的 上 方 。 當(dāng) 從 動(dòng) 橋 作 為 轉(zhuǎn) 向 橋 使 用 的 時(shí) 候 ， 從 動(dòng) 橋 的 兩 端 會(huì) 通 過(guò) 轉(zhuǎn) 向 主 銷 這 一 結(jié) 構(gòu) 與 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 相 連 接 。 而 斷 開(kāi) 式 從動(dòng)橋在結(jié)構(gòu)上與之匹配的懸架是獨(dú)立式的。第 2 章 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)32 轉(zhuǎn) 向 橋 的 結(jié) 構(gòu)本設(shè)計(jì)為東風(fēng) EQ1090E 型貨車轉(zhuǎn)向橋總成的設(shè)計(jì)， 為非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋 （圖 2-1） 。圖 2-1 非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋1-轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承；2-轉(zhuǎn)向節(jié)；3- 調(diào)整墊片； 4-主銷；5-前梁2.1 組 成 轉(zhuǎn) 向 橋 的 組 成非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋是由許多部件組成的， 其中包括前梁、 轉(zhuǎn)向節(jié)、 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承、 轉(zhuǎn)向橫拉桿、注銷上下軸承、轉(zhuǎn)向主銷、輪轂軸承、轉(zhuǎn)向梯形臂等。1）前梁本次設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向橋是非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋，如圖 2-1 所示。前梁在制造時(shí)使用 的 材 料 是 中 碳 鋼 或 者 是 中 碳 合 金 鋼 ， 制 造 方 法 是 模 鍛 法 ， 在 前 梁 的 兩 端 ， 每 端 都 有 被 用 作 安裝主銷的前梁拳部，其形狀是加粗的并且外形像拳形。有時(shí)為了增強(qiáng)前梁的抗彎強(qiáng)度， 前 梁 的 中 間 很 長(zhǎng) 的 一 段 的 斷 面 會(huì) 采 用 工 字 形 斷 面 ， 并 且 這 一 段 和 前 梁 兩 側(cè) 部 位 相 比 ， 此 處 會(huì) 比 前 梁 兩 側(cè) 低 一 定 的 高 度 ， 這 種 方 法 會(huì) 使 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 高 度 降 低 ， 還 會(huì) 使 得 傳 動(dòng) 軸 的 萬(wàn) 向 節(jié) 部 位 的 夾 角 減 小 以 及 傳 動(dòng) 系 的 安 裝 位 置 降 低 。 為 了 增 強(qiáng) 前 梁 的 抗 扭 強(qiáng) 度 ， 前 梁 的 兩 端 與 前 梁 的 拳 部 相 互 連 接 的 部 分 的 斷 面 為 方 形 ， 前 梁 的 中 間 一 部 分 和 前 梁 拳 之 間 的 過(guò) 渡 部 分 向 下 彎 曲 ， 此 處 的 斷 面 形 狀 是 工 字 形 和 方 形 過(guò) 渡 的 形 狀 。 在 前 梁 的 中 間 部 分 的 兩 側(cè) 的 加 寬 支 承 面還要被鍛造出來(lái)，其作用是支承鋼板彈簧支座。第 2 章 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)42）轉(zhuǎn)向節(jié) 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 是 整 體 式 結(jié) 構(gòu) ， 通 常 會(huì) 使 用 中 碳 合 金 鋼 作 為 材 料 ， 采 用 模 鍛 的 方 法 來(lái)制 造 。 但是也有采用組焊式結(jié)構(gòu)的，使用這種結(jié)構(gòu)的通常是轉(zhuǎn)向節(jié)過(guò)大的某些大型汽車。3）主銷主銷的結(jié)構(gòu)有很多種，如圖 2-2 所示，在這幾種結(jié)構(gòu)中最常用的有兩種，分別是（a） 和（b）中的結(jié)構(gòu)。圖 2-2 主銷的結(jié)構(gòu)型式（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， 中間為椎體的主銷； （d）下部圓柱比上部細(xì)的主銷4）轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂 這兩種部件在制造時(shí)使用的材料是中碳鋼或者中碳合金鋼(比如 40、 35Cr、 40CrNi 鋼等 材 料 )， 制 造 的 方 法 是 模 鍛 法 。 