汽车转向桥桥设计设计说明书.docx

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1、汽车转向桥桥设计设计说明书 汽车转向桥设计说明书 任务书要求： （1）了解汽车转向桥的结构，功能 （2）进行汽车转向桥的受力分析 （3）总体方案设计 （4）画出转向节的零件图 （5）画出转向桥的总装图 一、概述 转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递汽车与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。转向桥通常位于汽车的前部，因此也常称为前桥。 各类汽车的转向桥结构基本相同，主要有前轴（梁）、转向节、主销和轮毂 (1)前轴：由中碳钢锻造，采用抗弯性较好的工字形断面。为了提高抗扭强度，接近两端略呈方形。前轴中部下凹使发动机的位置得以降低，进而降低

2、汽车质心，扩展驾驶员视野，减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。下凹部分的两端制有带通孔的加宽平面，用以安装钢板弹簧。前轴两端向上翘起，各有一个呈拳形的加粗部分，并制有通孔。 (2)主销：即插入前轴的主销孔内。为防止主销在孔内转动，用带有螺纹的楔形销将其固定。 (3)转向节：转向节上的两耳制有销孔，销孔套装在主销伸出的两端头，使转向节连同前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。为了限制前轮最大偏转角，在前轴两端还制有最大转向角限位凸块(或安装限位螺钉)。 转向节的两个销孔，要求有较高的同心度，以保证主销的安装精度和转向灵活。为了减少磨损，在销孔内压入青铜或尼龙衬套。衬套上开有润滑油槽，由安装在转向节上

3、的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活轻便，还在转向节下耳的上方与前轴之间装有推力轴承11；在转向节上耳与前轴之间，装有调整垫片8，用以调整轴向间隙。 左转向节的上耳装有与转向节臂9制成一体的凸缘，在下耳上装有与转向节下臂制成一体的凸缘。两凸缘上均制有一矩形键与左转向节上、下耳处的键槽相配合，转向节即通过矩形键及带有键形套的双头螺栓与转向节上下臂连接。 (4)轮毂：轮毂通过内外两个滚锥轴承套装在转向节轴颈上。轴承的松紧度可以由调整螺母调整，调好后的轮毂应能正、反方向自由转动而无明显的摆动。然后用锁紧垫圈锁紧。在锁紧垫圈外端还装有止推垫圈和锁紧螺母，拧紧后应把止推垫圈弯曲包住锁紧螺母或用开口销锁住，

4、以防自行松动。 轮毂外端装有冲压的金属端盖，防止泥水或尘土浸入。轮毂内侧装有油封(有的油封装在转向节轴颈的根部)，有的还装有挡油盘。一旦油封失效，则外面的挡油盘仍可防止润滑脂进入制动器内。 本文设计的是JY1061A型采用前置后轮驱动的载货汽车转向桥，因此该转向桥为从动桥。从动桥的功用：从动桥也称非驱动桥，又称从动车轴。它通过悬架与车架（或承载式车身）相联，两端安装从动车轮，用以承受和传递车轮与车架之间的力（垂直力、纵向力、横向力）和力矩。并保证转向轮作正确的转向运动 1、设计要求： （1）保证有足够的强度：以保证可靠的承受车轮与车架之间的作用力。 （2）保证有足够的刚度：以使车轮定位参数不变

5、。 （3）保证转向轮有正确的定位角度：以使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。 （4）转向桥的质量应尽可能小：以减少非簧上质量，提高汽车行驶平顺性。 通过对CJ1061A型前桥的设计，可以加深我们的设计思想，即： （1）处理好设计的先进性和生产的可能性之间的关系； （2）协调好产品的继承性和产品的“三化”之间的关系。 2、结构参数选择 JY1061A型汽车总布置整车参数见表1： 表1 2.1、转向桥结构形式 本前桥采用非断开式转向桥 2.2、选择前桥结构型式及参数 （1）前轴结构形式：工字形断面加叉形转向节主销固定在前轴两端的拳部里。（2）转向节结构型式：整体锻造式。 （3）主销结构型式

6、:圆柱实心主销。 （4）转向节止推轴承结构形式：止推滚柱轴承。 （5）主销轴承结构形式：滚针轴承 （6）轮毂轴承结构形式：单列向心球轴承 2.3、前轮定位角 本型前轮定位角选择见表1 二、转向桥强度计算 1、前轴强度计算 1.1、前轴受力简图 如图1所示： 图1 汽车向左侧滑时前轴受力图 1.2、前轴载荷计算 ）紧急制动 工 汽车紧急制动时，纵向力制动力达到最大值，因质量重新分配，而使前轴上的垂直载荷增大，对后轮接地点取矩得 取路面附着糸数=0.7 制动时前轴轴载千质量重新分配分配糸数m1= 12+L hg =0.71060 11175 ?+=1.63 垂直反作用力：Z 1l = Z 1r =

