KD1080輕型載重貨車轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計(jì)說明書

目 錄 前言 .1 第一章 概述 .3 第二章 從動(dòng)橋的方案確定 .4 2.1 總述 .4 2.2 從動(dòng)橋設(shè)計(jì) .5 第三章 轉(zhuǎn)向系的方案確定 .6 3.1 概述 .6 3.2 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式及選擇 .6 3.3 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 .7 第四章 轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 .8 4.1 從動(dòng)橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算 .8 4.2 在最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 .8 4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 .10 4.4 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 .12 4.5 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的計(jì)算 .15 第五章 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算 .16 5.1 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)及參數(shù)確定 .17 5.2 轉(zhuǎn)向系計(jì)算載荷的確定 .19 5.3 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .20 第六章 轉(zhuǎn)向主要零件的強(qiáng)度計(jì)算 .26 結(jié)論 .28 參考文獻(xiàn) .29 致謝 .30 附錄 .31 KD1080 輕型載重貨車轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計(jì) 摘 要 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，是關(guān)于輕型載貨汽車的前橋及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本著力爭性能可靠，價(jià)優(yōu)，易造的設(shè)計(jì)構(gòu)想，同時(shí)也主要參照拖廠的同類車型，努力去改造，去創(chuàng)新。 轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋是通過懸架和車相連，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪，用以傳遞車架與車輪之間的各種力和力矩。汽車的轉(zhuǎn)向系是利用轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪可以偏轉(zhuǎn)一定角度以實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。汽車的轉(zhuǎn)向系是用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)，在行駛中起到重要作用。主要可分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系和電動(dòng)轉(zhuǎn)向系。其中電動(dòng)轉(zhuǎn)向系是未來汽車轉(zhuǎn)向系的發(fā)展方向。 綜合各種因素，本次設(shè)計(jì)采用采用轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)布置在前軸之后的整體式車橋和采用了正效率很高，操縱方便且使用壽命長的機(jī)械式循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。本次設(shè)計(jì)包括對(duì)轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式的選擇， 主要是計(jì) 算前 軸 、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的應(yīng)力 校核。還包括轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)選擇及其設(shè)計(jì)計(jì)算并對(duì)轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中水平有限，但希望能設(shè)計(jì)出一輛經(jīng)濟(jì)實(shí)用的輕型載貨汽車。 關(guān)鍵詞： 運(yùn)輸車，前橋，主銷，轉(zhuǎn)向軸 THE DESIGNS OF THE STEERING SYSTEM AND FRONT AXLE IN OWN UNLOAD AGRICULTURE TRUCK TO TRANSPORT OF KD1080 ABSTRACT In this graduated designs, my assignment is the light trucks front axle and steering system. I shall try my best to design my assignment,I want the light trucks capacity is secure and the price is low. It is also easy to make,at the same time,I refer to the light truck which made in YT factory.I want to improve and innovate it. Steering front axle connects the frame by suspension.Driven wheel are installed at the sides of the fore axle,which transmits kinds of forces and torques into the wheels. The steering knuckle link to the front axle causes the front wheels to turn to the right or left .The steering system enables the driver to guide the