農(nóng)用車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、第一章前言 1.1 四輪農(nóng)用車(chē)的發(fā)展前景中國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，在農(nóng)村實(shí)行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的改革，使農(nóng)村的 經(jīng)濟(jì)空前的活躍。農(nóng)村的貨運(yùn)量和人口的流動(dòng)量急劇增加，加快運(yùn)輸機(jī)械化 成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，正是這一市場(chǎng)的需要使具有中國(guó)特色的運(yùn)輸 機(jī)械-農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)應(yīng)運(yùn)而生。它解決了農(nóng)村運(yùn)輸?shù)募毙瑁钛a(bǔ)了村際，鄉(xiāng)際， 城鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)結(jié)合部運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的空白，活躍了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，為農(nóng)村富裕勞動(dòng)力找 了一條出路，從而使數(shù)以萬(wàn)計(jì)的農(nóng)民走上了小康之路！四輪農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是輕型汽車(chē)。與汽車(chē)相比，四輪農(nóng)用運(yùn)輸車(chē) 有許多優(yōu)點(diǎn)。入世后農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)沒(méi)有受到多大沖擊，因?yàn)樗侵袊?guó)特色的產(chǎn) 業(yè)，符合國(guó)情，在國(guó)外幾乎沒(méi)人搞過(guò)。但是我們

2、不能回避汽車(chē)與四輪農(nóng)用運(yùn) 輸車(chē)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，四輪農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)?yán)帽容^底的生產(chǎn)成本和微利經(jīng)營(yíng)的生 產(chǎn)方式并引進(jìn)先進(jìn)的汽車(chē)技術(shù)，堅(jiān)持“三低一高”的特色，注重產(chǎn)品質(zhì)量， 使之與在汽車(chē)行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中得以提高。隨著黨和國(guó)家提出的的開(kāi)發(fā)西部的政策落實(shí)，也給農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)廠商帶來(lái) 了無(wú)限商機(jī)使農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)的開(kāi)發(fā)有廣闊的前景，另一方面，我國(guó)有近13億 人口，特別是9億以上的農(nóng)村人口收入水平相對(duì)較低，需求量最大的是低檔 次的汽車(chē)。由于它比較適合中國(guó)國(guó)情，預(yù)計(jì)在未來(lái)的515年里，農(nóng)用車(chē)在 我國(guó)農(nóng)村仍然具有廣闊的發(fā)展前景。近年來(lái)農(nóng)用車(chē)保有量增加很快，因此對(duì) 柴油的需求很大。農(nóng)用車(chē)制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，其中三輪車(chē)價(jià)格在400

3、07000元/輛， 四輪車(chē)價(jià)格在11.5萬(wàn)元/輛，購(gòu)車(chē)農(nóng)戶(hù)一般半年左右即可收回10000元投 資。另外，農(nóng)用車(chē)的養(yǎng)路費(fèi)為每月每噸70元，是汽車(chē)的30%,使用成本為同 噸位汽車(chē)的1/3到1/2。公路快速建設(shè)也促進(jìn)了農(nóng)用車(chē)的發(fā)展。舊中國(guó)，全 國(guó)公路僅13X10, km,而到1997年底，已達(dá)1. 226X 10,如，目前全國(guó)98% 的鄉(xiāng)和80%的村都通了公路，使得農(nóng)用車(chē)有用武之地。公安車(chē)管部門(mén)1993年 制定了關(guān)于農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)道路交通管理的規(guī)定，在不損害管理大局的前提下， 大幅度減少農(nóng)用車(chē)的各種費(fèi)用，免交車(chē)輛增容費(fèi)。因此，在近十幾年里我國(guó) 農(nóng)用車(chē)得到快速發(fā)展。1980年全國(guó)農(nóng)用車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量不足萬(wàn)輛，19

4、92年產(chǎn)銷(xiāo)量達(dá) 到113萬(wàn)輛，首次超過(guò)當(dāng)年汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量（106.2萬(wàn)輛）。1998年農(nóng)用車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量 達(dá)到270萬(wàn)輛，而同期汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量為163萬(wàn)輛。我們要開(kāi)發(fā)的農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)要采用設(shè)計(jì)理念，多進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品新 穎化，品種多樣化以適應(yīng)多種需要。首先農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)既然為農(nóng)民服務(wù)，那么就必須立足于“農(nóng)”字，需對(duì)農(nóng) 村市場(chǎng)有意的深入了解。及農(nóng)村的道路，農(nóng)民的使用水品和購(gòu)買(mǎi)能力和分析 研究！另外，過(guò)去研制一味的迎合用戶(hù)“多拉快跑”的心理，盲目的加大強(qiáng)化 車(chē)輛的部件是不可取的。農(nóng)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制該大則大，該小則小，不僅產(chǎn)品 的檔次要拉開(kāi)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的大小兩個(gè)方向也要拉開(kāi)！ 1.2 1.2前橋和轉(zhuǎn)向系組成和設(shè)計(jì)步驟前橋

5、通過(guò)懸架與車(chē)架（或承載式車(chē)身）相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)午輪，用以 在車(chē)架（或承載式車(chē)身）與車(chē)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。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(kāi)式與斷開(kāi)式兩種。從動(dòng)橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同可分為非斷開(kāi)式與 斷開(kāi)式兩種。由于農(nóng)用車(chē)要求價(jià)廉，所以多采用非斷開(kāi)式前橋。非斷開(kāi)式的 前橋主要有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)組成。一、從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式1、非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋2、合縱臂式后支持橋一般多采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋。二、從動(dòng)橋設(shè)計(jì)1、轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋主要零件尺寸的確定，前梁，工字型斷面，可采用常規(guī)設(shè) 計(jì)，也可采用計(jì)算機(jī)程序可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)。2、零件工作應(yīng)力的

