C1091前橋中型貨車前橋設(shè)計(jì)

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學(xué)號(hào) 10110205432本 科 畢 業(yè) 論 文題 目： 中型貨車前橋設(shè)計(jì) 教 學(xué) 系： 機(jī)械與汽車工程系 指導(dǎo)教師： 孟麗君 彭光俊 專業(yè)班級(jí)： 車輛 1054 班 學(xué)生姓名： 毛偉偉 二 00 九年五月鄭 重 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 毛偉偉 專業(yè)班級(jí) 車輛 1054 班指導(dǎo)教師 孟麗君 彭光俊 工作單位 華夏學(xué)院機(jī)械與汽車工程系設(shè)計(jì)(論 文) 題 目: 中型貨車 前橋設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：內(nèi)容包括對(duì) 1090 型貨車前橋結(jié)構(gòu)的選型，對(duì)前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主 銷，主銷襯套等主要部件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算和相關(guān)校核。要求完成的主要任務(wù):（1）開(kāi)題報(bào)告本科不少于 1200 字； （2）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于 1.0 萬(wàn)字；（3）畢業(yè)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)不少于 12 篇，其中外文不少于 2 篇；（4）文獻(xiàn)檢索 10 篇，每篇不少于 200 字；（5）圖紙必須包含裝配圖和零件圖，總制圖量折合本不少于 2 張 0 號(hào)圖紙，其中手繪圖紙量折合不少于 0.5 張 0 號(hào)圖紙，或機(jī)繪圖紙量折合不少于 0.5 張 0 號(hào)圖紙，手繪圖紙不得與機(jī)繪圖重復(fù)；（6）將畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容（開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)檢索、 畢業(yè)說(shuō)明書(shū)、機(jī) 繪圖紙等）的電子文檔集中刻錄到一張光盤(pán)上。必讀參考資料1.張小虞，葉平. 汽車工程手冊(cè)(設(shè)計(jì)篇) [M].人民交通出版社 20012.劉惟信.汽車車橋設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社.20043.安繼儒.中外常用金屬材料手冊(cè)[M].陜西科學(xué)技術(shù)出版社.2005 4.文彤. 車橋的技術(shù)進(jìn)展(上)[J]. 汽車與配件, 2006,(04).5.文彤. 車橋的技術(shù)進(jìn)展(下)[J]. 汽車與配件, 2006,(08).6.楊通順. 貨車車橋與懸架[J]. 汽車與配件, 2002,(33).7.陳家瑞.汽車構(gòu)造[M]．北京：人民交通出版社，2002.48.余志生.汽車?yán)碚摚ǖ谌妫M]．機(jī)械工 業(yè)出版社，2002指導(dǎo)教師簽名： 教研室主任簽名： 蓋章武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告系：機(jī)械與汽車工程系 專業(yè)：車輛工程 題目 中型貨車前橋設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)(論文) 目的及意 義（含國(guó)內(nèi)外的研究 現(xiàn)狀分析）無(wú)論從重要程度來(lái)講，還是從價(jià)格來(lái)看，車橋都是商用車上僅次于發(fā)動(dòng)機(jī)和車身（駕駛室）的三大核心總成之一。過(guò)去，國(guó)內(nèi)商用車整車企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略是車身必須自制，發(fā)動(dòng)機(jī)立足或爭(zhēng)取自制，而車橋則一般采用社會(huì)資源。然而，隨著近年商用車市場(chǎng)，特別是中、重型卡車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，為了在核心總成上不受制于人，國(guó)內(nèi)一汽、東風(fēng)和中國(guó)重汽等主要商用車企業(yè)要么投巨資、重兵布局發(fā)展自己的車橋業(yè)務(wù)；要么積極主動(dòng)與有關(guān)大型車橋生產(chǎn)企業(yè)建立長(zhǎng)期戰(zhàn)略聯(lián)盟，以確保自己穩(wěn)定的零部件供應(yīng)。下面特別就國(guó)內(nèi)商用車車橋行業(yè)現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)、產(chǎn)品發(fā)展動(dòng)向及主要生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行深度分析。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)近期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至 9 月底，全國(guó)總計(jì)銷售汽車 722.91 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)11.94%。其中，乘用車銷售 510.32 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng) 11.36%；商用車銷售 212.60 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)13.35%，這一增幅與 2007 年一樣，繼續(xù)超過(guò)乘用車。商用車中的卡車銷售 186.39 萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)14.90%，而其中的重卡銷售增長(zhǎng)率依然高達(dá) 27.22%，是商用車各大細(xì)分車型中最高的。顯然，車橋行業(yè)是隨著商用車行業(yè)的發(fā)展而不斷提升的，近幾年商用車市場(chǎng)，特別是重卡市場(chǎng)的良好形勢(shì)推動(dòng)了與其配套的車橋行業(yè)快速增長(zhǎng)。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，2007 年我國(guó)商用車車橋的市場(chǎng)銷量已超過(guò) 550 萬(wàn)根，銷售金額超過(guò) 800 億元人民幣。從產(chǎn)品分類來(lái)看，商用車車橋主要分為前橋和后橋。其中前橋包含簡(jiǎn)單前橋和帶有驅(qū)動(dòng)功能的轉(zhuǎn)向橋；而后橋則可分為普通后驅(qū)動(dòng)橋、支撐橋和一些重型車上應(yīng)用的雙后橋驅(qū)動(dòng)的貫通橋（中橋）與后驅(qū)動(dòng)橋。在商用車車橋行業(yè)，前橋業(yè)務(wù)僅占整個(gè)車橋行業(yè)全部銷售額的 30％左右。前橋中簡(jiǎn)單前橋占絕對(duì)主導(dǎo)地位，而具有驅(qū)動(dòng)功能的前橋應(yīng)用非常小，僅在需要特殊工況下工作的軍用卡車，及在石油、工礦、林業(yè)、野外作業(yè)等特殊領(lǐng)域的車輛中使用。對(duì)于后橋，普通后驅(qū)動(dòng)橋占絕對(duì)主導(dǎo)地位，而支撐橋與貫通橋的份額不到 10％ 從商用車車橋行業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，若按車橋的承重來(lái)分，國(guó)內(nèi)近百家車橋生產(chǎn)企業(yè)可分為中重型和輕型兩大類。