在 多 數(shù) 情 況 下 ， 它 們 的 截 面 是 橢 圓 形 的 ， 該 截 面 的 尺 寸 是 隨 著 它 們 的 長(zhǎng) 度 變 化 而 變 化 的 ， 這 樣 可 以 就 做 到 使 用 盡 可 能 少 的 材 料 ， 盡 可 能 多 的 增 強(qiáng) 它 們的強(qiáng)度和剛度。5）轉(zhuǎn)向橫拉桿轉(zhuǎn)向橫拉桿在制造時(shí)應(yīng)該用無(wú)縫鋼管， 這種鋼 管使用的材料是 20 鋼， 30 鋼或 35 鋼等， 并且有著質(zhì)量小，剛性好等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)向橫拉桿的兩端是球形鉸接，他們都是單獨(dú)的組件， 在 把 它 們 組 裝 好 之 后 ， 要 把 橫 拉 桿 的 兩 側(cè) 端 部 旋 到 該 組 件 客 體 的 螺 紋 上 ， 這 樣 做 會(huì) 使 得 橫 拉 桿 的 長(zhǎng) 度 可 以 通 過(guò) 旋 轉(zhuǎn) 螺 紋 來(lái) 調(diào) 節(jié) ， 方 便 對(duì) 前 束 進(jìn) 行 調(diào) 節(jié) 。 使 用 低 碳 合 金 鋼 （ 如 12CrNi3A，20CrNi，20CrMnTi）作為材料制作的球形鉸接的球銷與襯墊,它們的工作表面 要經(jīng)淬火處理， 淬火方式采用滲碳淬火， 其中滲碳層的深度大約是 1.5～3.0 mm， 此時(shí)的表 面硬度大約為 56～63H RC。 球銷 在制造時(shí)可以使用 40 或 45 中碳鋼作為材料， 在淬火時(shí)可 以 采 用 的 技 術(shù) 是 高 頻 淬 火 ， 球 銷 的 過(guò) 渡 圓 角 在 制 造 時(shí) 采 用 的 工 藝 是 滾 壓 工 藝 ， 球 形 鉸 接 的 殼體在制造時(shí)使用的材料是 35 鋼或 40 鋼 。 為 了 提 高 球 頭 的 耐 磨 性 與 襯 墊 的 工 作 表 面 的 耐 磨 性 ， 可 以 采 用 的 方 法 有 ： 采 用 特 殊 工 藝 提 高 耐 磨 性 ， 比 如 離 子 金 屬 噴 鍍 工 藝 ； 在 制 作 襯 墊 的 時(shí) 候 選 用 的 材 料 耐 磨 性 要 更 好 。 在 制 造 襯 墊 的 時(shí) 候 ， 如 果 在 其 制 造 過(guò) 程 中 加 入 一 些 東第 2 章 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)5西（比如說(shuō)尼龍－二硫化鉬） ，那么這種襯墊在使用時(shí)可以不用考慮潤(rùn)滑。 6）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 推 力 軸 承 的 作 用 是 承 受 汽 車 本 身 對(duì) 汽 車 的 前 梁 的 作 用 力 。 在 汽 車 行 駛 時(shí) ，為 了減小汽車轉(zhuǎn)向時(shí)的摩擦力， 使汽車轉(zhuǎn)向時(shí)更加輕松， 可以 選用的軸承種類可以為滾動(dòng)軸承。 當(dāng)然，我們也可以是用青銅制作的止推墊片。7）主銷上、下軸承 因 為 主 銷 上 、 下 軸 承 在 使 用 時(shí) 會(huì) 受 到 很 大 的 徑 向 力 ， 所 以 在 這 里 使用 的 軸 承 通 常 為 滑動(dòng) 軸 承 ， 有 時(shí) 也 可 能 會(huì) 選 用 滾 針 軸 承 作 為 主 銷 上 、 下 軸 承 。 相 比 于 滑 動(dòng) 軸 承 ， 使 用 滾 針 軸 承的優(yōu)點(diǎn)有傳動(dòng)效率高， 在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)汽車受到阻力減小， 并且他還 有著更長(zhǎng)的使用壽命。8）輪轂軸承 輪 轂 軸 承 通 常 會(huì) 采 用 一 對(duì) 單 列 圓 錐 滾 子 軸 承 ， 相 對(duì) 于 其 它 種 類 的 軸 承 ， 這種 類 型 的 軸承會(huì)有較大的剛度， 并且能夠承受住很大的負(fù)荷。 在轎車 中因輪轂軸承所受到的負(fù)荷較小， 一 般 情 況 下 ， 其 前 輪 轂 軸 承 也 會(huì) 用 一 對(duì) 單 列 向 心 球 軸 承 或 用 一 個(gè) 雙 列 向 心 球 軸 承 ， 這 是 因 為 球 軸 承 一 般 都 會(huì) 有 較 高 效 率 ， 能 夠 使 汽 車 滑 行 更 長(zhǎng) 的 距 離 。 當(dāng) 然 ， 轎 車 也 會(huì) 有 用 一 個(gè) 雙 列圓錐滾子軸承作為輪轂軸承的。9）左、右輪胎螺栓 汽 車 左 、 右 車 輪 的 輪 胎 螺 栓 的 螺 紋 旋 轉(zhuǎn) 方 向 在 多 數(shù) 情 況 下 都 是 向 右旋 ， 但 是 為 了 不 讓螺 紋 在 使 用 時(shí) 出 現(xiàn) 松 動(dòng) ， 有 些 汽 車 的 左 側(cè) 輪 胎 螺 栓 的 螺 紋 采 用 左 旋 、 右 側(cè) 輪 胎 螺 栓 的 螺 紋 采用右旋。