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重型自卸汽車轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計(jì)【優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文】

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編號(hào)：994296    類型：共享資源    大?。?span id="bkebvyd" class="font-tahoma">1.35MB    格式：RAR    上傳時(shí)間：2017-01-18 上傳人：木*** IP屬地：江蘇
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關(guān) 鍵 詞：
重型 汽車 轉(zhuǎn)向 前橋 設(shè)計(jì) 優(yōu)秀 優(yōu)良 機(jī)械 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文
資源描述：

文檔包括:

說明書一份。41頁，12200字。

開題報(bào)告一份。

外文翻譯一份。


圖紙共5張，如下所示

A0-前橋總成.dwg

A0-轉(zhuǎn)向器總成.dwg

A0-轉(zhuǎn)向系.dwg

A3-螺桿.dwg

A3-齒扇軸.dwg


內(nèi)容簡介：
車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 I 重型自卸汽車設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計(jì)） 摘 要 汽車在行駛的過程中，需要按照駕駛員的意志經(jīng)常改變其行駛方向，即所謂的汽車轉(zhuǎn)向。汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專用機(jī)構(gòu)，本文的研究內(nèi)容即是重型自卸汽車的轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)。 本文針對(duì)的是與非獨(dú)立懸架相匹配的整體式兩輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。利用相關(guān)汽車設(shè)計(jì)和連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)，首先對(duì)汽車總體參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇，接著再對(duì)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（主要是轉(zhuǎn)向梯形）進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后，利用軟件 成轉(zhuǎn)向梯形和轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)圖紙。 轉(zhuǎn)向器在設(shè)計(jì)中選用的是循環(huán)球式齒條齒扇轉(zhuǎn)向器，在對(duì)轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)中，包括了螺桿 鋼球 螺母傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)和齒條 齒扇傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)，前者是基于參照同類汽車，確定出鋼球中心距，設(shè)計(jì)出一系列的尺寸，而后者則是根據(jù)汽車前軸的載荷來確定出齒扇模數(shù)，再由此設(shè)計(jì)出所有參數(shù)的。 轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)選用的是整體式轉(zhuǎn)向梯形，本文在設(shè)計(jì)中借鑒同類汽車轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)尺寸對(duì)轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行尺寸初選。再通過對(duì)轉(zhuǎn)向內(nèi)輪實(shí)際達(dá)到的最大偏轉(zhuǎn)角時(shí)與轉(zhuǎn)向外輪理想最大偏轉(zhuǎn)角度的差值的檢驗(yàn)，和作為一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)對(duì)其最小傳動(dòng)角的檢驗(yàn)，來判定轉(zhuǎn)向梯形的設(shè)計(jì)是否符 合基本要求。 本文在消化，吸收，總結(jié)，歸納前人的成果上，系統(tǒng)、全面地對(duì)機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)向系進(jìn)行理論分析，設(shè)計(jì)及優(yōu)化。為重型自卸汽車轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了一種步驟簡單的設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系，轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向梯形 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 F F n a to is to or a in of a of is of is at to of of of of of in to to of is of in of a is on to to of of a of is on to of of is a of is in a in of of to to in in of of as a of to of in 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 n up of to a 輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 錄 前言 . 1 第一章 從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的確定 . 2 動(dòng)橋總體方案確定 . 