中重型車橋市場(chǎng)的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈 目前，國(guó)內(nèi)中、重型車橋生產(chǎn)企業(yè)主要集中在東風(fēng)德納車橋有限公司、一汽解放汽車有限公司車橋分公司、中國(guó)重汽濟(jì)南橋箱有限公司、陜西漢德車橋有限公司、安徽安凱福田曙光車橋有限公司、一汽山東汽車改裝廠及青特眾力車橋有限公司等七家主要的生產(chǎn)企業(yè)，其 2007 年中重型車橋產(chǎn)量均超過(guò)了 12 萬(wàn)根，它們?cè)谥兄匦蛙囶I(lǐng)域的市場(chǎng)份額之和高達(dá) 90％以上，市場(chǎng)集中度很高。造成這種態(tài)勢(shì)的主要原因一是國(guó)內(nèi)中重卡企業(yè)普遍偏愛(ài)采用自己建廠或控股的車橋企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行配套，二是由于中重型橋比輕型橋的利潤(rùn)率要高得多。也正是這兩個(gè)原因，本文下面比較分析的重點(diǎn)也主要針對(duì)此七家企業(yè)。輕型車橋市場(chǎng)的企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)程度較低 由于輕型橋的附加值和技術(shù)壁壘相對(duì)較低，再加上輕型整車廠家車橋采購(gòu)體系相對(duì)開(kāi)放，故目前的輕型車橋市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈程度和市場(chǎng)集中度均不高。目前國(guó)內(nèi)輕型車橋生產(chǎn)企業(yè)多達(dá) 80 余家，其中比較知名的有三環(huán)車橋公司、曙光車橋公司、湖南車橋廠、博盈車橋公司、江淮汽車底盤(pán)公司等，但它們的市場(chǎng)份額普遍不高。不過(guò)輕型橋市場(chǎng)的這種競(jìng)爭(zhēng)狀況有利于輕型橋行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和新進(jìn)入企業(yè)的快速發(fā)展。武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2、基本內(nèi)容和技術(shù)方案橋結(jié)構(gòu)的選型：本前橋采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋?qū)η傲海D(zhuǎn)向節(jié)，主銷，主銷襯套等主要部件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算和相關(guān)校核。它通過(guò)懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩端安裝從動(dòng)車輪，用以承受和傳遞車輪與車架之間的力（垂直力、縱向力、橫向力）和力矩。并保證轉(zhuǎn)向輪作正確的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3、進(jìn)度安排第一個(gè)階段是查找資料、完成文獻(xiàn)檢索和外文翻譯第二個(gè)階段是完成主要的計(jì)算第三個(gè)階段是構(gòu)思汽車總圖、繪制零件圖以及論文設(shè)計(jì)寫(xiě)作第四個(gè)階段是設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)第五個(gè)階段是整理材料，裝訂論文4、指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄第 1 章 緒論 .11.1 汽車轉(zhuǎn)向橋的功用及分類 11.2 目前汽車轉(zhuǎn)向橋的研究現(xiàn)狀 11.3 轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容、計(jì)算方法和預(yù)期目標(biāo) 1第 2 章 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式的選擇 .22.1 對(duì)從動(dòng)橋的要求 22.2 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式 22.3 前輪定位參數(shù) 22.3.1 主銷后傾角 .22.3.2 主銷內(nèi)傾角 .32.3.3 車輪外傾角 .32.3.4 前束 .32.4 1090 型汽車前橋結(jié)構(gòu)型式的選擇 .32.4.1 前梁 .42.4.2 主銷 .42.4.3 轉(zhuǎn)向節(jié) .42.4.4 轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂 .42.4.5 轉(zhuǎn)向橫拉桿 .42.4.6 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承 52.4.7 主銷上、下軸承 .52.4.8 輪轂軸承 .52.4.9 左、右輪胎螺栓 .5第 3 章 從動(dòng)橋主要零件尺寸的確定 .6第 4 章 轉(zhuǎn)向橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算 .74.1 從動(dòng)橋前梁應(yīng)力的計(jì)算 74.1.1 在制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 .74.1.2 在最大側(cè)向力（側(cè)滑）工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 .104.2 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 124.2.1 在制動(dòng)工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 134.2.2 在汽車側(cè)滑工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算 .144.3 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 144.3.1 在制動(dòng)工況下下的應(yīng)力計(jì)算 .144.3.2 在側(cè)滑工況下下的應(yīng)力計(jì)算 .174.4 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算 184.4.1 推力軸承的計(jì)算 .184.4.2 轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計(jì)算 .20結(jié)論 .21致謝 .22參考文獻(xiàn) .23I摘 要前橋是汽車的重要組成部分，中型貨車的前橋?yàn)榉菙嚅_(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋。前橋?qū)ω涇嚨霓D(zhuǎn)向功能和行駛穩(wěn)定性有很重要的影響。在貨車前橋的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)型式、車輪定位參數(shù)和強(qiáng)度占有十分重要的地位。本文通過(guò)分析各種類型前橋的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，以目前市場(chǎng)上的成熟車型為基礎(chǔ)，進(jìn)行 1090 型汽車的前橋設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中首先提出適用該車型的前橋結(jié)構(gòu)型式，然后進(jìn)行其主要零件的尺寸計(jì)算，最后計(jì)算其主要零件工作應(yīng)力主要是計(jì)算前梁、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在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的工作應(yīng)力。