6、計(jì)算（1）在制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算（2）在最大側(cè)壓力工況下的應(yīng)力計(jì)算（3）轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算（4）主銷(xiāo)和轉(zhuǎn)向襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算（5）轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算 三、轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)1、轉(zhuǎn)向器方案分析2、轉(zhuǎn)向器主要性能參數(shù)設(shè)計(jì)3、轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)13第二章概述§2.1 前橋簡(jiǎn)介從動(dòng)橋即非驅(qū)動(dòng)橋，又稱(chēng)從動(dòng)車(chē)橋。它通過(guò)懸架與車(chē)架（或承載式車(chē)身） 相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車(chē)輪，用以在車(chē)架（或承載式車(chē)身）與車(chē)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(chē)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(chē)多以 前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。為提高操縱穩(wěn)定性

7、和機(jī)動(dòng)性，有些轎車(chē)采用全四輪轉(zhuǎn)向。多 軸汽車(chē)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(chē)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(chē)多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng)，越野汽車(chē)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(chēng)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(kāi)式與斷開(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)車(chē)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(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián)。斷開(kāi)式 從動(dòng)橋與獨(dú)立懸架相匹配。非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)及轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)組成。轉(zhuǎn)向節(jié)利用 主銷(xiāo)與前梁較接并經(jīng)

8、一對(duì)輪轂軸承支承著車(chē)輪的輪轂，以達(dá)到車(chē)輪轉(zhuǎn)向的目 的。在左轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳處安裝著轉(zhuǎn)向節(jié)臂，后者與轉(zhuǎn)向直拉桿相連；而在轉(zhuǎn) 向節(jié)的下耳處則裝著與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連接的轉(zhuǎn)向梯形臂。有的將轉(zhuǎn)向節(jié)臂與 梯形臂連成一體并安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)的銷(xiāo)孔壓入帶 有潤(rùn)滑油槽的青銅襯套以減小磨損。為使轉(zhuǎn)向輕便，在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與前梁拳 部之間裝有調(diào)整墊片以調(diào)整其間隙。帶有螺紋的楔形鎖銷(xiāo)將主銷(xiāo)固定在前梁 拳部的孔，使之不能轉(zhuǎn)動(dòng)。§2.2 前橋各參數(shù)對(duì)汽車(chē)穩(wěn)定性的作用與影響為了保持汽車(chē)直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車(chē)轉(zhuǎn)向后使前輪具有 自動(dòng)回正的性能，轉(zhuǎn)向橋的主銷(xiāo)在汽車(chē)的縱向和橫向平而都有一定傾角。在

9、縱向平面，主銷(xiāo)上部向后傾斜一個(gè)y角，稱(chēng)為主銷(xiāo)后傾角。在橫向平面，主 銷(xiāo)上部向傾斜一個(gè)B角，稱(chēng)為主銷(xiāo)傾角。主銷(xiāo)后傾使主銷(xiāo)軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱(chēng)為 后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車(chē)的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽 車(chē)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(chē)輪作用著一阻 礙其側(cè)滑的側(cè)向反力，使車(chē)輪產(chǎn)生繞主銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)的回正力矩，從而保證了汽車(chē) 具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱(chēng)穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過(guò)大，否 則在汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤(pán)上施加更大的力，導(dǎo)致方向 盤(pán)沉重。后傾角通常在3。以?，F(xiàn)代轎車(chē)采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大 的彈性回正力矩，故主銷(xiāo)

10、后傾角就可以減小到接近于零，甚至為負(fù)值。但在 采用子午線輪胎時(shí)，由于輪胎的拖距較小，則需選用較大的后傾角。主銷(xiāo)傾也是為了保證汽車(chē)直線行駛的穩(wěn)定性并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷(xiāo)傾使主 銷(xiāo)軸線與路面的交點(diǎn)至車(chē)輪中心平面的距離即主銷(xiāo)偏移距減小，從而可減小 轉(zhuǎn)向時(shí)需加在方向盤(pán)上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤(pán) 上的沖擊力。主銷(xiāo)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷(xiāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車(chē)輪軸 及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開(kāi)方向盤(pán)時(shí)，所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng) 回正，保證汽車(chē)作直線行駛。傾角一般為5。 8。；主銷(xiāo)偏移距一股為3040mm。 輕型客車(chē)、輕型貨車(chē)及裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車(chē)可選擇較大的主銷(xiāo)傾角及后傾角， 以提高其

11、轉(zhuǎn)向車(chē)輪的自動(dòng)回正性能。但傾角也不宜過(guò)大，即主銷(xiāo)偏移距不宜 過(guò)小，否則在轉(zhuǎn)向過(guò)程中車(chē)輪繞主銷(xiāo)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)向變得很沉重。為了克服因左、 右前輪制動(dòng)力不等而導(dǎo)致汽車(chē)制動(dòng)時(shí)跑偏，近年來(lái)出現(xiàn)主銷(xiāo)偏移距為負(fù)值的 汽車(chē)。前輪定位除上述主銷(xiāo)后傾角、主銷(xiāo)傾角外，還有車(chē)輪外傾角及前束，共 4項(xiàng)參數(shù)。車(chē)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a ,稱(chēng)為車(chē)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(chē)重載時(shí)車(chē)輪產(chǎn)生負(fù)外傾即傾，同時(shí)也與拱形路而相適 應(yīng)。由于車(chē)輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向縮，縮小

