EQ1040輕卡前橋與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計

1、.：.；本科學生畢業(yè)設計EQ前橋與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計 系部稱號： 汽車與交通工程學院 專業(yè)班級： 車輛工程 B-班 學生姓名： 董 迪 指點教師： 紀峻嶺 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeEQ Light Trucks Front Axle And Steering System Design Candidate：Dong DiSpecialty：Vehicle EngingeeringClass：B-Supervisor：Associate Prof. Ji JunlingHeilongj

2、iang Institute of Technology-Harbin黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 II摘要在整個世界汽車市場的需求和開展中，亞太地域?qū)⒊蔀槿蜃畲蟮钠囦N售市場，其中以中國的汽車市場開展最為迅猛。年自度過全球金融海嘯危機的寒冬后，歐美市場進入需求衰退期，中國汽車市場規(guī)模進入了迅猛高速開展期，產(chǎn)銷量躍居世界第一。與此同時，中國卡車行業(yè)的年產(chǎn)銷數(shù)量可謂世界前列，市場容量較大；中國卡車市場的高端需求正在崛起。據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，年-月中國卡車行業(yè)消費整車近萬輛，同比增幅超越%，雖然我國經(jīng)濟蒙受金融危機的宏大沖擊，但隨著國家萬億元擴展內(nèi)需政策的實施及海外開展中國家市場的開辟，伴隨著我國公

3、路、鐵路及其他根底建立工程的陸續(xù)開工，尤其是-年我國陸續(xù)出臺的一系列促進汽車消費如汽車下鄉(xiāng)、以舊換新補貼政策和汽車出口的相關(guān)政策，卡車行業(yè)已成為率先受害的行業(yè)。從卡車行業(yè)的開展趨勢來看，年全國卡車市場需求總體加快，隨著國家一系列宏觀調(diào)控政策的逐漸到位，年仍將呈現(xiàn)較好的開展態(tài)勢。隨著公路和鐵路建立、現(xiàn)代物流業(yè)和節(jié)能減排工程以及民生工程的實施到位，必將為緊系國民經(jīng)濟建立的卡車產(chǎn)業(yè)帶來新的開展機遇關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向橋；轉(zhuǎn)向器；載荷；強度；ABSTRACTIn the whole world car market demand and developing, in the asia-pacific regi

4、on will become the worlds largest auto sales market, in which Chinas auto market develop the most rapidly. Since , spend the winter in global financial tsunami crisis after the European and American market into recession, Chinas automotive market demand into rapid high-speed development scale and th

5、e destinations in the world in terms of first. Meanwhile, Chinese trucks in manufacturing industry, is the world number is bigger; the forefront of market capacity China truck market demand is rising in the high-end. According to the latest figures show that - months China truck industry production

6、nearly million vehicles, vehicle year-on-year rate of increase more than %, although our country economy suffers financial crisis, but along with the huge impact national four trillion yuan to expand domestic demand and the implementation of the policy of developing countries overseas market explora

7、tion, along with our country roads, railways and other infrastructure projects in succession, especially the start of - China has promulgated a series of promoting auto (such as car went to the country, to old change new subsidies) and automotive export policies that truck industry has become the in

8、dustry first benefit. From the development trend of truck industries, national truck market demand, as countries overall speed up a series of macroeconomic regulation and control policy gradually in place, will still has a good momentum of development. Along with the highway and railway construction

9、, modern logistics industry and energy conservation and emission reduction projects and minsheng project implementation in place, will the national economic construction for a tight trucks of industry with a new development opportunity 目 錄 摘要Abstract第章 緒 論.前橋的概述.循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的概述. 研討內(nèi)容第章 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設計.轉(zhuǎn)向器構(gòu)造方式選

10、擇.轉(zhuǎn)向器構(gòu)造設計.車型的選取與技術(shù)參數(shù)分析HYPERLINK l _Toc.轉(zhuǎn)向系計算載荷確實定HYPERLINK l _Toc.各零件主要構(gòu)造與參數(shù)確定HYPERLINK l _Toc.螺桿、鋼球、螺母傳動副HYPERLINK l _Toc.齒條、齒扇傳動副HYPERLINK l _Toc.間隙調(diào)整安裝的構(gòu)造設計HYPERLINK l _Toc.本章小結(jié)第章 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器零件強度計算.鋼球與滾道間的接觸應力HYPERLINK l _Toc.螺桿在彎扭結(jié)協(xié)作用下的強度計算.本章小結(jié)第章 轉(zhuǎn)向橋設計HYPERLINK l _Toc.構(gòu)造參數(shù)選擇HYPERLINK l _Toc.轉(zhuǎn)向橋構(gòu)造方式