設(shè)計(jì)出既滿足強(qiáng)度要求，又有良好轉(zhuǎn)向性能、直線行駛穩(wěn)定性和自動(dòng)回正功能的前橋總成。關(guān)鍵詞：前橋 1090 型汽車 貨車 主銷 武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)IIAbstractThe front axle is one of the most important parts of the automobile. The front axle of the medium gravity truck is a disconnected steering followed axle. It makes an important effect on the performance of the steering and the stability. In the design and development of the front axle, the structure, the alignment and the intensity has been a very important task. The article introduces the design of the front axle on the 1090 truck through analyzing the structure and performance all types of trucks and based on the popular vehicles in the market. In the design, it’s introduced that the structure of the front axle available for that kind of vehicle in the first. Then the calculation about the size of the main accessory is carried on. Finally computing the working stress of them, that is computing the working stress of I-beam configuration, steering knuckle, steering pin, the bearings of on the top and bottom of the steering pin, the push bearings and the push shims etc. The front axle assembly meets the strength requirement, but also have good performance on the steering, steering stability and the automatic function of returning back .Key word: Front axle, 1090 truck, truck，steering pin1第 1 章 緒論1.1 汽車轉(zhuǎn)向橋的功用及分類一般載貨汽車采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后橋驅(qū)動(dòng)的布置型式，故其前橋?yàn)閺膭?dòng)橋。從動(dòng)橋即非驅(qū)動(dòng)橋，又稱為從動(dòng)車軸。它通過(guò)懸架與車架或承載式車身相聯(lián)。其兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪。用以在車架或承載式車身與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力，除此之外還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。根據(jù)前輪的作用不同，前橋可分為轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋兩種。載貨汽車前輪為從動(dòng)輪，故前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向從動(dòng)橋；越野汽車和前驅(qū)小轎車的前輪有轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)功能，故稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同，前橋又可分為非斷開(kāi)式和斷開(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)輪上的剛性整體橫梁；與獨(dú)立懸架相匹配的斷開(kāi)式從動(dòng)橋采用的是活動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。前橋除了承受載荷，傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力，承受和傳遞制動(dòng)力矩之外，還利用車橋上的轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪可以偏轉(zhuǎn)一定角度，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。另外還利用車輪定位參數(shù)，保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動(dòng)回正功能。1.2 目前汽車轉(zhuǎn)向橋的研究現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)關(guān)于汽車轉(zhuǎn)向橋的技術(shù)研究現(xiàn)狀是：中、輕型貨車的轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)在市場(chǎng)上已成為通用的成熟的技術(shù)，也有非常完備的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的零部件產(chǎn)品，因此短期內(nèi)不會(huì)有較大的技術(shù)革新；重型貨車由于其載重量的因素，需要更好的轉(zhuǎn)向性能和更穩(wěn)定的行駛能力，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 1090 型汽車或類似噸位的汽車前橋設(shè)計(jì)時(shí)，都是參考幾款最成熟的產(chǎn)品（如 EQ1090E、EQ1092、EQ1098、EQ140、CA1090 等） ，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。1.3 轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容、計(jì)算方法和預(yù)期目標(biāo)設(shè)計(jì)汽車轉(zhuǎn)向橋時(shí)，首先要根據(jù)市場(chǎng)通用的技術(shù)和零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，根據(jù)已知條件確定主要零件尺寸，然后對(duì)各主要零件進(jìn)行極限工況下的強(qiáng)度計(jì)算，并繪制總裝配圖和主要零件圖。轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)中的主要性能計(jì)算方法是：在初步確定主要零件尺寸之后，計(jì)算其主要零件工作應(yīng)力主要是計(jì)算前梁、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在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的工作應(yīng)力。