automobile or wheeled tractor down the road and turn ringht or left.It is very important for the truck.there are mannnual steering,power steering and electric power steering.The electric power steering system will be the direction in the future. In view of all the factors,I adopt the ladder-shaped organization assigns after the front axle and very efficient that can be handled easily and had long performance life steering box of the circulation ball type. The design includes selection of the structure of the fore axle but most calculate the streys inspection under the break and the second slide of front axle ,steering knuckle inserts, king pin and ball bearing, thrust bearing and stop last spacer. Still include choosing and designing aslo calculating and carrying on optimization design ladder-shapedly of steering. The level is limited in the design, but I hope to design a economical and practical agricultural light truck. KEY WORDS: transporter, the front axle, king pin, steering shaft 4 主要符號(hào)表 量的名稱 量的符號(hào) 單位 汽車前軸靜載荷 G1 N 汽車質(zhì)心高度 hg mm 轉(zhuǎn)向阻力矩 Mr N.mm 接觸應(yīng)力 MPa 前輪承受的制動(dòng)力 pN 前輪承受的垂直力 Z1 N 垂向彎矩 M N.mm 水平彎矩 Mh N.mm 車輪所受的重力 gwN 前輪輪距 B mm 兩鋼板彈簧座中心距 S mm 轉(zhuǎn)矩 T N.mm 輪胎的滾動(dòng)半徑 rr mm 地面垂向反力 Z N 地面?zhèn)认蚍戳?Y N 力偶矩 Q N.mm 軸承的軸向載荷 Fa N 軸承靜承載容量 Cr0 KN 5 軸承當(dāng)量靜載荷 P0 KN 轉(zhuǎn)向軸輸入功率 p1Kw 轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率 p2Kw 效率 導(dǎo)程角 0 rad 附著系數(shù) 前言 在目前金融危機(jī)的大環(huán)境下，伴隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，輕型貨運(yùn)汽車在國民生產(chǎn)中扮演著更重要的角色。 輕型載貨汽車各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于它的設(shè)計(jì)是依據(jù)以往理論知識(shí)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在滿足其功用的前提下來進(jìn)行的。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是用來保持或改變汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)，它在整體設(shè)計(jì)中亦有其重要地位，對(duì)轉(zhuǎn)向時(shí)車輪正確運(yùn)動(dòng)和汽車的安全行駛有重大影響，這就要求其工作可靠、操縱輕便。 在目前的設(shè)計(jì)和使用方面，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由機(jī)械式和動(dòng)力式兩類，由于動(dòng)力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能減輕駕駛員 的負(fù)擔(dān)，而且操作方便，所以到廣泛使用。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于造價(jià)低廉，而且能夠滿足輕型貨車等一大部分汽車的轉(zhuǎn)向需要，固也得到了廣泛的使用。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系由操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其重點(diǎn)是轉(zhuǎn)向器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)今國內(nèi)輕型汽車多才用整體式循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，整體式后置梯形。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，主要講述了前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的選擇設(shè)計(jì)和方案分析。對(duì)前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類和工作原理進(jìn)行了深入的對(duì)比和分析，選出最優(yōu)方 6 案來進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要組成部分轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，選擇合適的機(jī)構(gòu)和零件。 7 第一章 概述 從動(dòng)橋通過懸架與車架相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪，用以在車架與車輪之間傳遞鉛垂力、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，有些轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向。多軸汽車除前輪轉(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。