2 第二章 轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)方案的確定 . 3 向系整體方案的分析 . 3 向器方案的分析 . 3 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 . 3 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類 . 4 向系整體方案的分析 . 5 第三章 從動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 6 動(dòng)橋主要零件尺寸的確定 . 6 動(dòng)橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算 . 6 動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 . 7 最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前梁應(yīng)力 計(jì)算 . 9 向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 . 10 制動(dòng)工況下 . 10 側(cè)滑況下 . 11 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 制動(dòng)工況下 . 12 側(cè)滑工況下 . 13 第四章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 15 向系主要性能參數(shù) . 15 向器的效率 . 15 動(dòng)比的變化特性 . 16 定的主要計(jì)算參數(shù) . 16 向盤回轉(zhuǎn)總?cè)?shù) n . 17 向系計(jì)算載荷的確定 . 17 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的計(jì)算 . 18 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 V 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù) . 18 桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副 . 18 條、齒扇傳動(dòng)副設(shè)計(jì) . 19 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度的校核 . 21 球與滾道間的接觸應(yīng)力 . 21 的彎曲應(yīng)力 . 22 壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的計(jì)算 . 23 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 . 23 向動(dòng)力缸的工作分析 . 24 向梯形機(jī)構(gòu)確定、計(jì)算及優(yōu)化 . 27 向梯形結(jié)構(gòu)方案 分析 . 27 體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) . 28 第六章 結(jié)論 . 34 參考文獻(xiàn) . 35 致 謝 . 36 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 前言 自卸車是利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將車廂傾斜一定角度從而達(dá)到自動(dòng)卸貨，并依靠箱貨自重使其復(fù)位的專用汽車。 自卸車用途廣泛，在礦山、水利工程、城市建設(shè)、公路、環(huán)衛(wèi)等行業(yè)都有專用的自卸車，在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中有著十分重要的地位還作用。這些年來，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)投資逐年增加，重型自卸車市場需求量急劇擴(kuò)大，有著良好的市場前景。在這樣的背景下，我們對(duì)重型自卸汽車的設(shè)計(jì)就有著廣闊的發(fā)展空間和重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是完成重型自卸汽車的 前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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。轉(zhuǎn)向系要求根據(jù)車型好轉(zhuǎn)向輕便、靈敏的原則，選擇轉(zhuǎn)向系的類型好計(jì)算轉(zhuǎn)向系的各項(xiàng)參數(shù)，并對(duì)轉(zhuǎn)向梯形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；前橋要求根據(jù)前橋載荷選擇前橋型式好校核前橋各部件的強(qiáng)度。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 第一章 從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)方案的確定 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、主銷上下軸承及轉(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，這種形式現(xiàn)在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，所以前橋采用整體式前橋。 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。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 第二章 轉(zhuǎn)向系結(jié)構(gòu)方案的確定 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。 向系整體方案的分析 向器方案的分析 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。 循環(huán)球式轉(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。 