對(duì)該設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)主要是：在滿足強(qiáng)度要求的前提下，盡量減小總成質(zhì)量，保證轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，并且要操縱輕便，保證各零件耐磨、加工方便，盡量減小生產(chǎn)成本。武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2第 2 章 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式的選擇2.1 對(duì)從動(dòng)橋的要求（1）從動(dòng)橋應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。要使汽車在行駛過(guò)程中遇到最嚴(yán)重的受力情況時(shí)不被破壞，從動(dòng)橋必須可靠地承受車輪和車架之間的作用力。（2）保證主銷和轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度，使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨耗。從動(dòng)橋必須有足夠的剛度使轉(zhuǎn)向輪的定位角度保持不變。（3）轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)與前軸之間的摩擦力應(yīng)盡可能小，以保證轉(zhuǎn)向的輕便性，并有足夠的耐磨性。（4）轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)盡可能小，防止汽車在行駛時(shí)轉(zhuǎn)向車輪繞主銷不斷擺動(dòng)，保證汽車的正常行駛。（5）非懸掛質(zhì)量應(yīng)盡可能小，保證懸架受到的沖擊載荷小，提高汽車平均行駛速度。2.2 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式各種車型的非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)組成基本相同，它主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂、轉(zhuǎn)向橫拉桿等組成。其中針對(duì)不同的車型，前梁的結(jié)構(gòu)略有不同。按這些零件的形狀，從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)可分為：（1）工字形斷面前軸，夾叉形轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷固定在前軸兩端的拳部里。這種前軸在中型以上的貨車上應(yīng)用最廣泛。它抗彎強(qiáng)度大，形狀易于滿足總布置要求，但制造時(shí)需要大型鍛壓設(shè)備。這種前軸形狀有兩種：一種是中部下沉式，這是為了避免前軸與發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼干涉；另一種是直式，但在布置上要考慮干涉，鋼板彈簧也要布置在車架外側(cè)。（2）工字形斷面前軸兩端制成夾叉形，主銷固定在轉(zhuǎn)向節(jié)里。這種前軸工藝復(fù)雜，目前很少見(jiàn)了。（3）圓管形斷面前軸，兩端焊有拳形主銷支座和鋼板彈簧座。它是一種組合式的結(jié)構(gòu)，由無(wú)縫鋼管的中間部分和模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種結(jié)構(gòu)適用于小批量生產(chǎn)，可省去大型模鍛設(shè)備。（4）方形斷面焊接前軸，兩端焊有拳形主銷支座。這種前軸由兩根槽形鋼焊成，垂直面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù)比較大，但焊縫多，在沖擊載荷下，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因而使用不可靠，應(yīng)用較少。2.3 前輪定位參數(shù)為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動(dòng)回正的性能，轉(zhuǎn)向橋的主銷在汽車縱向和橫向平面內(nèi)都有一定傾角。在縱向平面內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個(gè) 角，稱為主?銷后傾角。在橫向平面內(nèi)主銷上部向內(nèi)傾斜一個(gè) 角，稱為主銷內(nèi)傾角。此外除了上述參數(shù)外，還有?車輪外傾角和前束， 。武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)32.3.1 主銷后傾角主銷后傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽車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)車輪作用著一阻礙其側(cè)滑的側(cè)向反力，使車輪產(chǎn)生繞主銷旋轉(zhuǎn)的回正力矩，從而保證汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱為穩(wěn)定力矩。力矩也不宜過(guò)大，否則在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在轉(zhuǎn)向盤(pán)上施加更大的力，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向沉重。主銷后傾角通常在 3°以內(nèi)。但選用子午線輪胎時(shí)，由于輪胎拖距較小，則需選用較大的主銷后傾角。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給定的主銷后傾角為 2°30′。2.3.2 主銷內(nèi)傾角主銷內(nèi)傾也是為了保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷內(nèi)傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)至車輪中心平面的距離即主銷偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)需加在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到轉(zhuǎn)向盤(pán)上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)，所存儲(chǔ)的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，保證汽車作直線行駛。主銷內(nèi)傾角一般 5°～8°；主銷偏移距一般為 30～40mm。但主銷內(nèi)傾角不宜過(guò)大，即主銷偏移距不宜過(guò)小，否則在轉(zhuǎn)向過(guò)程中車輪繞主銷偏轉(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)向變的很沉重。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給定的主銷內(nèi)傾角為 6°。2.3.3 車輪外傾角車輪外傾指轉(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 ，稱為?車輪外傾角。此 角約為 0.5°～1.5°，一般 為 1°左右。它可以避免汽車重載時(shí)車輪產(chǎn)生負(fù)外傾??即內(nèi)傾，同時(shí)車輪外傾也與拱形路面相適應(yīng)。由于車輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，縮小了主銷偏移距，從而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給定的車輪外傾角為 1°。