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng)，越野汽車均為全輪驅(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，也可分為非斷開式與斷開式兩種。與非獨(dú)立懸架相匹配的非斷開式從動(dòng)橋是一根支承于左、右從動(dòng)車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)向主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián)。斷開式從動(dòng)橋與獨(dú)立懸架相匹配。 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。還有車輪外傾角及前束。 在汽車的設(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)向車輪的擺振，它是指汽車行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象，它將破壞汽車的正常行駛。轉(zhuǎn)向車輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類型。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)的固有頻率而與車輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會(huì)在較寬的車速范圍內(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)向車輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì)，例如車輪失衡、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) 8 上的干涉等，在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)下都會(huì)構(gòu)成周期性的擾動(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)向輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車速，共振范圍較窄 (3 5km/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。 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。 9 第二章 從動(dòng)橋的方案確定 2.1 從動(dòng)橋總體方案確定 轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷，注銷上下軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套，轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，輪轂等。 轉(zhuǎn)向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨(dú)立懸架相配合，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但性能比較好，多用于轎車等以載人為主的高級(jí)車輛。非斷開式又稱整體式，它與非獨(dú)立懸架配合。它的結(jié)構(gòu)簡單，承載能力大，這種形式再現(xiàn)在汽車上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開式從動(dòng)橋。 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 銷的前梁拳部；為提高其抗彎強(qiáng)度，其較長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)軸萬向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強(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兩種斷面逐漸過渡的形狀。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。 轉(zhuǎn)向節(jié)用中碳合金鋼模級(jí)成整體式結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)通過主銷與前梁的拳部相連，使前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)一定的角度使汽車轉(zhuǎn)向。為減小磨損，轉(zhuǎn)向節(jié)銷孔內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)壓入青銅襯套，襯套上的潤滑油槽在上 面端部是切通的，用裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上的油嘴注入潤滑脂潤滑，為使轉(zhuǎn)向輕便，在轉(zhuǎn)向節(jié)和前梁拳部設(shè)有圓錐推力滾子軸承。 主銷的幾種結(jié)構(gòu)型式如下圖所示，本次設(shè)計(jì)用 (a)。 10 （ a） (b) (c) (d) 圖 2-1 主銷結(jié)構(gòu)形式 （ 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，中間為錐體的主銷 (d)下部圓柱比上部細(xì)的主銷 車輪輪轂通過兩個(gè)圓錐滾子軸承支撐在轉(zhuǎn)向節(jié)外端的軸 頸上，軸承的松緊度可通過調(diào)整螺母進(jìn)行調(diào)整。輪轂外端用沖壓的金屬外罩罩住。輪轂內(nèi)側(cè)有油 封，以防潤滑油進(jìn)入制動(dòng)器內(nèi)。 11 第三章 轉(zhuǎn)向系的方案確定 3.1 轉(zhuǎn)向系整體方案確定 用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)即稱作汽車的轉(zhuǎn)向系。 轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中，常用機(jī)械式轉(zhuǎn)向系。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，經(jīng)過轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車裝有防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振裝置。