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。通過車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 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。 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分類 目前，轎車上配置的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大致分為三類：機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 ）機(jī)械式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機(jī)械式的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、 油罐等部件構(gòu)成。液壓泵靠發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶直接驅(qū)動(dòng)，無論 車是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，而且在大轉(zhuǎn)向車速上浪費(fèi)了能量。駕駛這類車，尤其是低速轉(zhuǎn)彎時(shí)，覺得方向比較沉，發(fā)動(dòng)機(jī)也比較費(fèi)力氣。又由于液壓泵的壓力較低時(shí)，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力，目前采用重型車普遍采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 ）電控式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 主要由儲(chǔ)油罐、助力轉(zhuǎn)向控制單元、電動(dòng)泵、轉(zhuǎn)向機(jī)、助力轉(zhuǎn)向傳感器（用來檢測轉(zhuǎn)向時(shí)方向盤的角度和汽車轉(zhuǎn)向的方向，為防側(cè)傾控制提供轉(zhuǎn)向信息）等構(gòu)成，其中助力轉(zhuǎn)向控制單元和電動(dòng)泵是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。電子液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的缺點(diǎn)。它所 采用的液壓泵不再靠發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶直接驅(qū)動(dòng)，而是采用一個(gè)電動(dòng)泵，動(dòng)力來自于蓄電池。它所有的工作的狀態(tài)都是由電子控制單元根據(jù)車輛的行駛速度、轉(zhuǎn)向角度等信號(hào)計(jì)算出的最理想狀態(tài)。簡單地說，在低速大轉(zhuǎn)向時(shí)，電子控制單元驅(qū)動(dòng)電子液壓泵以高速運(yùn)轉(zhuǎn)輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時(shí)，液壓控制單元驅(qū)動(dòng)電子液壓泵以較低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，在不至于影響高速打轉(zhuǎn)向的需要同時(shí)，節(jié)省一部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 ）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (簡稱 利用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力協(xié) 助駕車者進(jìn)行動(dòng)力轉(zhuǎn)向。 構(gòu)成，不同的車盡管結(jié)構(gòu)部件不一樣，但大體是雷同。一般是由轉(zhuǎn)向傳感器、電子控制單元、電動(dòng)機(jī)、減速器、機(jī)械轉(zhuǎn)向器、以及畜電池電源所構(gòu)成。汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向傳感器會(huì)“感覺”到轉(zhuǎn)向盤的力矩和擬轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，這些信號(hào)會(huì)通過數(shù)據(jù)總線發(fā)給電子控制單元，電控單元會(huì)根據(jù)傳動(dòng)力矩、擬轉(zhuǎn)的方向等數(shù)據(jù)信號(hào)，向電動(dòng)機(jī)控制器發(fā)出動(dòng)作指令，從而電動(dòng)機(jī)就會(huì)根據(jù)具體的需要輸出相應(yīng)大小的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，從而產(chǎn)生了助力轉(zhuǎn)向。在電子控制單元控制下，汽車能容易地實(shí)現(xiàn)可變助力功能，即在車速較低的時(shí)候助力能量大，方向盤輕，車速高時(shí) 助力能量小，方向盤重，這樣給安全行車帶來好處。如果不轉(zhuǎn)向，則本套系統(tǒng)就不工作，處于休眠狀態(tài)等待調(diào)用。一般高檔轎車使用這樣的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比較多。 向系整體方案的分析 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是滿載質(zhì)量為 64t 的重型自卸車，析可知：采用液壓整體式助力轉(zhuǎn)向系，機(jī)械轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器，分配閥采用轉(zhuǎn)閥，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用整體式轉(zhuǎn)向梯形，且布置在前橋之后。