2.3.4 前束前束的作用是為了消除汽車在行駛中因車輪外傾導(dǎo)致的車輪前端向外張開(kāi)的不利影響（具有外傾角的車輪在滾動(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車向前行駛時(shí)，左、右兩前輪的前端會(huì)向外張開(kāi)） ，為此在車輪安裝時(shí)，可使汽車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，以使前輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向向著正前方。前束值即（B-A） ，一般汽車約為 3～5 毫米，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。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給定的前束為 8～12 mm。2.4 1090 型汽車前橋結(jié)構(gòu)型式的選擇本次設(shè)計(jì)題目為《1090 型汽車前橋設(shè)計(jì)》 ，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給出的要求和參數(shù)，該車型屬于滿載武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4質(zhì)量為 9 噸的中型載貨汽車。目前市場(chǎng)上同類型或噸位相近的車型有很多，因此從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)與參數(shù)可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和同類產(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行初選。本設(shè)計(jì)選用 2.2 中所述的第一種結(jié)構(gòu)型式。2.4.1 前梁前梁是非斷開(kāi)式從動(dòng)橋的最主要零件，由中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。其兩端各有一呈拳形的加粗部分作為安裝主銷的前梁拳部。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，以便降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝位置，從而降低汽車傳動(dòng)系的安裝高度并減小傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸間的夾角；為提高 前梁的抗扭強(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，則采用上述兩種斷面逐漸過(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支承面。2.4.2 主銷主銷的結(jié)構(gòu)型式，一般載貨汽車常用實(shí)心或空心圓柱形，本設(shè)計(jì)采用空心主銷，作成空心的目的主要是有利于潤(rùn)滑。主銷中部要銑凹槽，與鍥銷配合防止主銷轉(zhuǎn)動(dòng)。主銷兩端均有端蓋，防止污泥侵入，并可安裝黃油嘴。2.4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)由中碳鋼或中碳合金鋼如 40、35Cr、40Cr、40CrNi 鋼等用模鍛加工制成。從裝配關(guān)系上看，轉(zhuǎn)向節(jié)要支承前輪轂，使輪轂?zāi)芟鄬?duì)主銷作轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)主銷與前梁拳部聯(lián)接，通過(guò)止推軸承和減磨墊圈承受汽車前軸上的質(zhì)量。轉(zhuǎn)向節(jié)指軸用兩個(gè)圓錐滾子軸承支持輪轂。另外為了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中零件的應(yīng)力，應(yīng)使車輪中心線盡可能接近主銷中心線，即使車輪中心線距離內(nèi)側(cè)大軸承較近。為保證汽車行駛安全，轉(zhuǎn)向節(jié)指銷直徑應(yīng)按側(cè)滑載荷校核強(qiáng)度。同時(shí)為避免應(yīng)力集中，指軸根部的圓角半徑應(yīng)較大，并應(yīng)光滑過(guò)渡。因軸承內(nèi)圈圓角半徑較小，故內(nèi)軸承的內(nèi)側(cè)均有一隔圈，隔圈厚度與內(nèi)倒角應(yīng)使指軸根部圓角得到可靠保護(hù)。在隔圈內(nèi)側(cè)用毛氈油封防止黃油滲入制動(dòng)鼓內(nèi)。此外還有薄鋼片沖壓的擋油圈。2.4.4 轉(zhuǎn)向節(jié)臂、轉(zhuǎn)向梯形臂由中碳鋼或中碳合金鋼如 40、35Cr、40Cr、40CrNi 鋼等用模鍛加工而成，且采用沿其長(zhǎng)度變化的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強(qiáng)度與剛度。2.4.5 轉(zhuǎn)向橫拉桿選用剛性好、質(zhì)量小的 20 鋼、30 鋼、35 鋼的無(wú)縫鋼管制造，其兩端的球形鉸接作為單獨(dú)組件，組裝好以后以組件客體上的螺紋旋到桿的兩端端部，使橫拉桿的桿長(zhǎng)可調(diào)，以便用于調(diào)節(jié)前束。球形鉸接的球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如 12CrNi3A、20CrNi、20CrMnTi 制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火，滲碳層深 1.5～3.0mm,表面硬度 56～63HRC。允許采用 40 或 45 中碳鋼制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過(guò)渡圓角處用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體采用 35 鋼或 40 鋼制造。為了提高球頭和襯墊工作表面的武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝；亦采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。后者在制造過(guò)程中可滲入專門(mén)的成分（例如尼龍-二硫化鉬） ，對(duì)這類襯墊可免去潤(rùn)滑。2.4.6 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承承受作用于汽車前梁上的重力。為減小摩擦使轉(zhuǎn)向輕便。本設(shè)計(jì)中拳部上方采用減磨墊圈，由鋼墊片于耐磨銅墊片（含粉末的多孔紫銅）組成，這種結(jié)構(gòu)制造容易、成本低，但摩擦阻力大、轉(zhuǎn)向沉重、壽命較短。拳部下放采用推力球軸承，這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向輕便。2.4.7 主銷上、下軸承承受較大的徑向力，采用滑動(dòng)軸承（即壓入轉(zhuǎn)向節(jié)上、下孔中的襯套） 。2.4.8 輪轂軸承由兩個(gè)圓錐滾子軸承組成，這種軸承的支承剛度較大，可承受較大負(fù)荷。2.4.9 左、右輪胎螺栓為了防松，左側(cè)選用左旋，右側(cè)用右旋。武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6第 3 章 從動(dòng)橋主要零件尺寸的確定從動(dòng)橋采用的是工字型斷面的前梁，這種結(jié)構(gòu)可保證其質(zhì)量最小而在垂向平面內(nèi)的剛度大、強(qiáng)度高。工字型斷面的垂向彎曲截面系數(shù) 和水平彎曲截面系數(shù) 可近似取為vWhW（3-205.ha????1）式中：a——工字型斷面的中部尺寸，mm。在設(shè)計(jì)中為了預(yù)選前梁在板簧座處的彎曲截面系數(shù) ，可采用經(jīng)統(tǒng)計(jì)取得的經(jīng)驗(yàn)公式：vW（3-/20vml?2）式中： ——作用于該前梁上的簧上質(zhì)量，可客觀 ；mkg——車輪中線至板簧座中線間的距離， ；l c2200——系數(shù)， 2kgcm?A根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)給出的初始參數(shù)：簧上質(zhì)量 ，前輪輪距 和初選的板簧3158mkg?180Bm?