汽車轉(zhuǎn)向橋橋設(shè)計(jì)說明書

1、<p>　　汽車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)說明書</p><p><b>　　任務(wù)書要求：</b></p><p>　　（1）了解汽車轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)，功能</p><p>　?。?）進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向橋的受力分析</p><p><b>　　（3）總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　

2、（4）畫出轉(zhuǎn)向節(jié)的零件圖</p><p>　　（5）畫出轉(zhuǎn)向橋的總裝圖</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　轉(zhuǎn)向橋是利用轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度以實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向，同時(shí)還承受和傳遞汽車與車架及車架之間的垂直載荷、 縱向力和側(cè)向力以及這些力形成的力矩。轉(zhuǎn)向橋通常位于汽車的前部，因此也常稱為前橋。</p>&

3、lt;p>　　各類汽車的轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)基本相同，主要有前軸（梁）、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷和輪轂</p><p>　　(1)前軸：由中碳鋼鍛造，采用抗彎性較好的工字形斷面。為了提高抗扭強(qiáng)度，接近兩端略呈方形。前軸中部下凹使發(fā)動(dòng)機(jī)的位置得以降低，進(jìn)而降低汽車質(zhì)心，擴(kuò)展駕駛員視野，減小傳動(dòng)軸與變速器輸出軸之間的夾角。下凹部分的兩端制有帶通孔的加寬平面，用以安裝鋼板彈簧。前軸兩端向上翹起，各有一個(gè)呈拳形的加粗部分，并制有通孔。

4、</p><p>　　(2)主銷：即插入前軸的主銷孔內(nèi)。為防止主銷在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，用帶有螺紋的楔形銷將其固定。 </p><p>　　(3)轉(zhuǎn)向節(jié)：轉(zhuǎn)向節(jié)上的兩耳制有銷孔，銷孔套裝在主銷伸出的兩端頭，使轉(zhuǎn)向節(jié)連同前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。為了限制前輪最大偏轉(zhuǎn)角，在前軸兩端還制有最大轉(zhuǎn)向角限位凸塊(或安裝限位螺釘)。 </p><p>　　轉(zhuǎn)向節(jié)的兩個(gè)銷孔，要求有

5、較高的同心度，以保證主銷的安裝精度和轉(zhuǎn)向靈活。為了減少磨損，在銷孔內(nèi)壓入青銅或尼龍襯套。襯套上開有潤滑油槽，由安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上的油嘴注入潤滑脂潤滑。為使轉(zhuǎn)向靈活輕便，還在轉(zhuǎn)向節(jié)下耳的上方與前軸之間裝有推力軸承11；在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與前軸之間，裝有調(diào)整墊片8，用以調(diào)整軸向間隙。 </p><p>　　左轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳裝有與轉(zhuǎn)向節(jié)臂9制成一體的凸緣，在下耳上裝有與轉(zhuǎn)向節(jié)下臂制成一體的凸緣。兩凸緣上均制有一矩形鍵與左轉(zhuǎn)向節(jié)上、

6、下耳處的鍵槽相配合，轉(zhuǎn)向節(jié)即通過矩形鍵及帶有鍵形套的雙頭螺栓與轉(zhuǎn)向節(jié)上下臂連接。 </p><p>　　(4)輪轂：輪轂通過內(nèi)外兩個(gè)滾錐軸承套裝在轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸上。軸承的松緊度可以由調(diào)整螺母調(diào)整，調(diào)好后的輪轂應(yīng)能正、反方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)而無明顯的擺動(dòng)。然后用鎖緊墊圈鎖緊。在鎖緊墊圈外端還裝有止推墊圈和鎖緊螺母，擰緊后應(yīng)把止推墊圈彎曲包住鎖緊螺母或用開口銷鎖住，以防自行松動(dòng)。 </p><p>　　輪

7、轂外端裝有沖壓的金屬端蓋，防止泥水或塵土浸入。輪轂內(nèi)側(cè)裝有油封 (有的油封裝在轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸的根部)，有的還裝有擋油盤。一旦油封失效，則外面的擋油盤仍可防止?jié)櫥M(jìn)入制動(dòng)器內(nèi)。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的是JY1061A型采用前置后輪驅(qū)動(dòng)的載貨汽車轉(zhuǎn)向橋，因此該轉(zhuǎn)向橋?yàn)閺膭?dòng)橋。從動(dòng)橋的功用：從動(dòng)橋也稱非驅(qū)動(dòng)橋，又稱從動(dòng)車軸。它通過懸架與車架（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（