2.2 轉(zhuǎn) 向 橋 結(jié) 構(gòu) 及 其 影 響 因 素非 斷 開(kāi) 式 轉(zhuǎn) 向 從 動(dòng) 橋 由 幾 部 分 組 成 ， 其 中 主 要 有 前 梁 、 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 、 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 推 力 軸 承 及 轉(zhuǎn) 向主銷等，如圖 2-1 所示。為了讓車輪能夠轉(zhuǎn)向，通常情況下會(huì)利用主銷以及前梁餃節(jié)這 兩 個(gè) 結(jié) 構(gòu) ， 并 且 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 的 兩 端 還 會(huì) 分 別 經(jīng) 一 個(gè) 輪 轂 軸 承 來(lái) 把 著 汽 車 車 輪 的 輪 轂 支 承 著 。 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 臂 通 常 會(huì) 安 裝 在 轉(zhuǎn) 向 橋 左 側(cè) 的 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 的 上 耳 位 置 ， 并 且 此 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 臂 會(huì) 和 轉(zhuǎn) 向 直 拉 桿 相 互 連 接 ； 同 時(shí) 還 有 轉(zhuǎn) 向 梯 形 臂 這 一 結(jié) 構(gòu) 安 裝 在 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 的 下 耳 位 置 ， 這 時(shí) 的 轉(zhuǎn) 向 梯 形 臂 會(huì) 和 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 這 一 部 件 相 連 接 。 更 有 甚 者 ， 為 了 是 結(jié) 構(gòu) 更 為 簡(jiǎn) 單 ， 有 時(shí) 還 會(huì) 先 把 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 臂 和 轉(zhuǎn) 向 梯 形 臂 連 接 成 一 個(gè) 整 體 ， 然 后 再 把 他 們 安 裝 在 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 的 下 耳 位 置 。 制 動(dòng) 底 板 會(huì) 始 終 緊 緊 地 固定 定 在 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 的 突 緣 面 的 上 面 [1]。 有 時(shí) 為 了 不 讓 磨 損 變 大 ， 會(huì) 在 青 銅 襯 套 上 制 作 出 潤(rùn) 滑油槽，并且把襯套壓到轉(zhuǎn)向節(jié)上面的銷孔之內(nèi)。有時(shí)為了使汽車在轉(zhuǎn)向的時(shí)候更輕便， 可 把 安 裝 滾 子 推 力 軸 承 ， 安 裝 的 位 置 在 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 的 下 耳 部 位 和 前 梁 拳 部 之 間 的 位 置 ， 還 可 以 安 裝 調(diào) 整 墊 片 ， 這 次 安 裝 的 位 置 是 在 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 的 上 耳 部 位 與 前 梁 的 拳 部 之 間 ， 其 作 用 是 用 調(diào) 整它們之間的間隙。還有一種楔形鎖銷，它上面帶有螺紋，它的作用是把主銷給固定住， 固定的位置在前梁拳部的孔內(nèi)。在 駕 駛 汽 車 時(shí) ， 因 為 要 使 汽 車 能 夠 在 直 線 行 駛 的 過(guò) 程 中 保 持 著 行 駛 穩(wěn) 定 、 在 汽 車 進(jìn) 行第 2 章 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)6轉(zhuǎn) 向 的 時(shí) 候 更 輕 松 ， 并 且 讓 汽 車 在 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 向 之 后 其 前 部 車 輪 方 向 可 以 自 動(dòng) 回 到 讓 汽 車 可 以 保 持 直 線 行 駛 時(shí) 的 方 向 ， 所 以 轉(zhuǎn) 向 橋 的 主 銷 在 汽 車 的 縱 向 平 面 內(nèi) 要 有 適 當(dāng) 的 傾 角 ， 并 且 主 銷 在 其 橫 向 平 面 內(nèi) 也 要 有 適 當(dāng) 的 傾 角 。 在 縱 向 這 一 平 面 之 內(nèi) ， 轉(zhuǎn) 向 橋 主 銷 上 部 會(huì) 向 后 方 有 一定的傾斜，并且這個(gè)傾斜會(huì)形成一個(gè) γ 角，這個(gè)角可以稱為主銷后傾角。在橫向這一平 面之內(nèi)，轉(zhuǎn)向橋主銷上部會(huì)向內(nèi)有一定的傾斜，這個(gè)傾斜會(huì)形成一個(gè)角 β，這個(gè)角可以稱 為 主 銷 內(nèi) 傾 角 [2]。