11、HYPERLINK l _Toc.選擇前橋構(gòu)外型式及參數(shù)HYPERLINK l _Toc.前輪定位角HYPERLINK l _Toc.本章小結(jié)第章 轉(zhuǎn)向橋設計.前軸強度計算HYPERLINK l _Toc.前軸受力簡圖HYPERLINK l _Toc.前軸載荷計算HYPERLINK l _Toc.彎矩及扭矩計算HYPERLINK l _Toc.本章小結(jié)第章 轉(zhuǎn)向節(jié)強度計算HYPERLINK l _Toc.截面系數(shù)計算.彎矩計算.應力計算.轉(zhuǎn)向節(jié)的資料、許用應力及強度校核.本章小結(jié)第章 主銷強度計算.主銷作用力計算HYPERLINK l _Toc.計算載荷HYPERLINK l _Toc.彎矩計

12、算HYPERLINK l _Toc.應力計算HYPERLINK l _Toc.本章小結(jié)結(jié) 論參考文獻致 謝附 錄 第章 緒 論在整個世界汽車市場的需求和開展中，亞太地域?qū)⒊蔀槿蜃畲蟮钠囦N售市場，其中以中國的汽車市場開展最為迅猛。年自度過全球金融海嘯危機的寒冬后，歐美市場進入需求衰退期，中國汽車市場規(guī)模進入了迅猛高速開展期，產(chǎn)銷量躍居世界第一。與此同時，中國卡車行業(yè)的年產(chǎn)銷數(shù)量可謂世界前列，市場容量較大；中國卡車市場的高端需求正在崛起。據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，年-月中國卡車行業(yè)消費整車近萬輛，同比增幅超越%。 雖然我國經(jīng)濟蒙受金融危機的宏大沖擊，但隨著國家萬億元擴展內(nèi)需政策的實施及海外開展中國家市場

13、的開辟，伴隨著我國公路、鐵路及其他根底建立工程的陸續(xù)開工，尤其是-年我國陸續(xù)出臺的一系列促進汽車消費如汽車下鄉(xiāng)、以舊換新補貼政策和汽車出口的相關(guān)政策，卡車行業(yè)已成為率先受害的行業(yè)。從卡車行業(yè)的開展趨勢來看，年全國卡車市場需求總體加快，隨著國家一系列宏觀調(diào)控政策的逐漸到位，年仍將呈現(xiàn)較好的開展態(tài)勢。隨著公路和鐵路建立、現(xiàn)代物流業(yè)和節(jié)能減排工程以及民生工程的實施到位，必將為緊系國民經(jīng)濟建立的卡車產(chǎn)業(yè)帶來新的開展機遇。隨著中國卡車行業(yè)開展加快，卡車市場市場競爭日益猛烈，眾多國外汽車消費巨頭都瞄準中國卡車市場“這塊肥肉，同時國內(nèi)民營企業(yè)也紛紛參與卡車行業(yè)中來。從眾多著名企業(yè)的開展歷程中他們不難看出：誰

14、能博得市場先機，誰就能在卡車市場的猛烈競爭中翹楚！市場環(huán)境一片大好情勢下，商家不僅在價錢上具有劇烈的競爭，同時在卡車的制造工藝、技術(shù)要求和平安性也同樣存在這比拼。正所謂：“指點時代，駕馭未來。因此，質(zhì)量與創(chuàng)新是卡車喊個的立足之本。中國改革開放以來，在鄉(xiāng)村實行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制的改革，使鄉(xiāng)村的經(jīng)濟空前的活潑。鄉(xiāng)村的貨運量和人口的流動量急劇添加，加快運輸機械化成為鄉(xiāng)村經(jīng)濟開展的迫切需求，正是這一市場的需求使具有中國特征的運輸機械-小型載貨汽車應運而生。它處理了鄉(xiāng)村運輸?shù)募毙瑁钛a了村際，鄉(xiāng)際，城鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)結(jié)合部運輸網(wǎng)絡的空白，活潑了鄉(xiāng)村經(jīng)濟，為鄉(xiāng)村富有勞動力找了一條出路，從而使數(shù)以萬計的農(nóng)民走上了小

15、康之路！ 小型載貨汽車的競爭對手是輕型汽車。與輕型汽車相比，小型載貨汽車有許多優(yōu)點。入世后小型載貨汽車沒有遭到多大沖擊，由于它是中國特征的產(chǎn)業(yè)，符合國情，在國外幾乎沒人搞過。但是他們不能逃避輕型汽車與小型載貨汽車在市場的競爭，小型載貨汽車利用比較底的消費本錢和微利運營的消費方式并引進先進的汽車技術(shù)，堅持“三低一高的特征，注重產(chǎn)質(zhì)量量，使之與在汽車行業(yè)的競爭中得以提高。小型載貨汽車制造工藝簡單，價錢廉價，四輪車價錢在.萬元/輛，購車農(nóng)戶普通半年左右即可收回元投資。另外，小型載貨汽車的養(yǎng)路費為每月每噸元，是汽車的%，運用本錢為同噸位汽車的/到/。公路快速建立也促進了小型載貨汽車的開展。舊中國，全國