8、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)</p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　?。?）保證有足夠的強(qiáng)度：以保證可靠的承受車輪與車架之間的作用力。</p><p>　?。?）保證有足夠的剛度：以使車輪定位參數(shù)不變。</p><p>　　（3）保證轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度：

9、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。</p><p>　　（4）轉(zhuǎn)向橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能?。阂詼p少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。</p><p>　　通過對CJ1061A型前橋的設(shè)計(jì)，可以加深我們的設(shè)計(jì)思想，即：</p><p>　　處理好設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和生產(chǎn)的可能性之間的關(guān)系；</p><p>　　協(xié)調(diào)好產(chǎn)品的繼承性和產(chǎn)品的“三化”之

10、間的關(guān)系。</p><p><b>　　2、結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇</b></p><p>　　JY1061A型汽車總布置整車參數(shù)見表1：</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　2.1、轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　本前橋采用非斷開式轉(zhuǎn)向橋</p&g

11、t;<p>　　2.2、選擇前橋結(jié)構(gòu)型式及參數(shù)</p><p>　　（1）前軸結(jié)構(gòu)形式：工字形斷面加叉形轉(zhuǎn)向節(jié)主銷固定在前軸兩端的拳部里。</p><p>　　（2）轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)型式：整體鍛造式。</p><p>　?。?）主銷結(jié)構(gòu)型式:圓柱實(shí)心主銷。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承結(jié)構(gòu)形式：止推滾柱軸承。</p&

12、gt;<p>　?。?）主銷軸承結(jié)構(gòu)形式：滾針軸承</p><p>　　（6）輪轂軸承結(jié)構(gòu)形式：單列向心球軸承</p><p><b>　　2.3、前輪定位角</b></p><p>　　本型前輪定位角選擇見 ‘表1’</p><p><b>　　二、轉(zhuǎn)向橋強(qiáng)度計(jì)算</b></p

13、><p><b>　　1、前軸強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　1.1、前軸受力簡圖</p><p><b>　　如圖1所示：</b></p><p>　　圖1 汽車向左側(cè)滑時(shí)前軸受力圖</p><p>　　1.2、前軸載荷計(jì)算</p><p>&

14、lt;b>　　?。┚o急制動(dòng)</b></p><p>　　工 汽車緊急制動(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，對后輪接地點(diǎn)取矩得</p><p>　　取路面附著糸數(shù)Ф=0.7</p><p>　　制動(dòng)時(shí)前軸軸載千質(zhì)量重新分配分配糸數(shù)m1===1.63</p><p>　　垂直反作用力：Z1l=

15、 Z1r==16891.6N</p><p>　　橫向反作用力：X1l=X1r= Ф=11824.1N</p><p><b>　?、ⅲ﹤?cè)滑</b></p><p>　　汽車側(cè)滑時(shí)，因橫向力的作用，汽車前橋左右車輪上的垂直載荷發(fā)生轉(zhuǎn)移。</p><p>　　（1）確定側(cè)向滑移附著糸數(shù)： </p><p

16、>　　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=G1Ф′</p><p>　　,為保證不橫向翻車，須使V滑<V翻，則有：，所以<，得到<=0.747，取=0.65</p><p>　　（2）對車輪接地點(diǎn)取矩</p><p><b>　　垂直反作用力：</b></p><

17、;p>　　Z==19360.5N</p><p><b>　　Z=1346.5N</b></p><p><b>　　橫向反作用力</b></p><p>　　Y1l=12584.3N</p><p>　　Y1r=875.2N</p><p><b>　　ⅲ）

18、越過不平路面</b></p><p>　　汽國越過不平路面時(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</p><p>　　取動(dòng)載荷糸數(shù)=2.5</p><p><b>　　N</b></p><p>　　載荷計(jì)算結(jié)果列表，如下表2：</p><p>　　表2

19、 單位 N</p><p>　　1.3、彎矩及扭矩計(jì)算</p><p>　?、龠x擇下述四個(gè)部位計(jì)版式其斷面的彎矩、扭矩</p><p>　?、?Ⅰ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

20、簧之間這段梁可不考慮受扭）</p><p>　?、?Ⅱ斷面位于鋼板彈簧座外側(cè)附近，此斷面內(nèi)就彎矩最大，而扭矩最小</p><p>　?、?Ⅲ斷面處的彎矩，扭矩均較大</p><p>　?、?Ⅳ斷面位于梁端，此斷面內(nèi)扭矩最大，而彎矩最小</p><p><b>　　各斷面示意圖如圖1</b></p><

21、p>　　各斷面的計(jì)算參數(shù)如下表3</p><p><b>　　表3</b></p><p>　?、诟鲾嗝鎻澟ぞ赜?jì)算如下</p><p><b>　?、。┚o急制動(dòng)</b></p><p>　　垂直面內(nèi)彎矩 M′=Z1li</p><p>　　水平面內(nèi)彎矩 M〝=Xli