因 為 主 銷 后 傾 的 原 因 ， 主 銷 的 軸 線 所 在 直 線 和 路 面 所 在 平 面 相 交 形 成 的 一 個(gè) 交 點(diǎn) 會(huì) 落 在 輪 胎 與 地 面 相 接 觸 的 部 位 的 中 心 點(diǎn) 的 前 方 ， 這 兩 個(gè) 點(diǎn) 之 間 有 一 定 的 距 離 ， 這 個(gè) 距 離 被 稱 為 后 傾 拖 距 。 在 直 線 行 駛 中 的 汽 車 ， 如 果 在 不 經(jīng) 意 之 間 受 到 一 個(gè) 來(lái) 自 外 部 的 力 ， 那 么 此 時(shí) 汽 車 的 轉(zhuǎn) 向 輪 就 會(huì) 發(fā) 生 一 些 偏 轉(zhuǎn) ， 汽 車 就 不 會(huì) 再 繼 續(xù) 直 線 行 駛 而 會(huì) 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 向 。 汽 車 轉(zhuǎn) 向 時(shí) 會(huì) 形 成 一 個(gè) 離 心 力 ， 為 了 避 免 側(cè) 滑 ， 路 面 會(huì) 給 汽 車 車 輪 會(huì) 一 個(gè) 側(cè) 向 反 力 ， 這 個(gè) 力 會(huì) 使 汽 車 車 輪 產(chǎn) 生 一 個(gè) 回 正 力 矩 ， 這 個(gè) 力 矩 是 繞 主 銷 旋 轉(zhuǎn) 的 ， 因 此 汽 車 在 直 線 行 駛 的 時(shí) 候 具 穩(wěn) 定 性 非 常 好 。 所 以 這 個(gè) 力 矩 又 可 以 稱 為 穩(wěn) 定 力 矩 。 為 了 使 汽 車 轉(zhuǎn) 向 時(shí) 輕 松 一 些 ， 穩(wěn) 定 力 矩 要 小 一 些 ， 如 果 不 這 樣 做 ， 轉(zhuǎn) 向 時(shí) 駕 駛 員 轉(zhuǎn) 動(dòng) 方 向 就 會(huì) 很 困 難 ， 這 是 因 為 汽 車 在 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 向 的 時(shí) 候 為 了 平 衡 汽 車 轉(zhuǎn) 向 時(shí) 的 穩(wěn) 定 力 矩 ， 駕 駛 員 需 要 在 方 向 盤 上 有 一 個(gè) 與 之 相 匹 配 的 力 。 主 銷 后傾角通常情況下會(huì)選取 3°以內(nèi)的角。 通常情況下現(xiàn)代轎車大多采用的輪胎是低壓寬斷面 斜 交 輪 胎 ， 這 種 輪 胎 有 著 非 常 大 的 彈 性 回 正 力 矩 ， 因 此 在 選 擇 主 銷 后 傾 角 時(shí) ， 該 后 傾 角 大 致上就可以再減小一些，減小到接近零也可以，選取時(shí)甚至可以取一個(gè)負(fù)值 [3]。如果選取 輪胎時(shí)選取子午線輪胎， 因?yàn)檫@種輪胎的拖距很小 ， 所以 在選后傾角時(shí)要選大些的后傾角。主 銷 內(nèi) 傾 也 有 和 后 傾 差 不 多 的 作 用 ， 就 是 讓 在 進(jìn) 行 直 線 行 駛 汽 車 在 行 進(jìn) 方 向 上 保 持 穩(wěn) 定 性 并 且 在 汽 車 轉(zhuǎn) 向 時(shí) 也 很 輕 松 。 因 為 主 銷 內(nèi) 傾 的 原 因 ， 主 銷 的 軸 線 所 在 直 線 和 路 面 所 在 平 面 之 間 的 交 點(diǎn) 和 車 輪 中 心 平 面 之 間 有 一 定 的 距 離 ， 這 個(gè) 距 離 稱 為 主 銷 偏 移 距 ， 并 且 會(huì) 變 小 ， 這 樣 在 行 駛 中 的 汽 車 轉(zhuǎn) 向 時(shí) 駕 駛 員 對(duì) 方 向 盤 用 的 力 就 會(huì) 變 小 ， 汽 車 轉(zhuǎn) 向 會(huì) 顯 得 輕 松 一 些 ， 與 此 同 時(shí) 轉(zhuǎn) 向 輪 會(huì) 還 會(huì) 傳 遞 一 定 的 沖 擊 力 到 汽 車 的 方 向 盤 上 ， 此 沖 擊 力 也 會(huì) 變 小 。 當(dāng) 有 主 銷 內(nèi) 傾 的 時(shí) 候 ， 與 前 輪 轉(zhuǎn) 向 同 時(shí) 發(fā) 生 的 有 圍 繞 著 主 銷 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 還 會(huì) 伴 使 汽 車 車 輪 前 軸 以 及 汽 車 前 部 橫 梁 發(fā) 生 移 動(dòng) ， 方 向 向 上 。 當(dāng) 轉(zhuǎn) 向 結(jié) 束 ， 駕 駛 員 松 開(kāi) 方 向 盤 的 時(shí) 候 ， 方 向 盤 中在轉(zhuǎn)向時(shí)儲(chǔ)存的上升位能會(huì)釋放出來(lái)，從而使汽車的轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回到直線行駛的位置， 讓 汽 車 能 夠 再 次 進(jìn) 行 直 線 上 行 駛 。 主 銷 內(nèi) 傾 角 的 角 度 一 般 上 在 5°～ 8°之 間 ， 并 且 主 銷 偏 移 距的范圍一般上為 30～ 40mm。 