16、公路僅 km，而到年底，已達. km，目前全國%的鄉(xiāng)和%的村都通了公路，使得小型載貨汽車有用武之地。因此，在近十幾年里我國小型載貨汽車得到快速開展。年全國小型載貨汽車產(chǎn)銷量缺乏萬輛，年產(chǎn)銷量到達萬輛，初次超越當年汽車產(chǎn)銷量.萬輛。年小型載貨汽車產(chǎn)銷量到達萬輛，而同期汽車產(chǎn)銷量為萬輛。他們要開發(fā)的小型載貨汽車要采用設計理念，多進展優(yōu)化設計，使產(chǎn)品新穎化，種類多樣化以順應多種需求。而在小型載貨汽車的設計中，如何順應復雜的路況下保證汽車能快速平穩(wěn)的行駛，就是一個很重的問題。前橋是汽車上一個重要的總成件，主要包括轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷、前軸等零部件，由于在汽車的行駛過程中，前橋所處的任務環(huán)境惡劣，工況復雜，

17、其接受的載荷也多為交變載荷，從而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂景象。這就要求其在構(gòu)造設計上必需有足夠的強度、剛度和抗疲勞破壞的才干。因此就有了本課題的研討和設計。.前橋的概述前橋經(jīng)過懸架與車架或承載式車身相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動車輪，用以在車架或承載式車身與車輪之間傳送鉛垂力、縱向力和橫向力。從動橋要接受和傳送制動力矩。前橋按與其匹配的懸架構(gòu)造的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。前橋按與之匹配的懸架構(gòu)造不同可分為非斷開式與斷開式兩種。 圖-非斷開式前橋圖-斷開式前橋汽車在行駛過程中，經(jīng)常需求改動行駛方向，即所謂轉(zhuǎn)向，這就需有一套可以按照司機意志行使汽車轉(zhuǎn)向的機構(gòu)，它將司機轉(zhuǎn)動方向盤的動作轉(zhuǎn)變?yōu)檐?/p>

18、輪的偏轉(zhuǎn)動作。為了堅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回正的性能，前橋的主銷在汽車的縱向和橫向平面內(nèi)具有一定的傾角。在縱向平面內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個角，稱為主銷后傾角。在橫向平面內(nèi)，主銷上部向內(nèi)傾斜一個角，稱為主銷內(nèi)傾角。 主銷后傾使主銷軸線與路面的交點位于輪胎接地中心之前，該間隔 稱為后傾拖距。當直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶爾遭到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時，汽車就偏離直線行駛而有所轉(zhuǎn)向，這時引起的離心力使路面對車輪作用著一妨礙其側(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，從而保證了汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過大，否那么在汽車轉(zhuǎn)向時為了

19、抑制此穩(wěn)定力矩需在方向盤上施加更大的力，導致方向盤繁重。后傾角通常在以內(nèi)?，F(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大的彈性回正力矩，故主銷后傾角就可以減小到接近于零，甚至為負值。但在采用子午線輪胎時，由于輪胎的拖距較小，那么需選用較大的后傾角。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至車輪中心平面的間隔 即主銷偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時需加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的挪動，而當松開方向盤時，所儲存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動回正，保證汽車作直線行駛

20、。內(nèi)傾角普通為；主銷偏移距普通為mm。輕型客車、輕型貨車及裝有動力轉(zhuǎn)向的汽車可選擇較大的主銷內(nèi)傾角及后傾角，以提高其轉(zhuǎn)向車輪的自動回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否那么在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)時，隨著滾動將伴隨著沿路面的滑動，從而添加輪胎與路面間的摩擦阻力，使轉(zhuǎn)向變得很繁重。為了抑制因左、右前輪制動力不等而導致汽車制動時跑偏，近年來出現(xiàn)主銷偏移距為負值的汽車。前輪定位除上述主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角外，還有車輪外傾角及前束，共項參數(shù)。車輪外傾指轉(zhuǎn)向輪在安裝時，其輪胎中心平面不是垂直于地面，而是向外傾斜一個角度 ，稱為車輪外傾角。此角約為，普通為左右。它可以防止汽車重載時車輪產(chǎn)

21、生負外傾即內(nèi)傾，同時也與拱形路而相順應。由于車輪外傾使輪胎接地點向內(nèi)縮，減少了主銷偏移距，從而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動時的方向穩(wěn)定性。前束的作用是為了消除汽車在行駛中因車輪外傾導致的車輪前端向外張開的不利影響(具有外傾角的車輪在滾動時猶如滾錐，因此當汽車向前行駛時，左右兩前輪的前端會向外張開)，為此在車輪安裝時，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間隔 A小于后面輪緣間的間隔 B，以使車輪在每一瞬時的滾動方向是向著正前方。前束即(B-A)，普通汽車約為mm，可經(jīng)過改動轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度來調(diào)整。設定前束的名義值時，應思索轉(zhuǎn)向梯形中的彈性和間隙等要素。在汽車的設計、制造、裝配調(diào)整和運用