還有一些汽車的專門裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并借助此機(jī)構(gòu) 來減輕駕駛員的手力，以降低駕駛員的勞累程度。 本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械式轉(zhuǎn)向器。 對(duì)轉(zhuǎn)向系的主要要求有： 一、操縱輕便。轉(zhuǎn)向時(shí)加在方向盤上的力對(duì)轎車不超過 200N，對(duì)輕型貨車不超過 360N,對(duì)中型貨車不超過 450N,方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少。 二、工作安全可靠。 三、在轉(zhuǎn)向后，方向盤有自動(dòng)回正能力，能保持汽車有穩(wěn)定的直線行駛能力。 四、在前輪受到?jīng)_擊時(shí)，轉(zhuǎn)向系傳遞反向沖擊到方向盤上要小。 五、應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接處的間隙，間隙應(yīng)能自動(dòng)補(bǔ)償即調(diào)整，除了設(shè)計(jì)應(yīng)正確的選擇導(dǎo)向輪的定位角外，轉(zhuǎn)向盤在中間式的自由行程應(yīng)當(dāng)保證直 線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向盤相對(duì)導(dǎo)向輪偏轉(zhuǎn)角的靈敏度。 3.2 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式及選擇 根據(jù)轉(zhuǎn)向器所用傳動(dòng)副的不同，轉(zhuǎn)向器有多種。常見的有循環(huán)球式球面蝸桿蝸輪式、蝸桿曲柄銷式和齒輪齒條式等。 轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式，決定了其效率特性以及對(duì)角傳動(dòng)比變化特性的要求。選用那種效率特性的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有汽車用途來決定，并和轉(zhuǎn)向系方案有關(guān)。經(jīng)常行駛在好路面上的轎車和市內(nèi)用客車，可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。 效率高、工作可靠、平穩(wěn)，蝸桿和螺母上的螺旋槽在淬火后經(jīng)過磨削 12 加工，所以耐磨且壽命較長。齒扇和齒條嚙合間隙的 調(diào)整工作容易進(jìn)行。和其它形式轉(zhuǎn)向器比較，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)主要零件加工精度要求較高。 蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制，不能完全滿足設(shè)計(jì)者的意圖。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡單，因此制造容易，成本低，正、逆效率都高。為了防止和緩和反向沖擊傳給方向盤，必須選擇較大的傳動(dòng)比，或裝有吸振裝置的減振器。 本設(shè)計(jì)采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 3.3 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級(jí)傳動(dòng)副。第一級(jí)是螺桿螺母傳動(dòng)副，第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。 轉(zhuǎn)向螺桿的軸頸支撐在兩個(gè)圓錐滾子軸承上。軸承緊度可用調(diào)整墊片調(diào)整。轉(zhuǎn)向螺母的下平面上加工成齒條，與齒扇軸內(nèi)的齒扇部分相嚙合。通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿時(shí)，轉(zhuǎn)向螺母不轉(zhuǎn)動(dòng)，只能軸向移動(dòng)，并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為了減小轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，其間裝有小鋼球以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面輪廓的螺旋管狀通道。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根導(dǎo)管，兩端分別插入螺母的一對(duì)通孔。導(dǎo)管內(nèi)裝滿了鋼球。兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球流道。轉(zhuǎn)向器工作是兩列鋼球只是在各自封閉的流道內(nèi)循環(huán)， 而不脫出。 轉(zhuǎn)向螺母上的齒條式傾斜的，因此與之嚙合的齒應(yīng)當(dāng)是分度圓上的齒厚沿齒扇軸線按線性關(guān)系變化的變厚齒扇。因?yàn)檠h(huán)球轉(zhuǎn)向器的正傳動(dòng)效率很高，操作輕便，使用壽命長。經(jīng)常用于各種汽車。 綜上最后本次設(shè)計(jì)選定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。 13 第四章 從動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 從動(dòng)橋主要零件尺寸的確定 轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋采用工字形斷面的前梁 ， 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。工字形斷面尺寸的推薦值，見圖 4-1，圖中虛線繪出的是其當(dāng)量斷面。該斷面的垂向彎曲截面系數(shù)vW和水平彎曲截面系數(shù)hW（單位為 3mm ）可近似取為 33205.5vhWa (4-1) 式中 a-工字形斷面的中部尺寸。 由經(jīng)驗(yàn)公式： 2200mlWv 式中 m-作用于前梁上的簧上質(zhì)量； l-車輪中線至板簧中線的距離。 Wv 333 105.672 2 0 0 10304490 mm求得 mma 15 4.2 從動(dòng)橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算 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)推力軸承或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。