12、了主銷(xiāo)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。前束的作用是為了消除汽車(chē)在行駛中因車(chē)輪外傾導(dǎo)致的車(chē)輪前端向外開(kāi) 的不利影響（具有外傾角的車(chē)輪在滾動(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車(chē)向前行駛時(shí), 左右兩前輪的前端會(huì)向外開(kāi)），為此在車(chē)輪安裝時(shí)，可使汽車(chē)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,以使車(chē) 輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即（B-A）, 一般汽車(chē)約為3 5mm,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。在汽車(chē)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(chē)輪的擺振，它是指汽車(chē)行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪

13、繞主銷(xiāo)不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象，它將破壞汽 車(chē)的正常行駛。轉(zhuǎn)向車(chē)輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類(lèi)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)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(chē)輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會(huì)在較寬的車(chē)速?lài)l(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(chē)輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì)， 例如車(chē)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)上的干 涉等，在車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)下都會(huì)

14、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(chē)輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車(chē)速， 共振圍較窄（35km/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(chē)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

15、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。第三章從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式§3.1總述各種車(chē)型的非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式基本相同，如圖11所示。 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(xiāo)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(wàn)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

16、部分相聯(lián)接的向下彎曲部分則 采用兩種斷面逐漸過(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 加寬文承面。有的汽車(chē)的轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的前梁采用組合式結(jié)構(gòu)，即由其采用無(wú)縫鋼管的 中間部分與采用模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種組合式前梁適于批 量不太大的生產(chǎn)并可省去大型緞造設(shè)備。轉(zhuǎn)向節(jié)多用中碳合金鋼模級(jí)成整體式結(jié)構(gòu)。有些大型汽車(chē)的轉(zhuǎn)向節(jié)，由 于其尺寸過(guò)大，也有采用組焊式結(jié)構(gòu)的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊接上去 的。主銷(xiāo)的幾種結(jié)構(gòu)型式如下圖所示，其中比較常用的是(a), (b)兩種。(a)(b)(c)(d)圖3-1主銷(xiāo)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

17、的主銷(xiāo)（d）下部圓柱比上部細(xì)的主銷(xiāo)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承承受作用于汽車(chē)前梁上的重力，為減小摩擦使轉(zhuǎn)向輕便 可采用滾動(dòng)軸承，例如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐波子軸承等。 也有采用青銅止推墊片的。主銷(xiāo)上、下軸承承受較大的徑向力，多采用滑動(dòng)軸承，也有采用滾針軸 承的結(jié)構(gòu)。后者的效率高，轉(zhuǎn)向阻力小，且可延長(zhǎng)使用壽命。§3.2農(nóng)用車(chē)從動(dòng)橋本設(shè)計(jì)為農(nóng)用自卸車(chē)的轉(zhuǎn)向前橋，因此應(yīng)該本著耐用經(jīng)濟(jì)的思想進(jìn)行方 案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結(jié)構(gòu)上滿(mǎn)足要求的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)向前橋有斷開(kāi)式和非斷開(kāi)式兩種。斷開(kāi)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(chē)等以載人為主的高級(jí)車(chē)輛。非斷開(kāi)式

18、又稱(chēng)整體式，它與非獨(dú)立懸架配合。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力大，這種形式 再現(xiàn)在汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開(kāi)式從動(dòng)橋。轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷(xiāo)，注銷(xiāo)上下軸承及轉(zhuǎn)向節(jié) 襯套，轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承。前梁采用中間部分為無(wú)縫鋼管與兩端拳部組焊的形 式。主銷(xiāo)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)心的圓柱形如上圖a所示。另外為了保證汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車(chē)輪能繞一個(gè)轉(zhuǎn)向瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心，在 不同的圓周上作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)，本次設(shè)計(jì)有進(jìn)行了轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本方案轉(zhuǎn)向梯形布置在前軸之后，進(jìn)行梯形的最佳參數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算。第四章轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)形式§4.1 概述汽車(chē)在行駛過(guò)程中，經(jīng)常需要改變方向。就輪式汽車(chē)而言，

19、改變行駛方 向的方法是，駕駛員通過(guò)一套專(zhuān)設(shè)的機(jī)構(gòu)，使汽車(chē)的轉(zhuǎn)向橋上的車(chē)輪相對(duì)于 汽車(chē)縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。此時(shí)路面作用于轉(zhuǎn)向輪上的向后的反力就有了垂 直與車(chē)輪的分量并成為汽車(chē)作曲線運(yùn)動(dòng)的向心力。在汽車(chē)直線行駛時(shí)，往往 轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而干擾行駛方向。此時(shí)， 駕駛員也可以利用這一套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反的方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車(chē)恢復(fù) 原來(lái)的行駛方向。這一套用來(lái)改變或恢復(fù)汽車(chē)行駛方向的專(zhuān)設(shè)機(jī)構(gòu)即稱(chēng)作汽 車(chē)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(lèi)。在現(xiàn) 代汽車(chē)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(pán)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向