座中心距 ，可得出：851s?2180479.l??根據(jù)式（3.2） ，求得： 35./20vW?3368.cm?又根據(jù)式（3.1） ， ，20va可得出， 15.此時(shí)，參照 EQ1090E 型汽車的技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所給的前梁載荷明顯較大，因此應(yīng)該無(wú)法滿足前梁在極限工況下的許用應(yīng)力要求。此時(shí)取15.am?。20另外，其它主要尺寸有：前梁工字型斷面高度取 ，約等于前132m梁拳部的高度。主銷直徑取 ，主銷上下滑動(dòng)軸承（即壓入轉(zhuǎn)向節(jié)上45m下孔中的襯套）的長(zhǎng)度取 和 。前梁工字形斷面的尺寸關(guān)系如70圖 1。武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7圖 3.1 工字形斷面的尺寸第 4 章 轉(zhuǎn)向橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算從動(dòng)橋強(qiáng)度計(jì)算的目的是要確定從動(dòng)橋的主要零件的適宜尺寸，即要滿足強(qiáng)度要求和使用壽命要求，又要使部件重量盡可能減輕。計(jì)算其主要零件工作應(yīng)力主要是計(jì)算前梁、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在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的工作應(yīng)力。 首先要繪制計(jì)算用簡(jiǎn)圖。繪制簡(jiǎn)圖時(shí)可忽略車輪定位的定位角，即認(rèn)為主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角及車輪外傾角均為零，而左右轉(zhuǎn)向節(jié)軸線重合且與主銷軸線位于同一側(cè)向垂直平面內(nèi)，如圖 2 所示。圖 4.1.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（a）制動(dòng)工況下的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖；（b）側(cè)滑工況下的彎矩圖4.1 從動(dòng)橋前梁應(yīng)力的計(jì)算4.1.1 在制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算制動(dòng)尤其是緊急制動(dòng)是從動(dòng)橋最嚴(yán)重的工況之一。此時(shí)前軸的垂直載荷增大，水平彎曲力矩達(dá)到武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8最大值，同時(shí)還存在巨大的制動(dòng)扭轉(zhuǎn)力矩。制動(dòng)時(shí)前輪承受的制動(dòng)力 和垂向力 傳給前梁，使前梁承受的轉(zhuǎn)矩和彎矩。P?1Z考慮到制動(dòng)時(shí)汽車質(zhì)量向前轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)移，則前輪所承受的地面垂向反力為（4-'12Gm?3）式中， ——汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷，N；1G——汽車制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)。'm由 ， ，求得：134589.??'1.3?589.132Z?06.N前輪所承受制動(dòng)力為（4.4）式中，1P???——輪胎與路面的附著系數(shù)。?由 ，求得:0.8?2016.58P???093.2N?由 和 對(duì)前梁引起的垂向彎矩 和水平方向的彎矩 在兩鋼板彈簧座之間達(dá)最大值，分別1ZP? vMh為（4-121()()2vwwBsZgl???5）（4-21hsPl??6）式中， 、 、 ——見(jiàn)式 3 和式 4 下的說(shuō)明；1G'm?——見(jiàn)圖 4.1，為輪胎中心線至至板簧座中線間的距離，mm；2l——車輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）的重力，N；wg——前輪輪距，mm；B——前梁上兩鋼板彈簧座中線間的距離，mm。s武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9由 ， ， ， ，求得：1206.5ZN?609.85wgN??180Bm?851s?(26.)2vM??9.410?A8513h?67.Nm?制動(dòng)力 還使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩 ：P? T（4-rTP??7）式中， ——輪胎的滾動(dòng)半徑，mm。r由于設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中規(guī)定了輪胎規(guī)格為 9.00-20in，則輪胎斷面寬為 ，輪輞直92.548.6m??徑為 ，若選用輪胎高寬比為 75，則輪胎斷面高為 ，輪胎20.548m?? 071直徑為 。此時(shí)取 ，則求得：17251?425rm?16093.T?8N?A圖 2（a）給出了前梁在汽車制動(dòng)工況下的彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖。前梁在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面出的彎曲應(yīng)力 和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 （單位均為 MPa）分別為w??（4-max(/)KvhwTMWJ????????8）式中， ， ， ——見(jiàn)式 5~式 7， ；vMhTNA， ——見(jiàn)式 1， ；W3——前梁在危險(xiǎn)斷面處的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)， ；T 3m——前梁橫斷面的最大厚度，mm；max?——前梁橫斷面的極慣性矩，對(duì)工字形斷面：KJ武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10（4-30.4KJh???9）——工字形斷面矩形元素的長(zhǎng)邊長(zhǎng)，mm；h——工字形斷面矩形元素的短邊長(zhǎng)，mm。?由 ，根據(jù)式 1 可得：20am?353201.60vWm??45.h再根據(jù)式 5 和式 6 的計(jì)算結(jié)果，可得： 66559.107.4w????23MPa如圖 2，根據(jù)工字形截面的尺寸參數(shù)，可得： 330.4810.492KJ????6.m由式 7 和式 8 的計(jì)算結(jié)果，有 6.8104.3(4/2)MPa????前梁采用 45 鋼制造，硬度為 241～285HB。前梁應(yīng)力的許用值為 ；??30wPa??。??150MPa??根據(jù)式 8 的計(jì)算結(jié)果可知： ， 。因此在制動(dòng)工況下前梁應(yīng)力滿足強(qiáng)度要求。??w???4.1.2 在最大側(cè)向力（側(cè)滑）工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算在汽車承受最大側(cè)向力時(shí)無(wú)縱向力作用，左、右前輪承受的地面垂向反力 、 和側(cè)向反力1LZR、 各不相等，前輪的地面反力（單位均為 N）分別為1LYR（4-112gLhGZB?????????10）（4-112gRh???????