繪制計(jì)算用簡圖時(shí)可忽略車輪的定位角，即認(rèn)為主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角，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)。如下所示： 14 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圖 1-制動(dòng)工況下的彎矩圖 2-側(cè)滑工況下的彎矩圖 制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算： 制動(dòng)時(shí)前輪承受的制動(dòng)力 p和垂直力 Z1傳給前梁，使前梁承受彎矩和轉(zhuǎn)矩。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直反力為： mGZ 111 2 式中： G1 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷， N； m1 汽車制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對(duì)轎車和載貨汽車的前橋可取 1.5；質(zhì)量分配給前橋 35%； Z1 = 21 G1 m1 = 5.18.92 )40004000(35.0 20580 N 前輪所承受的制動(dòng)力 Zp 1式中： 輪胎與路面的附著系數(shù)取為 0.6； p =20580 0.6=12348 N 由于 Z1和 p對(duì)前梁引起的垂向彎矩 M和水平方向的彎矩 Mh在兩鋼板彈 15 簧座之間達(dá)最大值，分別為： 2)2()( 1121 SBgmGlgZM ww N mm 22 11212 SBmGlZlpM h N mm 式中： l2 見圖 3 1，取 l2=335 mm gw 車輪 (包括輪毅、制動(dòng)器等 )所受的重力， N；取 gw =980N； B 前輪輪距取 B=1811 mm； S 前梁上兩鋼 板彈簧座中心間的距離取為 650 mm 則 2 8 5 01 8 1 1)9 8 02 0 5 8 0( M =9417800 N mm 2 85018111 2 3 4 8 M h=5933214 N mm 制動(dòng)力 p還使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩 T： T= rPrN mm 式中： rr 輪胎的滾動(dòng)半徑取為 478 mm 則有 T=12348 478=5902344 N mm 前梁在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力 w和扭轉(zhuǎn)應(yīng) （單位均為MPa）分別為： TMMM hv 222 WW TMMM hv 222 式中 : W 前軸彎曲截面系數(shù)， W= )(32 33 dD 。 前梁應(yīng)力的許用值為 w=300 500 MPa,當(dāng)取 D=60 mm ， d=45 mm 時(shí)，W= )(32 4560 33 =12253.4 M =3984153.624 N mm w =325.14 w 故 D=60 mm ， d=45 mm 滿足使用條件。 16 4.3 在最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 當(dāng)汽車承受最大側(cè)向力時(shí)無縱向力作用，左、右前輪承受的地面垂向反力 ZL1和 ZR1與側(cè)向反力 YL1， YR1各不相等，前輪的地面反力 (單位都為 N)分別為： )21(21111 BhGZ gL )21(2 1111 BhGZ gR 11111 )21(2 BhGY gL 11111 )21(2 BhGY gR 式中： hg 汽車質(zhì)心高度取為 840 mm； 1 車輪與地面附著系數(shù)取為 0.3； 此時(shí) YL1， YR1向右作用。則有： NZL 4.26342)18113.084021(205801 NZ R 6.1 4 8 17)1811 3.084021(2 0 5 801 NY L 72.7 9 0 23.0)1 8 1 1 3.08 4 021(2 0 5 8 01 NY R 28.4 4 453.0)1 8 11 3.084021(2 0 58 01 側(cè)滑時(shí)左、右鋼板彈簧對(duì)前梁的垂直作用力為： SrhGGT rgL )(5.0 1111 SrhGGT rgR )(5.0 1112 式中 : G1 滿載時(shí)車廂分配給前橋的垂向總載荷 G1 =1026 9.8=10048.72N； 則有 NTL 5.650650)412840(3.0823272.1 0 0 4 85.01 NT R 2.3 3 9 8650)412840(3.08 2 3 272.1 0 0 4 85.02 17 4.4 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)斷面在軸徑為 d1的輪軸根部即 III-III剖面處。 圖 4 2 轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的計(jì)算用圖 一 、 在制動(dòng)工況下 III III 剖面處的軸徑僅受垂向彎矩 MV和水平方向的彎矩 Mh而不受轉(zhuǎn)矩，因制動(dòng)力矩不經(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)的 MV， Mh及 III III 剖面處的合成彎矩應(yīng)力 w（ MPa）為： lgZM w 31 )( lpM h 3 WMM hvw22 = d PgZl w 31223 1.01 )( 式中： d1 轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑取為 50mm， l3=30 mm， w=550 MPa， 則 WMM hvw22 = 40 5 9 3 3 2 1 4)9 8 09 4 1 7 8 0 0( 3221.030 =379.34MPa 18 轉(zhuǎn)向節(jié)采用 30Cr， 40Cr 等中碳合金鋼制造，心部硬度 HRC241 285，高頻淬火后表面硬度 HRC57 65，硬化層深 1.5 2.0mm。輪軸根部的圓角液壓處理。 二 、 在側(cè)滑工況 在側(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： 22 28 29247 872.79 02304.26 34 2131 rYlZM rLLI I IL I I I12 534 6247 828.44 45306.14 817131 rYlZM rRRI I IR I I I WMM IIIR IIIIIIL IIIw22 =401 2 5 3 4 6 22 2 2 8 2 9 23221.030 =353.6MPa 因此左右轉(zhuǎn)向節(jié)都符合要求。 