22、中必需留意防止能夠引起的轉(zhuǎn)向車輪的擺振，它是指汽車行駛時轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷擺動的景象，它將破壞汽車的正常行駛。轉(zhuǎn)向車輪的擺振有自激振動與受迫振動兩種類型。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)在一個振動周期中路面作用于輪胎的力對系統(tǒng)作正功，即外界對系統(tǒng)輸入能量。假設后者的值大于系統(tǒng)內(nèi)阻尼耗費的能量，那么系統(tǒng)將作增幅振動直至能量到達動平衡形狀。這時系統(tǒng)將在某一振幅下繼續(xù)振動，構(gòu)成擺振。其振動頻率大致接近系統(tǒng)的固有頻率而與車輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會在較寬的車速范圍內(nèi)發(fā)生。通常在低速行駛時發(fā)生的擺振往往屬于自攝振動型。當轉(zhuǎn)向車輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)遭到周期性擾動的鼓勵，例如車輪失衡、端面跳動、輪胎的幾何和

23、機械特性不均勻以及運動學上的干涉等，在車輪轉(zhuǎn)動下都會構(gòu)成周期性的擾動。在擾動力周期性的繼續(xù)作用下，便會發(fā)生受迫振動。當擾動的鼓勵頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時便發(fā)生共振。其特點是轉(zhuǎn)向輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致，而且普通都有明顯的共振車速，共振范圍較窄(km/h)。通常在高速行駛時發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動型。轉(zhuǎn)向輪擺振的發(fā)生緣由及影響要素復雜，既有構(gòu)造設計的緣由和制造方面的要素如車輪失衡、輪胎的機械特性、系統(tǒng)的剛度與阻尼、轉(zhuǎn)向輪的定位角以及陀螺效應的強弱等；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

24、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。在設計中提高轉(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)向拉桿系中設置橫向減震器以添加阻尼等，都是控制前輪擺振發(fā)生的一些有效措施。汽車轉(zhuǎn)向系是堅持或者改動汽車行駛方向的機構(gòu)，在汽車轉(zhuǎn)向行駛中，保證各轉(zhuǎn)向輪之間有協(xié)調(diào)的轉(zhuǎn)角關(guān)系。保證汽車在行駛中能按駕駛員的支配要求，適時地改動行駛方向，并能在遭到路面干擾偏離行駛方向時，與行駛系配合，共同堅持汽車穩(wěn)定地直線行駛。轉(zhuǎn)向系和前橋?qū)ζ囆旭偟闹湫?、穩(wěn)定性和平安性都具有重要的意義。.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類與組成機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng): 以駕駛員膂力為轉(zhuǎn)向能源，一切傳力件是機械零件。主要由轉(zhuǎn)向

25、支配機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成。 .動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng):駕駛員膂力小部分和發(fā)動機動力大部分)為轉(zhuǎn)向能源。組成：在機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的根底上添加轉(zhuǎn)向加力安裝。.循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器概述轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系的減速傳動安裝，普通有級減速傳動副。它可按傳動副的方式分類。目前在汽車上廣泛采用的有齒輪齒條式、循環(huán)球齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄銷式和蝸桿指銷式等幾種構(gòu)造方式。其中，循環(huán)球齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器是目前國內(nèi)外汽車上較為流行的一種構(gòu)造方式，其有兩級傳動副：第一級為螺桿、鋼球和螺母傳動副，第二級是螺母上的齒條與搖臂軸上的齒扇傳動副。其中，轉(zhuǎn)向螺桿的軸頸支承在兩個角接觸球軸承上。軸承緊度可用間隙調(diào)整安裝調(diào)整。轉(zhuǎn)向螺母外側(cè)的下平面上加

26、工成齒條，與齒扇軸即搖臂軸上的齒扇嚙合?？梢娹D(zhuǎn)向螺母既是第一級傳動副的從動件，也是第二級傳動副齒條齒扇傳動副的自動件齒條。經(jīng)過轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向螺桿時，轉(zhuǎn)向螺母不能轉(zhuǎn)動，只能軸向挪動，并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，二者之間的螺紋以沿螺旋槽滾動的許多鋼球代之， 以實現(xiàn)滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。轉(zhuǎn)向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽。兩者的螺旋槽能配合構(gòu)成近似圓形斷面的螺旋管狀通道。螺母側(cè)面有兩對通孔，可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內(nèi)。兩根U形鋼球?qū)Ч艿膬啥瞬迦肼菽競?cè)面的兩對通孔中。導管內(nèi)也裝滿了鋼球。這樣，兩根導管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合