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 第三章 從動(dòng)橋的設(shè)計(jì)計(jì)算 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)位為 3可近似取為： (3式中： 由經(jīng)驗(yàn)公式：2200式中： l 取2l= 7252 1200 為前輪距，為 2650S 為前梁上兩鋼板彈簧中心間的距離，取為 1200 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： 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 1 2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圖 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Z 傳給前梁，使前梁承受彎矩和轉(zhuǎn)矩?？紤]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：2 111 式中： 1G 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷， 143992N； 1m 汽車制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)， g /)(11 ； 為輪胎與路面的附著系數(shù)，b 為整車質(zhì)心到后橋中心線的水平距離（ 146 1 g 41 11 前輪所承受的制動(dòng)力： 1 輪胎與路面的附著系數(shù)取為 z 由于 1Z 和 前梁引起的垂向彎矩別為： 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 2)2()( 112122 11212 N 中 ： 2l 見圖 3 1，取 2l =725mm 車輪 (包括輪毅、制動(dòng)器等 )所受的重力， N；取229N； B 前輪輪距取 B=2650 S 前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離取為 1200v 100 4879002 120 0265 0)322 9141 833( 02472 120 0265 33制動(dòng)力 使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩 T： T=式中： r 輪胎的滾動(dòng)半徑取 680有 675 12440680992 83(a) -斷面 (b) -斷面 圖 3 2 33-車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 33- 6)(b 6262前梁在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面（ -斷面 ） 處的彎矩和扭矩最大。 彎曲應(yīng)力w（單位為： - 式中 :333- 61866 ) v ）（333- 6 ）（前梁應(yīng)力的許用值為 w=300 a=45，w= 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 （單位為：， W T 47 6777 5675 1244 0)/(m 前梁橫截面的極慣性矩。443 前梁橫截面的最大寬度。故 a=45足使用條件。 最大側(cè)向力 (側(cè)滑 )工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 設(shè)車輛向左側(cè)滑，如汽車高速行駛時(shí)急速右轉(zhuǎn)彎，側(cè)滑時(shí)側(cè)向力達(dá)到最大。對(duì)右前輪接地點(diǎn)取距： )21(2111 1 11111 )21(2 式中：汽車質(zhì)心高度取為 14601 車輪與地面附著系數(shù)取為車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 此時(shí) 右作用。則有： 95)265 0 21(2 921 L 1 -、 -斷面所受彎矩為： L7824)140680(72 120 0265 95)(11L 257 72 120 0265 952 1-取 y=140mm，80 ，50 87 2618 782 4 000 696 18 ， 其中，32- 135 00006 v 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1 制動(dòng)工況下 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。 所以合成彎矩為： L 033480992 83141 833 22212133 3 43001.0 ， 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 d 轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸根部直徑，取0； c 輪胎中心線至 -斷面的距離，取c 80。 圖 3 3 轉(zhuǎn)向節(jié)受力簡圖 則 0 0334 故 70軸頸滿足要求。 轉(zhuǎn)向節(jié)采用 3040中碳合金鋼制造，心部硬度 285，高頻 淬火后表面硬度 65，硬化層深 軸根部的圓角液壓處理。 側(cè)滑況下 在側(cè)滑時(shí)左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面 的彎矩是不等的，以向左側(cè)滑為例，有： NB 7)265 0 146 92)21(2 1 NB hY 65 0 146 92)21(2 1 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 NB 65 0 146 92)21(2 1 左右轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸處的彎矩為： - 0 95- 0 7- 因此左右轉(zhuǎn)向節(jié)都符合要求。 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 主銷常采用 202020低碳合金鋼制造，滲碳淬火，滲碳層深 火后表面硬度為 5662簡化設(shè)計(jì)，設(shè)主銷后傾角和前輪外 傾角均為零，并假定力的作用點(diǎn)位于主銷襯套中點(diǎn)。受力分析見圖 33 圖 3 4 主銷受力簡圖 制動(dòng)工況下 制動(dòng)時(shí)，支撐力 Q、1，依據(jù)主銷上力矩平車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 衡關(guān)系，得： 0305 8331 0305 8331 制動(dòng)力 平衡，取20 ，即： zQ、2： z 0165140 165992 832 z 2165140 140992 832 取00 ，轉(zhuǎn)向橫拉桿反力 N 在主銷支撐上產(chǎn)生兩個(gè)同向力3Q、3： 4165140 833 7165140 833 式中，為主銷內(nèi)傾角，=08。 