輕 型 客 、 貨 車 以 及 裝 載 著 動(dòng) 力 轉(zhuǎn) 向 裝 置 的 汽 車 在 一 般 情 況 下 會(huì) 選 擇 一 個(gè) 比 較 大 的 主 銷 內(nèi) 傾 角 和 一 個(gè) 比 較 大 的 主 銷 后 傾 角 ， 這 樣 做 可 以 增 加 這 些 汽 車 在 轉(zhuǎn) 向 的 時(shí) 候 汽 車 轉(zhuǎn) 向 輪 的 自 動(dòng) 回 正 性 能 。 在 設(shè) 置 主 銷 內(nèi) 傾 角 時(shí) 不 要 讓 內(nèi) 傾 角 過(guò) 于 大 ， 也 就 是 說(shuō) 不 要 把 汽 車 的 主 銷 偏 移 距 設(shè) 置 的 太 小 ， 否 則 汽 車 的 車 輪 在 汽 車 在 轉(zhuǎn) 向 過(guò) 程 中 會(huì) 一 邊 滾 動(dòng) 還 會(huì) 一 般 沿 著 路 面 發(fā) 生 滑 動(dòng) ， 因 為 發(fā) 生 滑 動(dòng) ， 所 以 汽 車 輪 胎 與 路 面 之 間 的 會(huì) 產(chǎn) 生 一 定 的 摩 擦 力 ， 造 成 路 面 對(duì) 汽 車 的 摩 擦 阻 力 增 大 ， 汽 車 在 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 向 的 時(shí) 候 所 需 要 的 力 也 會(huì) 增 加 很 多 。 有 時(shí) 汽 車 的 左 、 右 前 輪 在 制 動(dòng) 的 時(shí) 候 ， 其 兩 側(cè) 的 制 動(dòng) 力 大 小 不 相 等 ， 這 樣 汽 車 就 會(huì)第 2 章 轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)7跑 偏 ， 甚 至 會(huì) 發(fā) 生 車 禍 ， 所 以 最 近 幾 年 ， 汽 車 市 場(chǎng) 上 就 出 現(xiàn) 了 主 銷 偏 移 距 的 值 為 負(fù) 值 的 汽 車。因 為 車 輪 外 傾 ， 所 以 在 安 裝 汽 車 的 轉(zhuǎn) 向 車 輪 的 時(shí) 候 ， 汽 車 的 車 輪 輪 胎 的 中 心 平 面 和 地 面 所 在 平 面 之 間 是 不 互 相 垂 直 的 ， 此 時(shí) 汽 車 車 輪 向 外 傾 斜 ， 其 中 心 平 面 向 外 傾 斜 的 一 定 的 角度， 記作 α， 這個(gè)角就是車輪外傾角。 一般情況下 α 角的范圍在 0.5°～1.5° 之間， 多數(shù)情 況下會(huì)取 1°左 右 。 因 為 在 汽 車 在 裝 很 多 東 西 的 時(shí) 候 ， 車 輪 外 傾 可 以 使 汽 車 的 車 輪 不 會(huì) 產(chǎn) 生 負(fù) 外 傾 （ 即 內(nèi) 傾 ） ， 與 此 同 時(shí) 也 可 以 使 車 輪 和 呈 現(xiàn) 拱 形 的 路 面 相 互 適 應(yīng) 。 如 果 汽 車 的 車 輪 外 傾 那 么 汽 車 的 輪 胎 和 地 面 接 觸 的 地 方 就 會(huì) 向 內(nèi) 縮 ， 從 而 導(dǎo) 致 主 銷 偏 移 距 會(huì) 變 小 ， 那 么 汽 車在轉(zhuǎn)向的時(shí)候會(huì)很輕便并且還會(huì)使汽車在制動(dòng)的時(shí)候行駛方向保持穩(wěn)定。前 束 作 為 前 輪 定 位 的 四 項(xiàng) 參 數(shù) 的 最 后 一 項(xiàng) ， 也 有 著 很 大 的 作 用 。 在 汽 車 行 駛 的 過(guò) 程 中 如 果 汽 車 的 車 輪 發(fā) 生 外 傾 ， 那 么 汽 車 的 車 輪 前 端 就 可 能 會(huì) 向 外 張 開(kāi) ， 這 會(huì) 造 成 很 大 的 不 利 影 響 ， 而 前 束 可 以 消 除 這 個(gè) 影 響 。 所 以 如 果 想 要 給 汽 車 安 裝 車 輪 ， 就 不 能 要 讓 汽 車 的 兩 個(gè) 前輪的中心平面互相平行， 并且還要求汽車的左右前輪的前面輪緣間距離 A 與汽車左右前 輪的后面輪緣間距離 B 相 比 更 小 。 按 照 這 種 標(biāo) 準(zhǔn) 安 裝 車 輪 后 ， 在 汽 車 行 駛 時(shí) 車 輪 每 時(shí) 每 刻 都 會(huì) 向 著 正 前 方 滾 動(dòng) 的 。 前 束 （ 即 B-A)的 取 值 范 圍 一 般 在 3～5mm 之 間 ， 其 大 小 是 可 以 調(diào) 節(jié) 的 ， 具 體 方 法 是 改 變 轉(zhuǎn) 向 橫 拉 桿 的 長(zhǎng) 度 。 如 果 想 要 對(duì) 汽 車 前 束 的 名 義 值 進(jìn) 行 設(shè) 定 ， 就 應(yīng) 該考慮轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)向梯形這一結(jié)構(gòu)中的存在的間隙以及彈性。