27、成兩條各自獨立的封鎖的鋼球“流道。轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動時，經(jīng)過鋼球?qū)⒘鹘o轉(zhuǎn)向螺母，螺母沿軸向挪動。同時，在螺桿與螺母兩者和鋼球間的摩擦力偶作用下，一切鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動，構(gòu)成“球流。鋼球在管狀通道內(nèi)繞行一定圈數(shù)后，流出螺母而進入導管的一端，再由導管另一端流回螺旋管狀通道。故在轉(zhuǎn)向器任務時，兩列鋼球只是在各自的封鎖流道內(nèi)循環(huán)，而不致脫出。與齒條相嚙合的齒扇，其齒厚是在分度圓上沿齒扇軸線按線性關(guān)系變化的，故為變厚齒扇。只需使齒扇軸相對于齒條作軸向挪動，即能調(diào)整兩者的嚙合間隙。調(diào)整螺栓旋裝在側(cè)蓋上。齒扇軸內(nèi)有切槽，調(diào)整螺栓的圓柱形端頭即嵌入此切槽中。將調(diào)整螺栓旋入，那么嚙合間隙減小，反之那么嚙合間

28、隙增大。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的正傳動效率高可達%，故支配輕便；螺桿及螺母上的螺旋槽經(jīng)滲碳、淬火及磨削加工，故耐磨性好、壽命長。但其逆效率也很高，容易將路面沖擊力傳到轉(zhuǎn)向盤。不過對于前軸載荷質(zhì)量不大而又經(jīng)常在平坦路面上行駛的各類汽車而言，這一缺陷影響不大。因此，循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器已廣泛運用于高級轎車和輕型及以上的客車、貨車汽車上。.研討內(nèi)容設計的主要內(nèi)容包括：前橋的構(gòu)造方式選擇轉(zhuǎn)向器構(gòu)造方式及選擇前橋主要零件任務應力的計算轉(zhuǎn)向系的設計及參數(shù)確定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的設計與計算利用CAD畫裝配圖、零件圖。第章 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器設計.轉(zhuǎn)向器構(gòu)造方式選擇循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由螺桿和螺母共同構(gòu)成的螺旋槽內(nèi)裝鋼球構(gòu)成的傳動副，以

29、及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構(gòu)成的傳動副組成。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的優(yōu)點是：在螺桿和螺母之間由于有可以循環(huán)流動的鋼球，將滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，因此傳動效率可到達%；在構(gòu)造和工藝上采取措施后，包括提高制造精度，改善任務外表的外表粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經(jīng)淬火和磨削加工，使之有足夠的硬度和耐磨損性能，可保證有足夠的運用壽命；轉(zhuǎn)向器的傳動比可以變化；任務平穩(wěn)可靠；齒條和齒扇之間的間隙調(diào)整任務容易進展。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的主要缺陷是：逆效率高，構(gòu)造復雜，制造困難，制造精度要求高。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器主要用于商用車上。.轉(zhuǎn)向器構(gòu)造設計循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器的構(gòu)造如圖-所示。-間隙調(diào)整安裝;-下端蓋;-角接觸球軸承;-轉(zhuǎn)向螺

30、桿; -轉(zhuǎn)向螺母;-鋼球; -齒扇; -轉(zhuǎn)向器殼體; -轉(zhuǎn)向柱管總成; -轉(zhuǎn)向軸圖- 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器表示圖.車型的選取與技術(shù)參數(shù)分析設計該轉(zhuǎn)向器時以EQ型輕型載貨汽車為例，其影響轉(zhuǎn)向器設計的技術(shù)參數(shù)有：軸荷分配：前軸空載時軸荷為，滿載時為，最大總質(zhì)量包括全部乘員為。轉(zhuǎn)向器角傳動比為.，方向盤直徑為。如圖-所示， =.，=.，=.，=.。-轉(zhuǎn)向搖臂;,-轉(zhuǎn)向縱拉桿及橫拉桿;-轉(zhuǎn)向節(jié)臂;-轉(zhuǎn)向梯形臂圖- 轉(zhuǎn)向系簡圖.轉(zhuǎn)向系計算載荷確實定為了保證行駛平安，組成轉(zhuǎn)向系的各零件應有足夠的強度。欲驗算轉(zhuǎn)向系零件的強度，需首先確定作用在各零件上的力。影響這些力的要素的主要要素有轉(zhuǎn)向軸的負荷，路面阻力和輪胎氣