20、輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車(chē)裝有防傷機(jī)構(gòu)和 轉(zhuǎn)向減振裝置。還有一些汽車(chē)的專(zhuān)門(mén)裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并借助此機(jī)構(gòu)來(lái)減 輕駕駛員的手力，以降低駕駛員的勞累程度。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(pán)上的力對(duì)轎車(chē)不超過(guò)200N,對(duì)中型貨車(chē)不 超過(guò)360N,對(duì)中型貨車(chē)不超過(guò)450N,方向盤(pán)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(pán)有自動(dòng)回正能力，能保持汽車(chē)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(pán)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(pán)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(pán)相

21、對(duì)導(dǎo)向輪偏轉(zhuǎn)角的靈敏度。§4.2 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式及選擇一、類(lèi)型根據(jù)轉(zhuǎn)向器所用傳動(dòng)副的不同，轉(zhuǎn)向器有多種。常見(jiàn)的有循環(huán)球式球 面蝸桿蝸輪式、蝸桿曲柄銷(xiāo)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(chē)用途來(lái)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(chē)和市用客車(chē)，可以采用正效率較高的、可 逆程度大的轉(zhuǎn)向器。二、特點(diǎn)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(guò)磨削 加工，所以耐磨且壽命較長(zhǎng)。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(xiāo)式轉(zhuǎn)

22、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(mǎn)足設(shè)計(jì)者的意圖。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(pán)，必須選擇較大的傳動(dòng)比，或 裝有吸振裝置的減振器。§4.3 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?jìng)鲃?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，與齒扇軸的齒扇部分相嚙合。通過(guò)轉(zhuǎn) 向盤(pán)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

23、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)管裝滿(mǎn)了鋼球。兩根導(dǎo)管和螺 母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(zhǎng)。經(jīng)常用于各種汽車(chē)。綜上最后本次設(shè)計(jì)選定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。閏土機(jī)械外文翻譯成品某寶店第五章轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)計(jì)算§5.1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)

24、、主銷(xiāo)、主銷(xiāo)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(jiǎn)圖時(shí)可忽略車(chē)輪的定位角，即認(rèn)為主銷(xiāo)傾角、主銷(xiāo)后傾角，車(chē)輪外傾角均 為零，而左右轉(zhuǎn)向節(jié)軸線重合且與主銷(xiāo)軸線位于同一側(cè)向垂直平面。如下所 示：圖51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R和垂直力傳給前梁，使前梁承受彎矩和轉(zhuǎn)矩?？紤]到制動(dòng)時(shí)汽車(chē)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:Z=(5-1)式中：G汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷，N；汽車(chē)制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系

25、數(shù)，對(duì)轎車(chē)和載貨汽車(chē)的前橋可取L5；質(zhì)量分配給前橋35%；Z=-x Gx /n=0. 35X8855X 1. 5=6641. 252前輪所承受的制動(dòng)力PX=Z2式中：。一一輪胎與路面的附著系數(shù)取為0.6；P =6641. 25x0. 6=3984. 75 N由于和P、對(duì)前梁引起的垂向彎矩和水平方向的彎矩加上在兩鋼板彈簧 座之間達(dá)最大值，分別為：My =億一 gw）X，2 =（守/一N mm(5-2)Gb _ §% = R x 4 = Z x ° x 4=y-"八 x ° x -N mm(5-3)式中:人一見(jiàn)圖 31,取/）=285 mm / 一g” 一車(chē)

26、輪（包括輪毅、制動(dòng)器等）所受的重力，N；取gw=980N；B一前輪輪距取B=1320 mm；S一前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離取為550 mmM = (6641.25 -980) x 20"50 =2179581.25 N mm21320-550M. = 3984.75x= 1534128. 75 N mm2制動(dòng)力R還使前梁在主銷(xiāo)孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩T：T= P、x rr N mm式中：一輪胎的滾動(dòng)半徑取為373.425 mm則有 T=3984. 75X373. 425=1488005. 269 N mm前梁在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力5,和扭轉(zhuǎn)應(yīng)（單位均為MPa） 分

27、別為：(5-4)(5-5)式中：W 前軸彎曲截面系數(shù)，W唾（033）。前梁應(yīng)力的許用值為%=300500 MPa,當(dāng)取D=68 mm , d=58 mm時(shí),W-A(683 -583)=11714. 2M工=2643533. 9 N mm *=225.67 < crlv =300MPa 乙n故D=68 mm , d=58 mm滿(mǎn)足使用條件。§5.2 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(chē)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Z"和Z|K與側(cè)向反力丫比，小各不相等，前輪的地面反力（單位都為N）分 別為：Zi =9(1 +2/"B式中

28、：九一汽車(chē)質(zhì)心高度取為840 nlm；/一車(chē)輪與地面附著系數(shù)取為0. 3； 此時(shí)匕工，/向右作用。則有：=2 2x84()x().3 “8N"21320r 8855 , 2x840x0.3、Z1/e =(1) = 2737N21320=*2 x 84。x 0.3J = 1835.4N"213208855 八 2x840x0.3、八、Y.u =(1) x 0.3 = 821.1A抵 21320側(cè)滑時(shí)左、右鋼板彈簧對(duì)前梁的垂直作用力為:= 05Gl + G0| (4 _，.) + SlR=05GGMhr,) + S式中：G1一滿(mǎn)載時(shí)車(chē)廂分配給前橋的垂向總載荷八一板簧座上表面離地