22、</p><p>　　上式中Li對應(yīng)與Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ斷面分別帶入L1、L2、L3、L4</p><p>　　鋼板彈簧外側(cè)扭矩 Mn=X</p><p>　　上式中hi對應(yīng)與Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ斷面分別帶入h1、h2、h3、0。</p><p><b>　　ⅱ）側(cè)滑</b></p>

23、<p>　　左側(cè)各斷面垂直面內(nèi)彎矩 =Z1l-Y1l(rr-hi) </p><p>　　上式中Li,hi帶入值與緊急制動(dòng)時(shí)一致</p><p><b>　　ⅲ）越過不平路面</b></p><p>　　垂直面內(nèi)彎矩 Mˊ=Z1ˊLi</p><p>　　式中Li帶入與上面計(jì)算中一致</p>&

24、lt;p>　　彎扭矩計(jì)算結(jié)果如下表4</p><p>　　表4 單位 N</p><p><b>　　(4)斷面糸數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　<A>A工字形斷面前軸</p><

25、p><b>　　斷面簡圖</b></p><p>　　本汽車前軸簡化為換算斷面形狀后如圖3所示</p><p><b>　　圖3 前軸簡化圖</b></p><p><b>　　b)計(jì)算斷面糸數(shù)</b></p><p><b>　　i)Ⅰ-Ⅰ斷面</b&

26、gt;</p><p><b>　　如圖3所示</b></p><p>　　①垂直面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)</p><p>　　=37003.48N.mm</p><p>　?、谒矫鎯?nèi)抗彎斷面糸數(shù)</p><p><b>　?、ⅲ?-Ⅱ 斷面</b></p><

27、;p><b>　　換算斷面簡圖如圖4</b></p><p>　　圖4 II—II斷面計(jì)算簡圖</p><p>　　垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)</p><p>　?、?-Ⅱ斷面為上，下翼緣不等長的工字形斷面。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)。</p><p>　　形心軸Xc-Xc的坐標(biāo)：</p&

28、gt;<p><b>　　=</b></p><p><b>　　=30.796</b></p><p>　　該斷面對形心軸的慣性矩：</p><p>　　上翼面的抗彎斷面系數(shù)：</p><p>　　下翼面的抗彎斷面系數(shù)：</p><p>　　③水平面內(nèi)抗彎斷面

29、系數(shù)：</p><p><b>　　抗扭斷面系數(shù)</b></p><p><b>　　由經(jīng)驗(yàn)公式得</b></p><p>　　iii) Ⅲ-Ⅲ斷面</p><p>　　III-III斷面計(jì)算簡圖如圖5</p><p>　　如圖5 III-III斷面計(jì)算簡圖</p&

30、gt;<p>　　1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù)：</p><p><b>　　2）抗扭斷面系數(shù)：</b></p><p><b>　　iv) Ⅳ-Ⅳ斷面</b></p><p>　　1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：</p><p><b>　　2）抗扭斷面系數(shù)：&

31、lt;/b></p><p>　　v) 各斷面尺寸參數(shù)見表5：</p><p>　　表5 單位：</p><p>　　vi)斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表見表6 </p><p>　　表6

32、 單位： </p><p><b>　?。?）應(yīng)力計(jì)算</b></p><p><b>　　a)計(jì)算公式</b></p><p><b>　　i)汽車緊急制動(dòng)時(shí)</b></p><p>　　垂直面內(nèi)彎曲應(yīng)力 &

33、lt;/p><p>　　水平面內(nèi)彎曲應(yīng)力 </p><p>　　合成應(yīng)力 </p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：</b></p><p>　　在矩形長邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 </p><p>　　在矩形短邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 </p><p>　　工字形斷面中所產(chǎn)

34、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。對于上翼面長邊中點(diǎn)，其相當(dāng)應(yīng)力： </p><p><b>　　ii)汽車側(cè)滑時(shí)</b></p><p><b>　　垂直面彎曲應(yīng)力 </b></p><p>　　iii)汽車越過不平路面時(shí)</p><p><b>　　垂直面彎曲

35、應(yīng)力 </b></p><p>　　應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表： </p><p>　　表7 單位： </p><p>　?。?）JY1061 前軸材料的許用應(yīng)力</p><p>　　材料：30Cr 調(diào)質(zhì)硬度

36、 ： HB241—281 ：800—937</p><p>　　許用應(yīng)力： </p><p><b>　　2、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　作用力、、按表1-1取值</p><p>　　2.1、截面系數(shù)計(jì)算</p><p>　　取輪轂內(nèi)軸承根部處指軸