武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1111）（4-112gLhGYB?????????12）（4-112gRh???????13）式中， ——汽車停于水平路面時(shí)的前橋軸荷，N；1G——汽車前輪輪距，mm；B——汽車質(zhì)心高度，mm；gh——輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)，取 。1?1.0??式中“+” 、 “-”號(hào)的取舍：當(dāng) 、 向左作用時(shí)取向右作用時(shí)（如圖 2 所示）取上面的符號(hào)。1LYR取 ，可求得：850ghm?13589.28501LZ??????????38.0N?1194.2R?11308.LYZN??94R求側(cè)滑時(shí)左、右鋼板彈簧對(duì)前梁的垂向作用力（N）為（4-??' '11' '0.5/LgrRTGhs????????14）式中， ——汽車滿載時(shí)車廂分配給前橋的垂向總載荷，N； '1G——板簧座上表面的離地高度，mm；'r， ， ——見(jiàn)式 13 下的說(shuō)明；1?gh——兩板簧座中心間的距離，mm。s武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12由于 1090 型汽車滿載時(shí)車廂承重為 4 噸，因此 。又 ， ，'13Gkg?'325rm?81s可求得： ??10.539.85.80/1LT?????26N11.532/R?59??汽車側(cè)滑時(shí)左、右前輪輪轂內(nèi)、外軸承的徑向支承立（單位為 N）分別為（4-111rLLLbSYZa?15）(4-16)211rLLLab??(4-17)1rRRRSYZ?（4-211ra18）式中， ——輪胎的滾動(dòng)半徑，mm；r—— ， 至車輪中線的距離，mm；a1LSR—— ， 至車輪中線的距離，mm。b2將由式 10～式 13 求得的 ， ， ， 代如入式 15～式 18，即可求得左、右前輪輪轂內(nèi)1LZR1LYR軸承對(duì)輪轂的徑向支承力 、 和外軸軸承對(duì)輪轂的徑向支承力 、 ，這樣也就求出了輪轂S 2LSR軸承對(duì)輪軸的徑向支承反力。 14259038.38.9015L?????5140N??2S?14.94.0.5R ??1590358N????根據(jù)這些力及前梁在鋼板彈簧座處的垂向力 、 ，可繪出前梁與輪軸在汽車側(cè)滑時(shí)的垂向受1LTR力彎矩圖（見(jiàn)圖 2（b） ） 。由彎矩圖可見(jiàn)，前梁的最大彎矩發(fā)生在汽車側(cè)滑方向一側(cè)拳部的主銷孔處（Ⅰ-Ⅰ剖面處） ；而另一側(cè)則在鋼板彈簧座處（Ⅱ-Ⅱ剖面處） ，可由下式直接求出：武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13（4-12LrRMZlY???????19）式中， ——彎矩， ；MNmA——主銷到車輪中心的距離，mm；1l， ——左、右前輪承受地面的垂向反力，N；LZR， ——左、右前輪承受地面的側(cè)向反力，N。1Y取 ，根據(jù)式 10～式 13 的計(jì)算結(jié)果，求得：0lm? 6308.1308.4259.710MNm????????A94759? ?4.2 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算如圖 4.2 所示，轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面處于軸徑為 的輪軸根部，即Ⅲ-Ⅲ剖面處。1d圖 4.2 轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的計(jì)算用圖4.2.1 在制動(dòng)工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算轉(zhuǎn)向節(jié)在Ⅲ-Ⅲ剖面處的軸徑僅受垂向彎矩 和水平方向的彎矩 而不受轉(zhuǎn)矩，因制動(dòng)力矩不vMh經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞，而直接由制動(dòng)底板傳給在轉(zhuǎn)向節(jié)上的安裝平面。這時(shí)可按式式 5 和式 6 計(jì)算其武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)14及 ，但需以 代替該兩式中的 ，即vMh3l2l（4-13()vwMZgl??20）（4-13hl?21）式中， ——前輪所承受的地面垂向反力，N，見(jiàn)式 3；1Z——輪胎與路面的附著系數(shù)；?——見(jiàn)式 6 下的說(shuō)明；wg——見(jiàn)圖 3，即輪胎中心線至Ⅲ-Ⅲ剖面間的距離。3l取 ， ，可求得：45m?0.8?5(2016.58)4.710vMNm????A2hⅢ-Ⅲ剖面處的合成彎曲應(yīng)力 為w?（4-22310.vhvhMWd??22）式中， ——轉(zhuǎn)向節(jié)輪軸根部軸徑，mm，見(jiàn)圖 3；1d取 ，求得：60m?2538.7102.6wMPa?????上式的許用應(yīng)力為 ，顯然 ，滿足強(qiáng)度要求。??50MPa??w??轉(zhuǎn)向節(jié)采用 45 鋼制造，心部硬度 241～285HB，高頻淬火后表面硬度 57～65HRC，硬化層深1.5～2.0mm。輪軸根部的圓角滾壓處理。4.2.2 在汽車側(cè)滑工況下的轉(zhuǎn)向節(jié)應(yīng)力計(jì)算在汽車側(cè)滑時(shí)，左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面Ⅲ-Ⅲ處的彎矩是不等的，可分別按下式求得：武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)15（4-13LLrRRMZlY???????-23）根據(jù)式 10～式 13 的計(jì)算結(jié)果，可求得： 7308.(452)1.0L Nm??????- A59.RM? ?左右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力為（4-310LLWRRMd??????????--24）根據(jù)式 23 的計(jì)算結(jié)果，求得： ??731.059.6WL wMPa??????34.2.4R因此，轉(zhuǎn)向節(jié)在側(cè)滑工況下滿足強(qiáng)度要求。4.3 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算在制動(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 ， 的兩點(diǎn)處，cd在側(cè)向平面（圖 3（b） ）和縱向平面（圖 3（c） ）內(nèi)，對(duì)主銷作用有垂直其軸線方向的力。4.3.1 在制動(dòng)工況下下的應(yīng)力計(jì)算地面對(duì)前輪的垂向支承反力 所引起的力矩 ，由位于通過(guò)主銷軸線的側(cè)向平面內(nèi)并在轉(zhuǎn)向節(jié)1Z1Zl上、下襯套中點(diǎn)處垂直地作用于主銷的力 所形成的力偶矩 所平衡（圖 3（b） ） ，故有：MQ()MZQcd?（4-1()Zlcd??25）式中： ——見(jiàn)式 3。1Z武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16取 ， ，可求得：10cm?10d2016.597.3MZQN????制動(dòng)力矩 由位于縱向平面內(nèi)并作用于主銷的力 所形成的力偶矩 所平衡（見(jiàn)圖rP? MQ? ()MQcd??3（c） ） ，故有（4-()rMPcd???26）根據(jù)式 4 的計(jì)算結(jié)果有 416093.245.10MQN?????