29、高度取400mmG=1239x9. 8=12142. 2N；則有 T.L =0.5x12142.2 +8855 x0.3(840 -400) + 650 = 7869 .35NTR =0.5x12142.2 - 8855 x 0.3(840 - 400) - 650 = 4272 .85 N§5.3 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力如圖4-2所示，轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面在軸徑為4的輪軸根部即III - III 剖面處。圖52轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷(xiāo)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

30、轉(zhuǎn)向節(jié)上 的安裝平面。這時(shí)的My, M力及III in剖面處的合成彎矩應(yīng)力 *.(MPa)為：(5-6)=Pvx/3(5-7)=/ M+(Zgh30.4(5-8)_ 0十+周 w-W式中：& 一轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑取為45mm, /3=30 mm, ctw. =550 MPa,2J(6641.25-980)2 +3984.752則 b = 30x1J=22. 7Mpa<550Mpah W0.1*453H H轉(zhuǎn)向節(jié)采用30Cr, 40Cr等中碳合金鋼制造，心部硬度HRC241285,高 頻淬火后表面硬度HRC5765,硬化層深1.52. 0mm。輪軸根部的圓角液壓 處理。二、在側(cè)滑

31、工況下在側(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：M/nwn = ZJ -=6118 x 30-1835 .4x373.425 = -501844 .245Mg =乙然 += 2737 x 30 + 821.lx 373.425 = 388729.3因此左右轉(zhuǎn)向節(jié)都符合要求。§5.4 主銷(xiāo)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52(c)和縱向平面(圖52(d), 對(duì)主銷(xiāo)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所引起的

32、力矩Z4,由位于通過(guò)主銷(xiāo)軸線 的側(cè)向平面并在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處垂直地作用于主銷(xiāo)的力。，所形成的 力偶矩。也(c+d)所平衡(見(jiàn)圖52(b),故有ZJ, 6641.25x95彳=- = 5301.84 Nc + d 57 + 62式中L取95, c取57, d取62 mm；制動(dòng)力矩產(chǎn)也由位于縱向平面并作用于主銷(xiāo)的力所形成的力偶0打(c+d)所平衡(見(jiàn)圖5-2(c)0故有Qfnr3984.75x373.42557 + 62= 12504.25N而作用于主銷(xiāo)的制動(dòng)力外，則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷(xiāo)的力以，。，平衡(見(jiàn)圖52(c),且有:上= 3984.75x62 =2076.09N57 +

33、 62=c + dc + d3984.75x5757 + 62= 1908.67由轉(zhuǎn)向橋的俯視圖(圖52(d)的下圖)可知，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力N 為：=2474 .2NQmn3024.41x8057 + 62力N位于側(cè)向平面且與輪軸中心線的垂直距離為。(取為80 mm)如將N 的著力點(diǎn)移至主銷(xiāo)中心線與輪鈾中心線的交點(diǎn)處.則需對(duì)主銷(xiāo)作用一側(cè)向力 矩N/4 (見(jiàn)圖42(b)。力矩由位于側(cè)向平面并作用于主銷(xiāo)的力偶矩所平 Qmn(c+d)衡，故有=2033.22N而力N則存整向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷(xiāo)的力。山，。陽(yáng)所平衡，且有:QniNd 3024.41x62c + dH9= 1575,7NN

34、l 3024.41x57 c + dH9= 1448,7N由圖52(b)可知，在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷(xiāo)的合力Q,和下襯套的 中心作用于主銷(xiāo)的合力Q分別為：(5-9)= J(Qmz + Qmn 一。物)2 +(2, 一。小廠=7(5301.84 + 2033.22 -1575.7)2 + (12504- 2076.09)2= 11912.88NQ = q(2,WZ + QmN + Qni)+(2， + &)(5-10)=16878.59N由上兩式可見(jiàn)，在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)，主銷(xiāo)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0=16878. 59N二、在側(cè)滑工況下僅有在側(cè)向平面起作用的力和力矩

35、，且作用于左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷(xiāo)的力。小 是不相等的，它們可分別按下式求得：QmzlQmzl =6118x95-1835.4x.373.425 =_87541Af57 + 622737 x95 + 821.1x 373.425 =4761 .8N57 + 62取。|，。3，。小儂中最大的作為主銷(xiāo)的計(jì)算載荷。/=0=儂78.59、，計(jì)算 主銷(xiāo)在前梁拳部下端面應(yīng)力%和剪切應(yīng)力乙：(5-11)(5-12)Qt q=7y/z MPaO.ld；MPa； 就0式中："。一主銷(xiāo)直徑取為25 mm；h 一轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離，見(jiàn)圖52 (a),取h=28mm；16878.59-x0.1x2

36、5328 = 302.5<% ;4x16878.59 =%3.1415926 x252' < r.y ;其中%=500lPa； rJ = 100MPao主銷(xiāo)采用20cr, 20CrNi, 20crMnTi等低碳合金鋼制造，滲碳淬火，滲碳 層深 1.01.5mm, HRC5662。轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力a.為：T 啜皿卬=5°"& 式中：/ 一襯套長(zhǎng)為30mm。在靜載荷下，上式的計(jì)算載荷取5 =2=、3°184 = 107MPa< ac<5MPa 0° 山 30x25§5.5 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的計(jì)算對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)推力