通過制動(dòng)底板傳來的制動(dòng)力使轉(zhuǎn)向節(jié)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢，主銷支撐上兩個(gè)反向力4Q、4用以制止其轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢： z 98165140 8344 綜上： 180 9)2()7857 90()()(22242231 側(cè)滑工況下 以向左側(cè)滑為例，分別計(jì)算左右主銷上下襯套上的作用力： 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 6165140)895)87)0 61165140)895)87)0 2165140)87)88)0 3165140)87)88)0 取Q、L、L、 ， 計(jì)算主銷在前軸拳部下端面處的彎曲應(yīng)力w和剪切應(yīng)力s： 30m 184 220m 式中： h 為主銷下襯套中點(diǎn)至前軸拳部下端面的距離（ 0 主銷的許用彎曲應(yīng)力 ，許用剪切應(yīng)力。 主銷襯套的擠壓應(yīng)力為： 180m 式中： l 為襯套長（ 經(jīng)校 核強(qiáng)度滿足要求。 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 第四章 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 向系主要性能參數(shù) 向器的效率 功率 1轉(zhuǎn)向器輸出所求得的效率稱為正效率，用符號(hào)表示， 121/)( ；反之稱為逆效率，用符號(hào) 23 /)( 。 其中，2 3為作用在齒條軸上的功率。 為了保證轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤輕便，要求正效率高；為了保證汽車轉(zhuǎn)向后轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤能自動(dòng)回正，又需要一定的逆效率。為了減輕在不平路面上行駛時(shí)駕駛員的疲勞，車輪與路面之間的作用力傳至方向盤時(shí)應(yīng)盡可能小，防止打手，這又要求此逆效率盡可能低。 轉(zhuǎn)向器的正效率： 影響轉(zhuǎn)向器正效率的因素有：轉(zhuǎn)向器的類型、結(jié)果特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和制造質(zhì)量等。轉(zhuǎn)向器類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與效率在前述的幾種轉(zhuǎn)向器中，齒輪齒條式、循環(huán)球式的正效率比較高。 轉(zhuǎn)向器逆效率： 根據(jù)逆效率大小的不同，轉(zhuǎn)向器又分為可逆式、極限可逆式、和不可逆式三種。 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器屬于可逆式轉(zhuǎn)向器，其逆效率相當(dāng)高，它能保證轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正。這既減輕了駕駛員的疲勞，又提高了行駛的安全性。但是，在不平路面上行駛時(shí)，車輪受到的沖擊力能大部分傳至轉(zhuǎn)向盤，造成駕駛員“打手”，使之精神緊張；如果長時(shí)間在不平路面上行駛，易使駕駛員疲勞，影響安全駕駛。 本車設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向器為循環(huán)球式，其傳動(dòng)副之間用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，如果忽略軸承和其它地方的摩擦損失，只考慮 嚙合副的摩擦損失，對(duì)于蝸桿和螺桿類轉(zhuǎn)向器，其效率可用下式計(jì)算： ) 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 00 式中：0 螺桿的螺線導(dǎo)程角； 摩擦角，； f 摩擦因數(shù)。 取00 8，： ，上式表明：增加導(dǎo)成角正逆效率均增大。受 增大的影響0不宜過大，一般000 10本車選用08。 動(dòng)比的變化特性 1. 轉(zhuǎn)向系傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)向系的傳動(dòng)比包括轉(zhuǎn)向系的角傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)向系的力傳動(dòng)比。 2. 力傳動(dòng)比與轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比的關(guān)系 輪胎與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力間的關(guān)系 F a(4式中， a 為主銷偏移距此處122a 指從轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線的延長線與支撐平面的交點(diǎn)至車輪中心平面與支撐平面交線間的距離。作用在方向盤上的手力為2 hh (4式中， 將式 (4 (4入2 wp 后得到 r a(4有 (4，當(dāng) 主銷偏移矩 a 小時(shí)，力傳動(dòng)比 定的主要計(jì)算參數(shù) 軸距 L=4580輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 輪距前輪 2650胎 =1430=360胎氣壓： 750680小轉(zhuǎn)彎半徑小于等于 輪的最大轉(zhuǎn)角：9汽車總重： 23t(空載 )、 64t（滿載） 前軸載荷： 載）、 載） 向盤回轉(zhuǎn)總?cè)?shù) n 根據(jù)總布置設(shè)計(jì)，得到轉(zhuǎn)向輪的最大轉(zhuǎn)角在轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)之初，可以根據(jù)車型和選擇的 轉(zhuǎn)向器型式，給出大致的轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比0 有了上述參數(shù)，可計(jì)算轉(zhuǎn)向盤總回轉(zhuǎn)圈數(shù) n。 