在 汽 車 在 行 駛 的 時(shí) 候 ， 汽 車 轉(zhuǎn) 向 輪 可 能 會(huì) 繞 著 轉(zhuǎn) 向 橋 主 銷 不 停 地 擺 動(dòng) ， 這 一 現(xiàn) 象 通 常 被 稱 為 擺 振 ， 可 能 會(huì) 導(dǎo) 致 汽 車 不 可 以 正 常 行 駛 。 所 以 為 了 避 免 發(fā) 生 擺 振 ， 在 一 輛 汽 車 的 設(shè) 計(jì)、制造、裝配調(diào)整和使用過(guò)程中都必須要注意。轉(zhuǎn) 向 車 輪 有 兩 種 擺 振 的 類 型 ， 分 別 是 自 激 振 動(dòng) 與 受 迫 振 動(dòng) 。 轉(zhuǎn) 向 車 輪 發(fā) 生 自 激 振 動(dòng) 是 因 為 汽 車 輪 胎 發(fā) 生 側(cè) 向 變 形 的 時(shí) 候 會(huì) 有 一 種 遲 滯 特 性 ， 受 這 一 特 性 影 響 ， 汽 車 車 輪 在 一 個(gè) 振 動(dòng) 周 期 之 中 會(huì) 受 到 路 面 對(duì) 輪 胎 的 力 ， 這 個(gè) 力 會(huì) 對(duì) 汽 車 系 統(tǒng) 作 正 功 ， 即 汽 車 外 部 會(huì) 傳 入 能 量 給 汽 車 內(nèi) 部 。 如 果 外 部 傳 入 汽 車 內(nèi) 部 的 能 量 多 于 汽 車 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 所 消 耗 的 能 量 ， 汽 車 內(nèi) 部 的 系 統(tǒng) 就 會(huì) 持 續(xù) 作 增 幅 振 動(dòng) ， 等 到 傳 入 汽 車 系 統(tǒng) 的 能 量 與 其 消 耗 的 能 量 達(dá) 到 一 種 動(dòng) 平 衡 的 狀態(tài)時(shí)才會(huì)停止。 此時(shí)車輪就會(huì)在一個(gè)不變的振幅下持續(xù)不斷保持振動(dòng)， 這樣就 形成擺振。 這 種 情 況 下 的 振 動(dòng) 頻 率 在 大 體 上 會(huì) 和 該 系 統(tǒng) 原 本 就 有 的 頻 率 相 接 近 而 且 此 時(shí) 和 車 輪 此 時(shí) 的 轉(zhuǎn) 速 相 比 并 不 一 致 ， 此 現(xiàn) 象 可 能 會(huì) 發(fā) 生 在 一 定 的 車 速 范 圍 之 內(nèi) ， 此 范 圍 比 較 大 。 在 一 般 情 況 下 ， 汽 車 在 較 低 的 車 速 下 行 駛 時(shí) 發(fā) 生 的 擺 振 通 常 是 屬 于 自 激 振 動(dòng) 型 。 這 種 情 況 下 轉(zhuǎn) 向 輪 發(fā) 生 擺 振 的 頻 率 和 汽 車 車 輪 的 轉(zhuǎn) 速 相 比 是 一 致 的 ， 這 時(shí) 的 共 振 車 速 很 明 顯 ， 共 振 車 速 的 范 圍 可 能 比 較 小 （ 3～ 5km/h)。第 3 章 轉(zhuǎn)向橋主要零件尺寸8hW =20a3 轉(zhuǎn) 向 橋 主 要 零 件 尺 寸轉(zhuǎn) 向 橋 的 前 梁 的 斷 面 形 狀 一 般 是 用 工 字 形 ， 這 種 形 狀 的 前 梁 會(huì) 讓 前 梁 具 有 質(zhì) 量 最 小 的 特 點(diǎn) ， 而 且 此 時(shí) 這 種 前 梁 在 垂 向 平 面 內(nèi) 還 有 很 大 的 剛 度 還 有 很 高 的 強(qiáng) 度 。 該 前 梁 的 工 字 形 斷面上的各個(gè)尺寸的值見(jiàn)圖 3-1，在圖中用虛線繪制出的斷面是前梁的當(dāng)量斷面。圖 3-1 前梁工字型斷面尺寸關(guān)系的推薦值該前梁斷面在垂直方向上的彎曲截面系數(shù) Wv 和在水平方向上彎曲截面系數(shù) Wh 用下面的公式可以近似的求出:3v （3-1 ）W =5.5a3（3-2）該式中：a--前梁的工字形斷面的中間一部分的尺寸，見(jiàn)圖 3-1在這次設(shè)計(jì)之中有時(shí)為了可以提前選出轉(zhuǎn)向橋的前梁在轉(zhuǎn)向橋板簧座位置處的彎曲 截面系數(shù) Wv，計(jì)算時(shí)可以用經(jīng)驗(yàn)公式：Wv =ml / 2200該 式 中 ： m--汽 車 質(zhì) 量 分 配 在 轉(zhuǎn) 向 橋 前 梁 上 的 質(zhì) 量 ， kg；l--前 橋 車 輪 的 中 線 到 板 簧 座 的 中 線 之 間 的 距 離 ， cm；2200--上 式 中 計(jì) 算 所 需 的 系 數(shù) ， kg·cm-2。(3-3)從轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)的任務(wù)書給出的初始參數(shù)中可得知該貨車的前輪輪距 B=1810mm ；取 該貨車前橋的簧上質(zhì)量 m=2360kg ，并且初步選擇的前橋的兩板簧座的中心之間的距離 s=880mm ，所以可以求出：l=(1810-880)/2 =465mm把 數(shù) 據(jù) 代 入 公 式 （ 3-3)之 中 ， 可 以 求 得 ：3 3Wv =2360 ??46.5/2200 =48.88cm =49880mm再把數(shù)據(jù)代入公式（3-1）之中，可以求出:3 3Wv =20a =49880mm根據(jù)上面兩個(gè)公式可以求出： a=13.56mm ，所以 a=l5mm ,故第 3 章 轉(zhuǎn)向橋主要零件尺寸93 3Wv =20a =67500mm3 3Wh =5.5a =18562.5mm轉(zhuǎn) 向 橋 前 梁 的 拳 部 在 高 度 上 和 轉(zhuǎn) 向 橋 前 梁 的 工 字 形 斷 面 的 高 度 基 本 上 差 不 多 ， 在 選 擇 主 銷 的 直 徑 時(shí) ， 其 值 的 選 取 范 圍 為 轉(zhuǎn) 向 橋 前 梁 的 拳 部 高 度 的 0.35～0.45 倍 。 