37、軸承，取汽車(chē)以等速4=40km/h,沿半徑R = 50m的圓周 行駛的工況作為計(jì)算工況。如果汽車(chē)向右轉(zhuǎn)彎，外輪即左前左輪的地面垂向 反力Z"增大。乙工=4口+（生）（¥），將上述計(jì)算工況的有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式，并沒(méi)!=2 B R耳05則有：兒=空=。35，可近似地認(rèn)為推力軸承的軸向載荷F.等于上述前外輪的地面垂向外力, 即：入=0.625G =5534.4N。鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對(duì)轉(zhuǎn)角不大及軸承滾輪使圓周破壞帶 來(lái)的危險(xiǎn)性，軸承的選擇按其靜承載容量C°,=42.8KN進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載 荷玲=0.4C。，=17.12KN匕,故此推力軸承滿(mǎn)足要求。圖6-1最小

38、轉(zhuǎn)向半徑時(shí)的轉(zhuǎn)向角第六章轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)計(jì)算§6.1計(jì)算前的校核：輪胎型號(hào)7.516 外直徑：805mm 負(fù)荷下靜半徑：383mm 車(chē) 輪滾動(dòng)半徑：383X97. 5% ;373. 425mm 輪輛6. 00G 輪胎斷面寬度：215mm 車(chē)架外邊間距：600 mm 軸 L： 2600mm 輪距 B： 1320mm 1. B max 如圖 6-1rax最小轉(zhuǎn)彎半徑R min=5500mmRmm二L/sinamax0（6-1）Rl =28. 2 " 由 cot a max=cot B max +B/L 得 B max =36. 42.前軸負(fù)荷參數(shù)的確定（參看圖6-1、6-2、6-3

39、）前軸載荷 空載：（ 1400+65） X52%=761. 8Kg滿(mǎn)載：2530 X 35%=885. 5 Kg G lmax =8855N 每輪胎載荷 =2530/(3. 2+2)=486. 54 Kg 查表知 P=0. 21Mpa 方向盤(pán)直徑 D. =400mm 3.車(chē)輪轉(zhuǎn)到最大位置與車(chē)架的外緣是否干涉校核圖6-2主銷(xiāo)傾和主銷(xiāo)偏移距B ：主銷(xiāo)傾角取B=8°AB=373. 425 X tan 3 OA+OB= 0 B二胎斷面寬度 / 2 = 215/2由以上兩式可得OA=55mm即為主銷(xiāo)偏移距。B圖6-3最大轉(zhuǎn)向角時(shí)輪胎和車(chē)架相對(duì)位置圖此圖是俯視圖，輪胎按理想的矩形計(jì)算，。是輪轂正

40、中心，。1是主銷(xiāo)與地面的交點(diǎn)。DE=215/2-55=52. 5mm DN=DE*cos B max =42. 3mmEH=01E*sin3 imx =373. 425*sin36. 4 ° =110. 8*2=221. 6mm 則 DI=EH + DN =（221.6+42.3） mm 又因?yàn)檩喬嗝鏋椋ㄈ鐖D6-4）圖6-4輪胎斷面故 DI«=EH+DN/2=221. 6+21. 15=242. 75mm 又 B=1320mm 車(chē)架外緣寬 a=600mm 故車(chē)架外緣距車(chē)輪中心距離為（B-a ） /2= （ 1320-600） /2=360mmMQ=360-001=360-

41、55=305mmD 1=242. 75mm MQ-DI=62. 55mm>50mm 故不發(fā)生干涉。4.運(yùn)動(dòng)干涉校核和縱拉桿長(zhǎng)度的確定（參看圖6-5）已知鋼板長(zhǎng)度L=900mm鋼板板簧拱高h(yuǎn)二100mm吊耳中徑e=39mm吊耳中心到相鄰U型螺栓之距Le=404. 5mm （兩U型螺栓中 心距91mm）通過(guò)做圖求得B1A1 =510mm圖6-5轉(zhuǎn)向縱拉桿尺寸確定圖§6.2 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)及參數(shù)確定轉(zhuǎn)向系的效率功率：A從轉(zhuǎn)向軸輸入，經(jīng)轉(zhuǎn)向搖臂軸輸出所求得的效率稱(chēng)為 正效率，用符號(hào)+表示，77.二(PP?)/巴；反之稱(chēng)為逆效率，用/表示： 7-=(&-)/8其中一從轉(zhuǎn)向軸輸入功率

42、巴一轉(zhuǎn)向器中的摩擦功率P3 一作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的功率本車(chē)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，則：% = tan % /tan(a0 + )( 6-2 )=tan(q)_ p)/tan%(6-3 )人螺桿的螺線導(dǎo)程角P摩擦角f摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)取即=8。，f=0. 03,p=1.718。代入得：二 tan8°/tan(80 + 1.718°)=82. 1%t_ = tan(8°-1.718°)/tan8° = 78. 3%上兩式表明：增加導(dǎo)程角正逆效率均增大.受小增大

43、的影響如不宜過(guò)大，一般 % = 8。10°,本車(chē)選用8°0§6.3 轉(zhuǎn)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 輪所需要克服的阻力，主要是車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)阻力、車(chē)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。通過(guò)將轉(zhuǎn)向系中的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn) 變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，可以使轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向節(jié)摩擦阻力減少到較小的程度。汽車(chē)在瀝青或者混凝土路面上原地轉(zhuǎn)向阻力矩：乂產(chǎn)需64)M1:402. 9N. m式中f輪胎和路面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)取0.7G, 前軸負(fù)荷 (8855N)p輪胎