360)(360 )( m axm 內(nèi)轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角（度）； 外轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角（度 ）； 向系計(jì)算載荷的確定 轉(zhuǎn)向系全部零件的強(qiáng)度，是根據(jù)作用在轉(zhuǎn)向系零、部件上的力進(jìn)行確定的。影響這個(gè)力的因素很多，如前軸負(fù)荷和路面阻力的變化等。駕駛員轉(zhuǎn)向輪所需克服的阻力，主要是車輪轉(zhuǎn)動(dòng)阻力、車輪穩(wěn)定阻力和轉(zhuǎn)向系中特別是在轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向節(jié)中的摩擦阻力等所組成。 汽車在瀝青或者混凝土路面上原地轉(zhuǎn)向阻力矩： 中 :f輪胎和路面的摩擦因數(shù) ,取f 1G轉(zhuǎn)向軸負(fù)荷 1G p輪胎氣壓 P 代入得： 于轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力轉(zhuǎn)向器動(dòng)力缸以前零件的 計(jì)車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 算載荷，應(yīng)取駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤輪緣上的最大瞬時(shí)力00 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的計(jì)算 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中螺桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副的結(jié)構(gòu)圖如圖 4 圖 4鋼球 ,螺母傳動(dòng)副 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要參數(shù) 參考汽車設(shè)計(jì)表 7： 齒扇模數(shù) m=臂軸直徑 D=45球中心距1D=40桿外徑2D=38球直徑 d=距 P=作圈數(shù) W=流行數(shù)b=2， 螺母長度： 82扇齒數(shù)z=5，齒扇整圓齒數(shù) Z=15，齒扇壓力角為 2730，切削角=7 30，齒扇寬 B=38 桿、鋼球和螺母傳動(dòng)副 D= 1+%)8%5( D=40%38 = 每個(gè)環(huán)路中鋼球的數(shù)量為： 螺桿的螺線導(dǎo)程角，選 8。 般取 45，以使軸向力和徑向力分配均勻。 ，對(duì)應(yīng)螺母移動(dòng)距離 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 2 (4與此同 時(shí)齒扇節(jié)圓轉(zhuǎn)過的弧長等與 s，相應(yīng)搖臂軸轉(zhuǎn)過p角，其關(guān)系： (4其中 聯(lián)立（ 4 4=2 ，將 對(duì)p求導(dǎo)，得轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比1i為： 12 2 . 滾動(dòng)截面 一般取 條、 齒扇傳動(dòng)副設(shè)計(jì) 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的齒扇為變厚齒扇，它的齒頂和齒根的輪廓是圓錐的一部分，分度圓上的齒厚是變化的，所以此傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)主要是變厚齒扇的設(shè)計(jì)。 表 4準(zhǔn)剖面（ 1面）的齒形計(jì)算 名稱 公式 結(jié)果 (分度圓直徑 ( 1*1 ( *1 11 fa 11 2 aa 20 分度圓齒厚 01 1 0( 2 21101 01 頂圓齒厚 011 1 1 0 2( ) 61大變位系數(shù)剖面（ 2面）齒頂變尖核算 名稱 公式 結(jié)果（ 最大變位系數(shù) ta 頂圓半徑 )2( m 1202 02 分度圓齒厚 02 ( 2 202S=頂圓齒厚 0212 2 0 2( ) 12S=輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 圖 4厚齒扇齒形計(jì)算簡圖 齒扇軸在從動(dòng)線自左向右看是又窄又低的形狀，變位系數(shù)逐漸增大，設(shè)0。 齒 條在與齒扇配合時(shí)，因齒扇為變厚齒扇，則滿足嚙合間隙特性，齒條變厚方向應(yīng)與齒扇相反，齒條的齒扇與齒扇的齒槽寬相等。二者嚙合為等移距變位齒輪嚙合傳動(dòng)。 環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度的校核 為了進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，首先要確定其計(jì)算載荷，可利用汽車在干燥硬路面上作原地轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向阻力矩，利用它可求得轉(zhuǎn)向搖臂上的力矩和在轉(zhuǎn)向盤上的切向力。他們均可作為轉(zhuǎn)向系的最大載荷。 球與滾道間的接觸應(yīng)力 用下式計(jì)算鋼球與滾道之間的接觸應(yīng)力 ： 3 222223)()(式中： k 系數(shù)，根據(jù)查 汽車設(shè)計(jì)表 7出， 2/)/1()/1( 2, 2/)/1()/1( 1； 2R 滾道截面半徑； 車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 R 鋼球半徑； 1 螺桿外半徑； E 材料彈性模量，； 鋼球與螺桿之間的正壓力， 可用下式計(jì)算 23 n 式中：0 螺桿螺線導(dǎo)程角； 接觸角； n 參與工作的鋼球數(shù)； 2F 作用在螺桿上的軸向力。 l 5 070 0 其中
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本文標(biāo)題：重型自卸汽車轉(zhuǎn)向系及前橋設(shè)計(jì)【優(yōu)秀機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文】
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