31、壓等。為轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向輪要抑制的阻力，包括轉(zhuǎn)向輪繞主銷轉(zhuǎn)動的阻力、車輪穩(wěn)定阻力、輪胎變形阻力和轉(zhuǎn)向系中的內(nèi)摩擦阻力等。準確地計算這些力是困難的，為此引薦用足夠準確度的半徑閱歷公式來計算汽車在瀝青或者混凝土路面上的原地轉(zhuǎn)向阻力矩 MR=(f/)*(G)*(G)*(G)/p) N，即 .式中，輪胎和路面間的滑動摩擦因數(shù)，普通取.；轉(zhuǎn)向軸負荷，N；輪胎氣壓，MPa，查=.MPa。即 N作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力為 (.)式中，轉(zhuǎn)向搖臂長，；轉(zhuǎn)向節(jié)臂長，；轉(zhuǎn)向盤直徑，；轉(zhuǎn)向器角傳動比；B，D-鋼球與滾道接觸點；-轉(zhuǎn)向縱拉桿及橫拉桿-滾道截面的圓弧半徑圖- 螺桿與螺母的螺旋滾道截面轉(zhuǎn)向器正效率。即.各零件主要構(gòu)造與

32、參數(shù)確定.螺桿、鋼球、螺母傳動副根據(jù)該車型前橋負荷及汽車的裝載質(zhì)量的不同參考 選取，得齒扇。根據(jù)齒扇的模數(shù)，參照，得鋼球中心距為或，螺桿與螺母的螺距為或.，螺桿外徑。由滾動螺旋傳動的公稱直徑，螺距=；根據(jù)常用外循環(huán)滾動螺旋副的尺寸系列及其承載才干，得螺紋升角。螺桿螺旋滾道的內(nèi)徑,外徑,以及螺母的尺寸見圖-,在確定鋼球中心距后可由下式確定: (.)式中,鋼球中心距，；轉(zhuǎn)向搖臂軸上的力矩如下：在實踐中常取轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的力傳動比計算轉(zhuǎn)向搖臂軸上的力矩 (.)式中,轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的效率，普通取.；轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)的力傳動比為 (.)齒扇的嚙合半徑計算如下：由循環(huán)球式轉(zhuǎn)向系的構(gòu)造關(guān)系可知：當轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動角時，轉(zhuǎn)

33、向螺母及其齒條的挪動量應為 (.) 式中，螺桿或螺母的螺距,。這時，齒扇轉(zhuǎn)過角。設齒扇的嚙合半徑為，那么角所對應的嚙合圓弧長應等于，即 (.)且循環(huán)球轉(zhuǎn)向器角傳動比為 (.)由式(-)、(-)、(-)可求得循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器齒扇的嚙合半徑為齒扇的嚙合半徑.(.)綜上 取 .螺桿在彎扭結(jié)協(xié)作用下的強度計算螺桿處于復雜的應力形狀在其危險斷面上作用著彎矩和扭矩，其彎矩和轉(zhuǎn)矩分別為 (.) (.)式中，齒條、齒扇嚙合節(jié)點至螺桿中心的間隔 ，；螺桿兩支承軸承間的間隔 ，；嚙合角，；鋼球中心距，；螺線導程角，；滾動摩擦系數(shù)，=.；鋼球與滾道的接觸角,。那么這時，螺桿的當量應力為 (.)式中，螺桿按其內(nèi)徑計算的

34、橫斷面積、彎曲截面系數(shù)和改動截面系數(shù)。許用應力，N； (.) 螺資料的屈服極限，MPa。由于(.)(.)(.)得 根據(jù)螺桿的任務條件，其選用的資料為。具有很高的滲氮性能和力學性能，良好的耐熱性、高的疲勞強度及良好的抗過熱性等特性，因此常運用于制造高疲勞強度、高耐磨性，熱處置后尺寸精度、強度較高的各種尺寸的滲氮零件，如：氣缸套、底蓋、活塞螺栓、精細磨床主軸、搪桿、精細絲桿和齒輪、蝸桿、高壓閥門、閥桿等。查零件資料的牌號及力學性能得的屈服極限MPa，因此取得所以，螺桿在彎扭結(jié)協(xié)作用下滿足強度條件。.本章小結(jié)這一章重點在于對鋼球與滾道間的接觸應力的計算，經(jīng)過對螺桿在彎扭結(jié)協(xié)作用下的強度計算，從而確定

35、螺桿任務條件。 第章 轉(zhuǎn)向橋設計轉(zhuǎn)向橋是利用轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度以實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向，同時還接受和傳送汽車與車架及車架之間的垂直載荷、 縱向力和側(cè)向力以及這些力構(gòu)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。各類汽車的轉(zhuǎn)向橋構(gòu)造根本一樣，主要有前軸梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷和輪轂()前軸：由中碳鋼鍛造，采用抗彎性較好的工字形斷面。為了提高抗扭強度，接近兩端略呈方形。前軸中部下凹使發(fā)動機的位置得以降低，進而降低汽車質(zhì)心，擴展駕駛員視野，減小傳動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，各有一個呈拳形的加粗部分，并制有通孔。 ()主銷：即插