44、氣壓0. 21 MPa作用在方向盤(pán)上的力為(6-5)F/z = 167. 4N<200N，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。式中 L,轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng) 參考同類(lèi)車(chē)型為130mmL)轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)(110mm)R1W方向盤(pán)半徑(200mm)轉(zhuǎn)向器的角傳動(dòng)比4尸17.2乙一一轉(zhuǎn)向器的效率i=/M * LJL.設(shè)方向盤(pán)在車(chē)輪達(dá)到B max時(shí)的轉(zhuǎn)角是中則有甲/ B max = i=i“* L2/L,中二36. 4*110*17. 2/130=529. 76° /360=l. 5 圈<3 圈。合格。§6.4循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與計(jì)算圖6-6螺桿螺母結(jié)構(gòu)一、環(huán)球式轉(zhuǎn)向器各參數(shù)如下表所示：表6-1轉(zhuǎn)向器各

45、參數(shù)齒扇 模數(shù)mm搖臂軸直徑mm鋼球中心距mm螺 桿 外 徑mm鋼球直徑mm螺距mm工 作 圈 數(shù)環(huán) 流 行 數(shù)螺 母 長(zhǎng) 度mm齒 扇 齒 數(shù)齒 扇 整 圓 齒 數(shù)齒扇 壓力角切 削 角:扇寬mm4. 03025256. 3509. 5251. 524651322.5°6.5°28二、鋼球直徑d及數(shù)量n每個(gè)環(huán)路中的鋼球數(shù) n- ttDw / d cos a() ( cos<z() « 1 )( 6-6 )n 4加九/" = 19個(gè)三、滾道截面：當(dāng)螺桿和螺母各由兩條圓弧組成，形成四段圓弧滾道截(如 下圖所示)，此時(shí)螺桿和螺母溝槽的半徑R2= (0.

46、 15-0. 53) d(6-7 )取 R)=0. 52d=3. 302mm >d/2=6.350/2=3. 175 一B=P-d=9. 525-6. 350=3. 175>2. 5mm(合格)圖6-7滾道結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)管徑d=d+e=6. 350+0. 65=7mm導(dǎo)管壁厚取為lmmo四、接觸角8 = 45。，以使軸向力和徑向力分配均勻。五、齒條齒扇傳動(dòng)副設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)參照是下表，一般將1-1中間剖面規(guī)定為基準(zhǔn)剖面，1T剖面 向右時(shí)，變位系數(shù)為正，向右時(shí)由正變零，再變?yōu)樨?fù)。此時(shí)計(jì)算0-0剖面: 表6-2齒扇參數(shù)表（0-0截面）分度圓直徑D=mz=4x 1352mm齒頂高幻% ;m x

47、h；4mm齒根高勺ltf = (A* +,)？5mm全齒h=4+勺9mm齒頂圓直徑丸32%60mm齒根圓直徑d f = d 2hf42mm圖6-8齒扇剖面圖齒扇輪在從軸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)0-0 面與中間面1T面的間距a()= 5mm,1 1截面：1 八上 “ «)tany tan6.5° 八由公式：竊=-5 x= 0.14mmm4rt l = r ha + c 4)？二26一 ( 1. 0+0. 25-0. 14 )x4 = 21.56mm% =r+ ("+/+£)?=26+ ( 1.0+0. 25+0. 14) x4=3

48、1. 56mm2 2截面：“ a3 tan/ / tan6.5°久=- = (14+o) x= 0.541mmin4rfl =r (A* +c( 1. 0+0. 25-0. 541 ) x4 = 23.16nun%=r+ (/?；=26+ ( 1.0+0.541 ) x4=32. 16mm33截面：( XA A a tan6.5。 n久=-=(-14+4. 6) x= -0.26mmm4rf3 = r (/?* +c* Q)/n=26- ( 1. 0+0. 25+0. 26) x4 = 19.96帆？公=' +(；+的)"? =26+ ( 1. 0-0. 267)

49、x4=28. 96mm分度圓處的齒厚：大端齒厚 Smax =( + <maxxtana0) = ( -+0. 541 tan22.5°) X2=6. 7mm2小端齒厚 5min =(7r + min xtana(>)=(九一0. 26*tan22. 5) *2=6. 06mm2齒條在與齒扇配合時(shí)，因齒扇為變厚齒扇，則滿(mǎn)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?yōu)辇X輪嚙合傳動(dòng)。六、循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強(qiáng)度的計(jì)算為了進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，首先要確定其計(jì)算載荷，可利用汽車(chē)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，利用它可求的轉(zhuǎn)向搖

50、臂上得力矩和在 轉(zhuǎn)向盤(pán)上的切向力。他們均可作為轉(zhuǎn)向系的最大載荷。鋼球與滾道間的接觸應(yīng)力。O =kV (R“(6-8)0 1 615 3 466/72 x (2e 1 x 105)2 (3302- 3.175)20 一 )F (3.302x3.175)2=2334.49Mpa< o =2500MPa式中系數(shù)k由下式確定一(一)= 0.03 07(6-9)A 2 r R、 0.0061 B - UI 1 " 0.1198一(一)2 r查汽車(chē)設(shè)計(jì)表7-3取k=1.615r一鋼球半徑此一滾道截面半徑與一螺桿外半徑E材料彈性模為2. lxlON/"?/尸3一鋼球與螺桿間正壓力，