主 銷 的 上 、 下 兩處的滾動(dòng)軸承的長(zhǎng)度在選取時(shí)的范圍是主銷直徑的 1.25～1.50 倍。這次設(shè)計(jì)是東風(fēng) EQ1090E 型貨車轉(zhuǎn)向橋總成的設(shè)計(jì)，其中的一部分參數(shù)是： 汽車的前軸軸荷：2360kg；整 輛 汽 車 質(zhì) 心 高 度 ： 845mm； 前 輪 的 滾 動(dòng) 半 徑 ： 229mm。這 次 設(shè) 計(jì) 的 計(jì) 算 主 要 有 前 梁 的 應(yīng) 力 、 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 的 應(yīng) 力 、 主 銷 與 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 襯 套 的 應(yīng) 力 、 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 推 力 軸 承 和 止 推 墊 片 的 應(yīng) 力 ， 這 些 部 件 的 計(jì) 算 都 分 為 制 動(dòng) 和 側(cè) 滑 兩 種 工 況 。 在 繪 制 下 列 計(jì) 算 時(shí) 需 要 使 用 簡(jiǎn) 圖 的 時(shí) 候 可 以 大 體 上 認(rèn) 為 車 輪 的 各 個(gè) 定 位 角 大 小 為 零 ， 所 繪 制 的 圖 如 圖（3-2） :圖 3-2 轉(zhuǎn)向橋在制動(dòng)和側(cè)滑工況下得受力分析簡(jiǎn)圖（a ）在制動(dòng)工況下的轉(zhuǎn)向橋的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖； （b）在側(cè)滑工況下轉(zhuǎn)向橋的彎矩圖第 4 章 非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋前梁應(yīng)力計(jì)算102 1 w4 非 斷 開(kāi) 式 轉(zhuǎn) 向 從 動(dòng) 橋 前 梁 應(yīng) 力 計(jì) 算4.1 前 梁 在 制 動(dòng) 工 況 下 的 應(yīng) 力 計(jì) 算在汽車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)候， 前輪會(huì)受到一個(gè)制動(dòng)力 Pr 和一 個(gè)垂向力 Z1， 并且會(huì) 把這兩個(gè)力 傳 到 前 梁 上 ， 這 樣 就 會(huì) 使 前 梁 受 到 轉(zhuǎn) 矩 和 彎 矩 的 作 用 。 又 因 為 汽 車 在 制 動(dòng) 的 時(shí) 候 汽 車 的 總 體 質(zhì) 量 可 能 會(huì) 向 前 方 移 動(dòng) 使 前 輪 受 到 更 大 的 載 荷 ， 所 以 地 面 對(duì) 汽 車 前 輪 的 力 即 垂 向 反 力 也 會(huì)變大，可用下面的公式計(jì)算：Z1 =G1m1'/2=23600 ??1.5/2 =17700N (4-1)該 式 中 ： G1--在 汽 車 處 于 滿 載 的 狀 況 下 停 放 在 水 平 路 面 上 時(shí) 汽 車 前 橋 對(duì) 地 面 的 載 荷 ；m1?--在 汽 車 處 于 制 動(dòng) 工 況 下 其 對(duì) 前 橋 的 質(zhì) 量 轉(zhuǎn) 移 系 數(shù) ， 該 系 數(shù) 范 圍 為 1.4～1.7。 汽車前輪在制動(dòng)時(shí)收到的制動(dòng)力用下面的公式可求出：Pr =Z1φ=17700 ??1.0 =17700N (4-2）該 式 中 ： φ--汽 車 的 車 輪 輪 胎 和 路 面 之 間 的 附 著 系 數(shù) 。作用在前梁的其中一個(gè)力 Z1 會(huì) 在 前 梁 上 引 起 一 個(gè) 垂 向 彎 矩 Mv， 并 且 另 一 個(gè) 力 Pr 會(huì) 在 前梁上引起一個(gè)水平彎矩 Mh， 這兩 個(gè)彎矩在前梁上的兩個(gè)鋼板彈簧座之間的某個(gè)位置會(huì)達(dá) 最大值，這兩個(gè)彎矩可分別計(jì)算出來(lái)：M v = ?Z1 -gw ? l =(Z -g B-S =2 (17700-980) 1810-880 =7774800N·mm (4-3)2M =Pl =Z B-S =17700 ??1810-880 =8230500N·mm (4-4)h r 2 1 2 2該 式 中 ： l2--前 輪 的 輪 胎 中 線 至 與 其 接 近 的 板 簧 座 中 線 之 間 的 距 離 ， mm；gw--汽 車 車 輪 （ 其 中 包 括 輪 轂 、 制 動(dòng) 器 等 結(jié) 構(gòu) ） 的 重 力 ， N； B--汽 車 的 前 輪 輪 距 ， mm；S--前 橋 上 兩 個(gè) 板 簧 座 的 中 線 之 間 的 距 離 ， mm。