36、入前軸的主銷孔內(nèi)。為防止主銷在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，用帶有螺紋的楔形銷將其固定。 ()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)。 轉(zhuǎn)向節(jié)的兩個銷孔，要求有較高的同心度，以保證主銷的安裝精度和轉(zhuǎn)向靈敏。為了減少磨損，在銷孔內(nèi)壓入青銅或尼龍襯套。襯套上開有光滑油槽，由安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上的油嘴注入光滑脂光滑。為使轉(zhuǎn)向靈敏輕便，還在轉(zhuǎn)向節(jié)下耳的上方與前軸之間裝有推力軸承；在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與前軸之間，裝有調(diào)整墊片，用以調(diào)整軸向間隙。 左轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳裝有與轉(zhuǎn)向節(jié)臂制成一體的凸緣，在下耳

37、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、下耳處的鍵槽相配合，轉(zhuǎn)向節(jié)即經(jīng)過矩形鍵及帶有鍵形套的雙頭螺栓與轉(zhuǎn)向節(jié)上下臂銜接。 ()輪轂：輪轂經(jīng)過內(nèi)外兩個滾錐軸承套裝在轉(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)好后的輪轂應能正、反方向自在轉(zhuǎn)動而無明顯的擺動。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。 輪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，那么外面的擋油盤仍可防止光滑脂進入制動器內(nèi)。.構(gòu)造參數(shù)

38、選擇EQ型汽車總布置整車參數(shù)如表-表- EQ型汽車總布置整車參數(shù).轉(zhuǎn)向橋構(gòu)造方式 本前橋采用非斷開式轉(zhuǎn)向橋.選擇前橋構(gòu)外型式及參數(shù)前軸構(gòu)造方式：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。轉(zhuǎn)向節(jié)構(gòu)外型式：整體鍛造式。主銷構(gòu)外型式:圓柱實心主銷。轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承構(gòu)造方式：止推滾柱軸承。主銷軸承構(gòu)造方式：滾針軸承輪轂軸承構(gòu)造方式：單列向心球軸承.本章小結(jié)本章表達了轉(zhuǎn)向橋的構(gòu)造方式，對其構(gòu)造參數(shù)進展分析，構(gòu)造參數(shù)的選擇。確定了前橋梁的構(gòu)造方式為“工字方式的梁。從而確定了前輪的定位角。第章 轉(zhuǎn)向橋強度計算.前軸強度計算.前軸受力簡圖如下圖：圖- 汽車向左側(cè)滑時前軸受力圖.前軸載荷計算緊急制動工 汽

39、車緊急制動時，縱向力制動力到達最大值，因質(zhì)量重新分配，而使前軸上的垂直載荷增大，對后輪接地點取矩得取路面附著糸數(shù)=.制動時前軸軸載千質(zhì)量重新分配分配糸數(shù)m=.垂直反作用力：Zl= Zr=.N橫向反作用力：Xl=Xr= =.N側(cè)滑 汽車側(cè)滑時，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。確定側(cè)向滑移附著糸數(shù)： 在側(cè)滑的臨界形狀，橫向反作用力等于離心力F離，并到達最大值F離=,Ymax=G,為保證不橫向翻車，須使V滑V翻，那么有：，所以，得到=.，取=.對車輪接地點取矩垂直反作用力：Z=.NZ=.N橫向反作用力：Yl=.NYr=.N越過不平路面汽國越過不平路面時，因路面不平引起垂直動載荷

40、，至使垂直反作用力到達最大值取動載荷糸數(shù)=.N載荷計算結(jié)果列表，如下表-：.彎矩及扭矩計算選擇下述四個部位計版式其斷面的彎矩、扭矩-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，故兩鋼板彈簧之間這段梁可不思索受扭-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-斷面處的彎矩，扭矩均較大-斷面位于梁端，此斷面內(nèi)扭矩最大，而彎矩最小各斷面的計算參數(shù)見表-表- 斷面的計算參數(shù)表- 各斷面彎扭矩計算各斷面彎扭矩計算見圖-緊急制動垂直面內(nèi)彎矩 M=Zli程度面內(nèi)彎矩 M=Xli上式中Li對應與-、-、-、-斷面分別帶入L、L、L、L鋼板彈簧外側(cè)扭矩

41、 Mn=X上式中hi對應與-、-、-、-斷面分別帶入h、h、h、。側(cè)滑 左側(cè)各斷面垂直面內(nèi)彎矩 =Zl-Yl(rr-hi) 上式中Li,hi帶入值與緊急制動時一致越過不平路面垂直面內(nèi)彎矩 M=ZLi式中Li帶入與上面計算中一致彎扭矩計算結(jié)果如下表表- 彎扭矩計算結(jié)果()斷面糸數(shù)計算A工字形斷面前軸斷面簡圖本汽車前軸簡化為換算斷面外形后如圖-所示圖-前軸簡化圖b)計算斷面糸數(shù)i)-斷面如圖-所示垂直面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)=.N.mm程度面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)- 斷面換算斷面簡圖如圖-圖-IIII斷面計算簡圖垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù) -斷面為上，下翼緣不等長的工字形斷面。計算其垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)的關(guān)系是確定出形