37、為計(jì)算斷面</p><p><b>　　2.2、彎矩計(jì)算</b></p><p>　　A緊急制動(dòng)時(shí) </p><p>　　B側(cè)滑時(shí) </p><p><b>　　C超越不平路面時(shí) </b></p><p>　

38、　計(jì)算用參數(shù)JY1061</p><p><b>　　， ， </b></p><p><b>　　2.3、應(yīng)力計(jì)算</b></p><p><b>　　A）緊急制動(dòng)時(shí)</b></p><p><b>　　B）側(cè)滑時(shí)</b></p><

39、;p><b>　　C）超越不平路面時(shí)</b></p><p>　　彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表8</p><p>　　表8 </p><p>　　2.4、轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核</p><p>　　材料 JY1061 40Gr</p><

40、;p>　　許用應(yīng)力 查YB6-71： </p><p><b>　　3、主銷強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　3.1、主銷作用力計(jì)算簡圖如圖6</p><p>　　如圖6 主銷作用力計(jì)算簡圖</p><p>　　主銷受力計(jì)算參數(shù)見表9</p><p><b>　　表

41、9</b></p><p><b>　　3.2、計(jì)算載荷</b></p><p>　　計(jì)算時(shí)，忽略主銷傾角的影響，并假定力的作用點(diǎn)位于主銷襯套中點(diǎn)。</p><p><b>　　A）、、按表1取值</b></p><p><b>　　B）汽車緊急制動(dòng)時(shí)</b><

42、;/p><p>　　力在主銷的支承反力和。</p><p>　　主銷受到和u的作用，力u由下式求得：</p><p>　　力在主銷的兩個(gè)支承上反作用力和</p><p>　　力u在主銷的兩個(gè)支承上反作用力和 </p><p>　　由制動(dòng)力矩的作用，在主銷的兩個(gè)支撐上產(chǎn)生反作用力和</p><p

43、>　　作用在主銷下端的 合力（圖14）</p><p><b>　　C)汽車側(cè)滑時(shí)</b></p><p>　　左主銷上支承的 反作用力</p><p>　　左主銷下支承的 反作用力</p><p>　　右主銷上支承的 反作用力 </p><p>　　右主銷下支承的 反作用力 </

44、p><p>　　D）汽車越過不平路面時(shí)</p><p>　　動(dòng)載荷在主銷上、下支承上產(chǎn)生的作用反力和。</p><p><b>　　3.3、彎矩計(jì)算</b></p><p>　　在緊急制動(dòng)和側(cè)滑時(shí)，主銷下支承的反作用力為最大，在越過不平路面時(shí)，因主銷下端的作用力臂大于上端，所以只需要計(jì)算主銷下支承處的彎矩（圖15）</

45、p><p><b>　　汽車緊急制動(dòng)時(shí)</b></p><p>　　=1816786.99N.mm</p><p><b>　　汽車側(cè)滑時(shí)</b></p><p>　　=1248525.04N.mm</p><p><b>　　汽車越過不平路面時(shí)</b>&l

46、t;/p><p>　　=2650.72N.mm</p><p>　?。?）抗彎斷面系數(shù)、剪切面積和主銷襯套擠壓面積的計(jì)算</p><p>　　A)主銷抗彎斷面系數(shù)</p><p>　　=2650.72mm3</p><p><b>　　B)主銷剪切面積</b></p><p>

47、　　=706.86mm2</p><p><b>　　主銷襯套擠壓面積</b></p><p><b>　　=1200mm2</b></p><p>　　D:主銷外徑，d：主銷內(nèi)徑</p><p><b>　　3.4應(yīng)力計(jì)算</b></p><p>　　

48、分別計(jì)算個(gè)工況下的彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、擠壓應(yīng)力見表10。</p><p><b>　　表10</b></p><p>　　載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表11：88</p><p>　　詳細(xì)D=W=G圖=紙：三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六</p><p>　　全 套 資 料 低 拾10快起</p>

49、<p>　　表11 主銷受力單位：N M單位： 其余量單位： </p><p>　　3.5、主銷材料及許用應(yīng)力</p><p><b>　　JY1061:</b></p><p>　　許用應(yīng)力 </p><p>　　按力作靜載荷計(jì)算

50、時(shí)，</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1、《汽車設(shè)計(jì)》 劉惟信 2001.7 清華大學(xué)出版社</p><p>　　2、《汽車車橋設(shè)計(jì)》 劉惟信 2004.4 清華大學(xué)出版社</p><p>　　3、CA1080,NJ130,BJ130前橋總成圖，零件圖。</p><