因 為 在 制 動(dòng) 時(shí) ， 存 在 著 制 動(dòng) 力 Pr， 所 以 在 前 梁 上 主 銷 孔 和 鋼 板 與 何 其 相 近 的 彈 簧 座 之 間的位置會(huì)有一個(gè)轉(zhuǎn)矩 T， 計(jì) 算 為 :T =Pr rr =17700 ??229 =4053300N·mm (4-5)該 式 中 ： rr--汽 車 在 行 駛 時(shí) 輪 胎 的 滾 動(dòng) 半 徑 。從圖 3-2 中 的 a 部分可以看出，前梁的危險(xiǎn)斷面在前梁上的鋼板彈簧座附近。這個(gè)位 置的彎曲應(yīng)力 σw 以及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 τ 分別可以用下面的公式求出：σ = Mv +w WvMh =Wh7774800 + 823050067500 18562.5 =558.58MPa (4-6))第 4 章 非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋前梁應(yīng)力計(jì)算11τ = T =WTTJk / δmax= 4053300 =385.34MPa (4-7)10518.75該 式 中 ： WT--轉(zhuǎn) 向 橋 前 梁 在 其 危 險(xiǎn) 斷 面 的 位 置 處 的 扭 轉(zhuǎn) 截 面 系 數(shù) ， mm；σmax--轉(zhuǎn) 向 橋 前 梁 的 橫 斷 面 中 的 最 厚 的 地 方 的 厚 度 ， mm；Jk--轉(zhuǎn)向橋 前梁橫截面位置處的極慣性矩， 對(duì)于橫斷面為工字形的斷面 。 Jk 的計(jì)算公式為： J =0.4? hδ3mm4h--前 梁 的 工 字 形 斷 面 ， 其 矩 形 元 素 的 比 較 長(zhǎng) 的 一 條 邊 的 長(zhǎng) 度 ， mm； δ--前 梁 的 工 字 形 斷 面 ， 其 矩 形 元 素 的 比 較 短 的 一 條 邊 的 長(zhǎng) 度 ， mm。在前梁上各個(gè)應(yīng)力的許用值為分別為 [σ ]=558.58MPa ； [τ]=385.34MPa 。前梁在制造時(shí)使用中碳鋼或者中碳合金鋼作為材料都可以，比如 45， 30Cr,40Cr 等， 前梁的硬度應(yīng)該在 241～ 285HB 這個(gè)范圍。4.2 前 梁 在 側(cè) 滑 工 況 下 的 應(yīng) 力 計(jì) 算如 果 汽 車 在 行 駛 時(shí) 只 受 到 側(cè) 向 力 的 作 用 ， 那 么 汽 車 左 、 右 連 個(gè) 前 輪 受 到 地 面 對(duì) 車 輪 的 垂向反力 Z1L、 Z1R 就 不 會(huì) 相 等 ， 不 僅 如 此 ， 其 側(cè) 向 反 力 Y1L、 Y1R 也 不 會(huì) 相 等 ， 所 以 可 以 用 下面的公式計(jì)算出前輪受到的來(lái)自地面的反力，計(jì)算過(guò)程如下：Z1L= G1（ 1+ 22hgφ1 )=B123600 ?（ 1+ 2 ??845 ??1.02 1810） =22817.68N (4-8)Z1R= G1（ 1- 22hgφ1 )=B123600 ?（ 1- 2 ??845 ??1.02 1810） =782.32N (4-9)Y = G1（ 1+ 2hgφ1 )φ = 23600 ?（ 1+ 2 ??845 ??1.0 ） ??1.0 =22817.68N (4-10)1L 12 B1 2 1810G 2hg φ1Y = 1（ 1- )φ = 23600 ?（ 1- 2 ??845 ??1.0 ） ??1.0 =782.32N (4-11)1R 2 1 2 1810該 式 中 ： G1--當(dāng) 汽 車 靜 止 在 水 平 路 面 上 的 時(shí) 候 ， 汽 車 前 橋 所 受 到 的 負(fù) 荷 ， N；B1--汽 車 前 橋 的 兩 輪 之 間 的 輪 距 ， mm； hg--整 輛 汽 車 的 質(zhì) 心 高 度 ， mm；φ1--汽 車 輪 胎 和 路 面 之 間 在 側(cè) 方 向 的 附 著 系 數(shù) 。 一 般 情 況 下 φ1 = 1.0 。 行 駛 中 的 汽車 如 果 發(fā) 生 側(cè) 滑 ， 前 橋 上 的 左 、 右 兩 側(cè) 的 鋼 板 彈 簧 在 垂 直 方 向 上 對(duì) 前 梁 各有一個(gè)作用力，通過(guò)計(jì)算可得出：T1L =0.5G1'+G1φ1 (hg -rr ')/S=0.5 ??23600+23600 ??1.0 ??(845-200)/880=29097.7NT1L =0.5G1'-G1φ1 (hg -rr ')/S=0.5 ??23600-23600 ??1.0 ??(845-200)/880=29097.7N該 式 中 ： G1?--在