而作用于主銷的制動(dòng)力 則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力 、 所平衡（見(jiàn)P uQ?l圖 3（c） ） ，且有（4-()udc????27）（4-()lPQcd??28）求得： 16093.2849.7u N?????63lQ由轉(zhuǎn)向橋俯視圖（圖 3（d） ）可知，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力 N 為（4-15PlN??29）取 ，求得：510lm?16093.216093.2NN???力 N 位于側(cè)向平面內(nèi)且與輪軸中心線的垂直距離 ，如將 N 的著力點(diǎn)移至主銷中心線與輪軸中心4l線交點(diǎn)處，則需對(duì)主銷作用一側(cè)向力矩 （見(jiàn)圖 3（b） ） 。力矩 由位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷4l 4l武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17的力偶矩 所平衡，故有()MNQcd?（4-4()MNlQcd??30）取 ，求得：410lm?16093.2763.4MNN????而力 N 則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力 ， 所平衡，且有uQl（4-()NudQc31）（4-()Nlcd??32）求得： 16093.2849.7NuQN????63l由圖 3（b）可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷的合力 和在下襯套的中點(diǎn)作用于主銷的uQ合力 分別為lQ（4-????22uMZNuMuQ?????33）（4-22lZNl lQ??34）根據(jù)式 25～式 32 的計(jì)算結(jié)果，求得： ????224957.36.489.73.1089.7uQ??????42.10N????22463.l4.武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18由以上兩式可見(jiàn)，在汽車制動(dòng)工況下，主銷的最大載荷發(fā)生在轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套的中點(diǎn)處，其值為由式 34 計(jì)算所得的 。416.50lQN??4.3.2 在側(cè)滑工況下下的應(yīng)力計(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)主銷的力 是不相等的，它們可MZQ分別按下式求出：（4-1()/(MZLLrRRQlYcd??????35）式中， ， ——汽車左、右前輪承受的地面垂向反作用力，N；1LZR——輪胎中心線至主銷軸線的距離，mm；l——輪胎的滾動(dòng)半徑，mm；r， ——左、右前輪承受的地面?zhèn)认蚍戳?，N；1LYR， ——見(jiàn)圖 3；cd根據(jù)式 10～式 13 的計(jì)算結(jié)果，求得： (08.1308.425)/(10)MZLQ?????4.6N??(9.)/()MZR?230?取 ， ， 中最大的作為主銷的計(jì)算載荷 ，顯然此時(shí) 最大， =lQZLR jQMZLjQ。計(jì)算主銷在前梁拳部下端面處的彎曲應(yīng)力 和剪切應(yīng)力 。4.610MZLN??? w?s?（4-30.1jwhd??36）（4-204jsQd??37）式中， ——主銷直徑，mm；0d武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)19——轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離，見(jiàn)圖 3（a） ，mmh取 ， ，求得：46m?045d43.6102.5wMPa????42.8.9s??主銷許用應(yīng)力為 ；許用剪切應(yīng)力為 。顯然 ，??50wMPa????10sPa????w??，滿足強(qiáng)度要求。??s??主銷采用 20Cr 制造，滲碳淬火，滲碳層深 1.0～1.4 毫米，硬度 HRC58～64。轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力 為c?（4-0jcQld?38）式中， ——襯套長(zhǎng)，mm；l——計(jì)算載荷，取 ， ， 中最大值，N；jQlMZLR——主銷直徑，mm，見(jiàn)圖 3（a） 。0d取 ，求得：7lm? 4.610.75cMPa???轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的許用應(yīng)力為 ，顯然， ，滿足強(qiáng)度要求。??cPa??c??在靜載荷下，式 38 的計(jì)算載荷?。?-11/()/()2jMZGQldld????39）式中， ， ， ， ， ， ——見(jiàn)式 25 及式 3 及其下的說(shuō)明及圖 3。MZQ1lcd1G求得： 589.10/()2jQ???74.6N???.505c cMPaPa????武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)20因此在靜載荷下襯套滿足強(qiáng)度要求。4.4 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算計(jì)算首先要確定推力軸承和止推墊片的當(dāng)量靜載荷。4.4.1 推力軸承的計(jì)算對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，根據(jù)推薦取汽車等速 、沿半徑 的圓周行駛的工況作為40/aukmh?50Rm?計(jì)算工況。如果汽車向右轉(zhuǎn)彎則其前外輪即前左輪的地面垂向反力 增大。1LZ由于汽車前橋的側(cè)滑條件為(4-21111aLRvPmYGg?????40）式中， ——前橋所受的側(cè)向力，N；1P——汽車滿載時(shí)的整車質(zhì)量分配給前橋的部分；m——汽車的轉(zhuǎn)彎半徑， ；Rm——汽車行駛速度， ；av/s——重力加速度， ；g2， ——地面給左、右前輪的側(cè)向反作用力，N；1LYR——輪胎與地面間的側(cè)向附著系數(shù)；?——汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷，N。1G由上式可得： 21avRg??將此式代入式 10，得（4-2112gaLhvGZB??????????????41）將上述計(jì)算工況的 、 等有關(guān)數(shù)據(jù)代入式 41，并設(shè) ，則有avR1/0.5ghB?武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)21111.25/0.6LZG?可近似地認(rèn)為推力軸承的軸向載荷 等于上述前外輪的地面垂向反力，即有aF（4-10.642）求得： 0.6253189.342.8aFN???鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對(duì)轉(zhuǎn)角不大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 進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載荷 為：0C0P（4-0)3.5(C??43）此時(shí)， 取系數(shù)為 0.4， ，則01942.8aPFN/3/0.2357.4CNk???通過(guò)查閱止推軸承的標(biāo)準(zhǔn)，可選用規(guī)格 51209 的止推軸承，由于其靜承載容量 ，滿足強(qiáng)083.CkN?度要求。4.4.2 轉(zhuǎn)向節(jié)止推墊片的計(jì)算轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套處由于采用青銅止推墊片，在汽車滿載情況下，止推墊片的靜載荷可取為 12aGF?這時(shí)止推墊片的擠壓應(yīng)力為（4-??24acDd???44）式中，d，D——止推墊片的內(nèi)、外徑。取 ， ，求得：48m?65??2431589./0.56c MPa??????由于通常 ，顯然 ，滿足強(qiáng)度要求。??30cMPa????c