51、可用下式計(jì)算/ncos %cos 0(6-10)3 = 12418. 72/ (38*cos8°*cos45 0 ) 式中 0 接觸角取45。% 一螺桿螺線導(dǎo)程角取8。n一參與工作的鋼球數(shù)38_ FhRxw cota(iD/2-b/2F2一作用在螺桿上的軸向力=95.23* 200 * cot8° /(25-3.175)*2 = 12418.72由以上可知接觸應(yīng)力可以滿(mǎn)足要求。七、齒的彎曲應(yīng)力：6F 義 h 6x 3662.73 x9 個(gè) 1 八個(gè)與4dt 14n 廣+ 止_ 戶(hù) aab =- = = 310.33 <<t =540Mpa 式中：F作用在齒扇上的

52、BS： 28x4.771-圓周力F= M=/L)=3662.73Nh 一齒扇的齒高b 一齒扇的齒寬 Sb 基圓齒厚Sb=S /r-2r j(inva h-inva ) =2*24. 02/26-2*24. 02*(0. 02151448-0)=4. 771mm (基圓齒厚的計(jì)算公式見(jiàn)機(jī)械原理課本)由上可知彎曲應(yīng)力完全滿(mǎn)足。螺桿與螺母用20CrlnTi剛材料制造，表面滲碳，深度為0. 8-1. 2mm,表 面硬度為HRC58-63。y一梯形底角圖7-1汽車(chē)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向圖第七章轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用來(lái)保證汽車(chē)轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車(chē)輪能繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中 心，在不同的圓周上做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯

53、形的主要任務(wù)之一是確 定轉(zhuǎn)向梯型的最佳參數(shù)和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開(kāi)式兩種。 一般轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)布置在前軸之后，但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)位置很低或前軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，也 有位于前軸之前的。兩軸汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)，若忽略輪胎側(cè)偏影響，兩轉(zhuǎn)向前軸的延長(zhǎng)線應(yīng)交于后 軸延長(zhǎng)線。設(shè)劭，q分別是外轉(zhuǎn)向車(chē)輪轉(zhuǎn)角，k為兩主銷(xiāo)中心線延長(zhǎng)線到地 面交點(diǎn)之間的距離，則梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)保證外轉(zhuǎn)向車(chē)輪的轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系：dgO.-ctgO,=-,若自變角為%則因變角4的期望值為：L =f3。）= ctg”（age。一三）,現(xiàn)有轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)僅能滿(mǎn)足上式要求。如下圖Z-/所示，在圖上作輔助虛線，利用余弦定理可推得轉(zhuǎn)向梯形所繪出的實(shí)際因變 角6；為：4

54、 = y - arcs insin（Z + 魚(yú)） 白 2 cos / - cos（Z + 夕。）cos 2月甘arc cos氏 k22 +1-2 cos（y+ 6。）+ 1 -2 cos（y+ Q）mm中m一梯形臂長(zhǎng)應(yīng)使設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向梯形所繪出的實(shí)際因變角“盡可能接近理論上的期望值 其偏差最常使用的中間位置附近小轉(zhuǎn)角圍應(yīng)盡可能小，以減小高速行駛時(shí)輪胎的磨損。而在不經(jīng)常使用且車(chē)速較慢的最大轉(zhuǎn)角時(shí)可適當(dāng)放寬要求, 因此在加入加權(quán)因子4（6。）構(gòu)成評(píng)價(jià)優(yōu)略的目標(biāo)函數(shù)f（x）為：a（&）-&（%）仇仇）xlOO %將上式代得：f（x） =sin(7 + a»)/-arcsin .

55、、|(77) +1-2cos(/ + 0/) M7Karc cot(cot0()l 一 一)K+ 1 -25cos伊 +仇)K(ccot(cot 仇一 7)-1 xlOO%2cos/ - cos(/ + /)- cos27arc c os'”其中 X設(shè)計(jì)變量 X=%二Lx2 L機(jī)外轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角，又上圖可得：。（面"二aiXSil）乃"max 八_ CI2其中Rmin 一汽車(chē)最小轉(zhuǎn)彎半徑為5.5m, a一主銷(xiāo)偏移距為55mm,K = 1320mm L=2600mm= 28.2°V 111 d A考慮到此時(shí)使用工況下轉(zhuǎn)角小于20。，且100以的小轉(zhuǎn)角使用的更

56、加頻繁, 因此?。寒?dāng) 0。 410。0%） = 1.5100 < 0（） <20° 次紇）=120。v % < %、建立約束條件時(shí)應(yīng)考慮到：設(shè)計(jì)變量m及y過(guò)小時(shí)，會(huì)使橫拉桿上的轉(zhuǎn) 向力過(guò)大；當(dāng)m過(guò)大時(shí)，將使梯形布置困難，故對(duì)m的上、下限及對(duì)/的下 限應(yīng)設(shè)置約束條件。因y越大，梯形越接近矩形.f(x)值就越大，而優(yōu)化過(guò) 程是求f(x)的極小值，故可不必對(duì)/的上限加以限制。綜上所述，各設(shè)計(jì)變量的取值圍構(gòu)成的約束條件為：m- nimm > 0 /nmax - /n > 0 r-y . >0梯形臂長(zhǎng)度m設(shè)計(jì)時(shí)常取在?min=0- UK, 4ax = 015K梯形底角九un=7。此外，由機(jī)械原理得知，四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角5不宜過(guò)小，通常取 6之4而=40。如上圖所示，轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)在汽車(chē)向右轉(zhuǎn)彎至極限位置時(shí)達(dá) 到最小值，