4.5 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、下襯套的中心，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 (圖 4 2(c)和縱向平面 (圖 4 2(d)內(nèi)，對(duì)主銷作用有垂直其軸線方向的力。 一、在制動(dòng)工況下 地面對(duì)前輪的垂向支承反力 Z1所引起的力矩 lZ11，由位于通過主銷軸線的側(cè)向平面內(nèi)并在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處垂直地作用于主銷的力 Qmz所形成的力偶矩 Qmz（ c+d）所平衡 (見圖 4 2(b)，故有 5.162926258 952058011 dc lZQ MZ N 式中 l1 取 95， c 取 58， d 取 62 mm； 制動(dòng)力矩 rPr由位于縱向平面 內(nèi)并作用于主銷的力 QM所形成的力偶QM （ c+d） 所平衡 (見圖 4 2(c)。故有 Ndc rPQ rM 3.1 1 7 9 26258 4 7 84.3 7 0 4 19 而作用于主銷的制動(dòng)力 P，則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力 Qu， Ql平衡 (見圖 4 2(c)，且有： 6258 624.3704dc dpQ u 1913.94N Ndc cpQ l 5.17906258 584.3704 由轉(zhuǎn)向橋的俯視圖 (圖 4 2(d)的下圖 )可知，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力 N為： N= NllP 3.2 8 1 56258954.3 7 0 451 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（取為 80 mm）如將N 的著力點(diǎn)移至主銷中心線與輪鈾中心線的交點(diǎn)處則需對(duì)主銷作用一側(cè)向力矩 Nl4(見圖 4 2(b)。力矩 Nl4由位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷的力偶矩所平 QMN（ c+d）衡，故有 NdcN lQ MN 9.18766258 804.28154 而力 N 則內(nèi)存整向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力 QNu， QN1所平衡，且有：dcNdQ Nu = N6.1454120 624.2815 dc NlQ NL = N8.1360120 584.2815 由圖 4 2(b)可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷的合力 Qu和下襯套的中心作用于主銷的合力 Q1分別為： )()( 22 QQQQQQ uMNuMNMZu 20 = )94.19133.11792()6.14549.187675.4887( 22 =11214.8N )()( 221 QQQQQQ lMNlMNMZ = N6.158158.1849245565641594 由上兩式可見，在汽車制動(dòng)時(shí)，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 Q1=15815.6N。 二、在側(cè)滑工況下 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Qmz 是不相等的，它們可分別按下式求得： Ndc rYlZQ rLLM Z L 6.1 0 3 86258 4 7 872.7 9 0 2954.2 6 3 4 2111 Ndc rYlZQ rRRM Z R 3.5 9 7 56258 4 7 828.4 4 4 5956.1 4 8 1 7111 取 QQQMZRMZL ,1中最大的作為主銷的計(jì)算載荷 NQQj 6.1 5 8 1 51 ，計(jì)算主銷在前梁拳部下端面應(yīng)力 w和剪切應(yīng)力 s： hdQ jw 301.0 MPa ； dQjs 204 MPa； 式中： d0 主銷直徑取為 32 mm； h 轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離，見圖 4 2(a),取 h=28mm； 4.135281.0 6.15815 32 3 w90.In the engine posit ion is low or in the steering axle concurrent ly suffic ient driving axle s situat ion, to avoid the move ment inter ference, often steering trapezium arrange me nt before the front axle, this time above angle of intersection 90, if the steering ar m is not around swings in the automobile fore- and- aft plane, but is shaking right toward le ft wit h the path paralle l plane, then may cha nge the drag link hor izo ntal, and sells taking advantage of ball leads directly changes the steering knuckle tie rod, thus pushes so mebody into doing something the both sides trapezoidal arm rotation. 