42、心軸坐標。形心軸Xc-Xc的坐標：=. 該斷面對形心軸的慣性矩： 上翼面的抗彎斷面系數(shù)：下翼面的抗彎斷面系數(shù)：程度面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：iii) -斷面 III-III斷面計算簡圖如圖-圖- III-III斷面計算簡圖垂直面內(nèi)，程度面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù)：抗扭斷面系數(shù)：iv) -斷面垂直面內(nèi)，程度面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：抗扭斷面系數(shù)：v) 各斷面尺寸參數(shù)見表-： 表- 各斷面尺寸參數(shù) vi)斷面系數(shù)計算結(jié)果如下表 表- 斷面系數(shù)計算結(jié)果 應力計算a)計算公式i)汽車緊急制動時垂直面內(nèi)彎曲應力 程度面內(nèi)彎曲應力 合成應力 改動應力：在矩形長邊中點上的改動應力 在矩形短邊中點上的改動應力 工字形斷面中所產(chǎn)生的最

43、大應力和最大改動應力是作用在梁斷面上的不同點處。對于上翼面長邊中點，其相當應力： ii)汽車側(cè)滑時垂直面彎曲應力 iii)汽車越過不平路面時垂直面彎曲應力 應力值計算結(jié)果列表：- EQ 前軸資料的許用應力 資料：Cr 調(diào)質(zhì)硬度 ： HB ： 許用應力： 表- 應力值計算結(jié)果 .本章小結(jié)本章主要是對轉(zhuǎn)向橋強度計算，對緊急制動，側(cè)滑，越過不平路面進展分析，從而進展前周載荷計算。以及在上述三種情況下，對彎矩及扭矩的計算。分析前梁的內(nèi)部構(gòu)造，對斷面在各種情況下進展計算分析。第章 轉(zhuǎn)向節(jié)強度計算.截面系數(shù)計算 取輪轂內(nèi)軸承根部處指軸為計算斷面 作用力、按表-取值。 .彎矩計算 彎矩在三種條件下進展計算：

44、 A緊急制動時 B側(cè)滑時 C超越不平路面時 計算用參數(shù)EQ ， ， .應力計算 A緊急制動時B側(cè)滑時C超越不平路面時彎矩、應力計算結(jié)果見列表-表- 彎矩、應力計算結(jié)果.轉(zhuǎn)向節(jié)的資料、許用應力及強度校核 資料 EQ Gr 許用應力 查YB-： .本章小結(jié)本章對截面系數(shù)計算，彎矩計算，應力計算，確定了轉(zhuǎn)向節(jié)強度，資料及許用應力。 第章 主銷強度計算 .主銷作用力計算簡圖 圖- 主銷作用力計算簡圖主銷受力見計算參數(shù)表-表- 主銷受力參數(shù).計算載荷 計算時，忽略主銷傾角的影響，并假定力的作用點位于主銷襯套中點。 A、按表取值 B汽車緊急制動時 力在主銷的支承反力和。 主銷遭到和u的作用，力u由下式求得

45、： 力在主銷的兩個支承上反作用力和 力u在主銷的兩個支承上反作用力和 由制動力矩的作用，在主銷的兩個支撐上產(chǎn)生反作用力和 C)汽車側(cè)滑時左主銷上支承的 反作用力左主銷下支承的 反作用力右主銷上支承的 反作用力 右主銷下支承的 反作用力 D汽車越過不平路面時 動載荷在主銷上、下支承上產(chǎn)生的作用反力和。.彎矩計算 在緊急制動和側(cè)滑時，主銷下支承的反作用力為最大，在越過不平路面時，因主銷下端的作用力臂大于上端，所以只需求計算主銷下支承處的彎矩圖汽車緊急制動時=.N.mm汽車側(cè)滑時=.N.mm汽車越過不平路面時=.N.mm抗彎斷面系數(shù)、剪切面積和主銷襯套擠壓面積的計算A)主銷抗彎斷面系數(shù)：=.mmB)主銷剪切面積：=.mmC)主銷襯套擠壓面積：=mmD:主銷外徑，d：主銷內(nèi)徑.應力計算分別計算各工況下的彎曲應力、剪切應力、擠壓應力如下表表- 彎曲應力、剪切應力、擠壓應力計算結(jié)果表-主銷受力 . 主銷資料及許用應力EQ:許用應力 按力作靜載荷計算時，.本章小結(jié)本章經(jīng)過對主銷作用力簡圖分析，計算其載荷彎矩計算，應力計算。確定了主銷的強度。對強度分析，最終確定了制造其資料?？梢越邮茏畲笤S用應力。結(jié) 論經(jīng)過了一段時間的設計任務，在對于EQ輕卡為例進展研討分析計算可以得出以下結(jié)論：以EQ輕型載貨汽車為