2) Uses for parts wit h the independent suspens ion fork changes the transmiss ion syste mWhen w heering w heel independent suspension, each wheer ing whee l needs to be opposite in the fra me makes the independence mo veme nt, thus the steering axle must be the separat ion type. With t his corresponding, changes in the transmiss ion system the steering trapezium a lso to be the separation type. 3) Steering drag link.C hanges drag link s funct ion is the strengt h which and the move ment trans mits the steering arm passes to the steering trapezium arm (or steering). It receives the strengt h already has the pulling force, also to have the pressure, therefore the drag link is uses the high qua lity specia l steel products manufacture, guarantees the operation reliable. In wheering w heel deflect ion or because of suspens ion fork elast ic defor mat ion when is opposite beats in the fra me, changes the drag link and the 41 steering ar m and the steering re lative mot ion is the space motion, for does not have the moveme nt inter ference, the above three connection uses the pin ball. 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ：汽車上 用來改變或 恢復(fù)其行駛 方向的專設(shè) 機(jī)構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 。汽車的 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是 用 來改變汽 車行駛方向 和保持汽車直線行駛的 機(jī)構(gòu) 基本組成 (1)轉(zhuǎn)向操縱機(jī) 構(gòu)主要由轉(zhuǎn) 向盤、轉(zhuǎn)向 軸、轉(zhuǎn)向管 柱等組成。 (2)轉(zhuǎn)向器將轉(zhuǎn) 向盤的轉(zhuǎn)動(dòng) 變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖 臂的擺動(dòng)或 齒條軸的直 線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并對(duì)轉(zhuǎn)向 操縱力進(jìn) 行放大的機(jī) 構(gòu)。轉(zhuǎn)向器 一般固定在 汽車車架或車身上，轉(zhuǎn) 向操縱力 通過轉(zhuǎn)向器 后一般還會(huì) 改變傳動(dòng)方 向。 (3)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)將轉(zhuǎn)向器 輸出的力和 運(yùn)動(dòng)傳給車 輪 (轉(zhuǎn)向節(jié) )， 并使左右車輪按一定關(guān) 系進(jìn)行偏 轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。 類型 按轉(zhuǎn)向能源的不同 ，轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)可分為機(jī) 械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 和動(dòng)力轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)兩大類。 機(jī)械轉(zhuǎn)向系：由轉(zhuǎn) 向器和轉(zhuǎn) 向傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 組成 . 轉(zhuǎn)向器 ：由方向盤 ，方向盤 轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn) 向嚙合付 (轉(zhuǎn) 向器 )組成 . 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由 轉(zhuǎn)向臂 (轉(zhuǎn)向 垂臂 )，直拉 桿，直拉桿 臂，左右 梯形臂，橫拉桿，若 干球頭關(guān) 節(jié)組成 . 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系：由機(jī) 械轉(zhuǎn)向系 加轉(zhuǎn)向加力 裝置構(gòu)成 . 1機(jī)械轉(zhuǎn)向 系 機(jī)械轉(zhuǎn)向系以 駕駛員的 體力作為轉(zhuǎn) 向能源，其 中所有傳力 件都是機(jī)械的。機(jī)械轉(zhuǎn) 向系由轉(zhuǎn) 向操縱機(jī)構(gòu) 、轉(zhuǎn)向器和 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)三大部分組成。 42 （ 1）轉(zhuǎn)向操 縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 由方向盤 、轉(zhuǎn)向軸、 轉(zhuǎn)向管柱等 組成，它的 作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn) 向盤的操 縱力傳給轉(zhuǎn) 向器。 （ 2 ）轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向器 (也常稱 為轉(zhuǎn)向 機(jī) )是 完成由旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)到直線 運(yùn)動(dòng) (或近似直線運(yùn)動(dòng) )的一 組齒輪機(jī)構(gòu) ，同時(shí)也是 轉(zhuǎn)向系中 的減速傳動(dòng) 裝置。 目前較常用的有 齒輪齒條 式、循環(huán) 球曲柄指銷 式、蝸桿 曲柄指銷式 、循環(huán)球 -齒條齒扇式 、蝸桿滾輪 式等。我們 主要介紹 前幾種。 1）齒輪齒條 式轉(zhuǎn)向器 齒輪齒條式 轉(zhuǎn)向器分 兩端輸出式 和中間（ 或單端）輸出式兩種 。 兩端輸出的齒 輪齒條式 轉(zhuǎn)向器，作 為傳動(dòng)副主 動(dòng)件的轉(zhuǎn)向 齒輪軸通過軸承和安裝 在轉(zhuǎn)向器 殼體中，其 上端通過花 鍵與萬向節(jié) 叉和轉(zhuǎn)向軸連接。與轉(zhuǎn) 向齒輪嚙 合的轉(zhuǎn)向齒 條水平布置 ，兩端通過 球頭座與轉(zhuǎn)向橫拉桿相 連。彈簧 通過壓 塊將 齒條壓靠在 齒輪上，保 證無間隙嚙合。 彈簧的預(yù)緊力 可用調(diào)整 螺塞調(diào)