7、 21G m 1.6320727 2?= =16891.6N 横向反作用力：X 1l =X 1r = 2 1G m =11824.1N ）侧滑 汽车侧滑时，因横向力的作用，汽车前桥左右车轮上的垂直载荷发生转移。 （1）确定侧向滑移附着糸数： 在侧滑的临界状态，横向反作用力等于离心力F 离，并达到最大值F 离=gR V G 2 1,Y max =G 1 ,为保证不横向翻车，须使V 滑 V 翻 ，则有： hg gRB gR 21? ，所以hg B 21，得到 1584 21060 ?=0.747，取=0.65 （2）对车轮接地点取矩 垂直反作用力： Z )121(211B hg G l += =2

8、0727210600.65(1)21584?+=19360.5N Z )1 21(211B hg G l -= =1346.5N 横向反作用力 Y 1l += )121(21B hg G =12584.3N Y1r -= )1 21(21B hg G =875.2N ）越过不平路面 汽国越过不平路面时，因路面不平引起垂直动载荷，至使垂直反作用力达到最大值 取动载荷糸数=2.5 11120727 2.52588 3.7522 l r G Z Z =?=N 载荷计算结果列表，如下表2： 表2 单位 N 1.3、弯矩及扭矩计算 选择下述四个部位计版式其断面的弯矩、扭矩 -断面位于钢板弹簧座内侧，属于

9、前轴中部最弱部位。此断面内弯矩最大（钢板弹簧座可视为梁的固定端），故两钢板弹簧之间这段梁可不考虑受扭） -断面位于钢板弹簧座外侧附近，此断面内就弯矩最大，而扭矩最小 -断面处的弯矩，扭矩均较大 -断面位于梁端，此断面内扭矩最大，而弯矩最小 各断面示意图如图1 各断面的计算参数如下表3 表3 各断面弯扭矩计算如下 ）紧急制动 垂直面内弯矩M=Z1l i 水平面内弯矩 M=X 1 l i 上式中Li对应与-、-、-、-断面分别带入L1、L2、L3、L4 钢板弹簧外侧扭矩Mn=X 1() r i r h 上式中h i对应与-、-、-、-断面分别带入h1、h2、h3、0。 ）侧滑 左侧各断面垂直面内弯

10、矩 1 M=Z1l-Y1l(r r-h i) 上式中Li,hi带入值与紧急制动时一致 ）越过不平路面 垂直面内弯矩M=Z1Li 式中Li带入与上面计算中一致 弯扭矩计算结果如下表4 表4 单位N (4)断面糸数计算 A 工字形断面前轴 a) 断面简图 本汽车前轴简化为换算断面形状后如图3所示 图3 前轴简化图 b)计算断面糸数 i )-断面 如图3所示 垂直面内抗弯断面糸数 61 636606172633313?-?=-= -H h b BH W I I =37003.48N.mm 水平面内抗弯断面糸数 mm N B t h B t W II II .2174472 61236725.1226

11、23 3331=?+?=+= - ）- 断面 换算断面简图如图 4 图4 II II 断面计算简图 垂直面内抗弯断面系数 -断面为上，下翼缘不等长的工字形断面。计算其垂直面内抗弯断面系数的关系是确定出形心轴坐标。 形心轴Xc-Xc 的坐标： = Fi Fiyi y 2 = h B B bt Bt h t h B B t H bt t Bt )() 2/(*)()2/1(2/1*121112211-+-+-+ =30.796 216830.79637.204 y H y =-=-= 22237.20412.524.704h y t =-=-= 124324.70418.296h h h =-=-

12、= 该断面对形心轴的惯性矩： 33331112124 1 () 3 1708769xc J By B h by b h mm =-+-= 上翼面的抗弯断面系数： 1 31708769 30.796 55486.72xc J W y mm = = =上 下翼面的抗弯断面系数： 2 31708769 37.204 45929.72xc J W y mm = = =下 水平面内抗弯断面系数： 333123 1 () 627822.98W B t b t t h B mm = += 抗扭断面系数 由经验公式得 123 3 23 6843 2 1.26()275 1.26()136.14221.67()

13、 1.76() 26843 68 1.67 1.76(7543) 2 103.4459258 7522 7542331( )()1236843136.14()103.445(753123H h C B H h C H B b B b B b B t H h C C B b Wn B b -=-=?-?=-=-+-=-?+?-=+= =-=-=-+-= -+-=33 3)753362935.97mm -= iii) -断面 III-III 断面计算简图如图5 如图5 III-III 断面计算简图 1）垂直面内，水平面内的抗弯断面系数： 33333 322 3 343 /6()(5215)1891

14、3.52652 43()(5215)11402.266 W b H H h mm b W H h mm =-= -=?=-=-= 2）抗扭断面系数： 216 .0171.029.143 52= 取b h m 330.2164317173.512n W b =?= iv) -断面 1）垂直面内，水平面内抗弯断面系数： 3 2 2 43 2 2 47.160246 524367.193786 52436mm H b W mm bH W =?=?= 2）抗扭断面系数： 3330.2634320910.34n W b mm =?= v) 各断面尺寸参数见表5： 表5 单位：mm vi)断面系数计算结果列表见表6 表6 单位： .N mm - - - - W 37003.48 34347.214 18913.52 19378.7 W 21744 27822.97 11402.2 16024.7 n W 62935.57 17173.512 20910.34 （5）应力计算 a)计算公式 i)汽车紧急制动时 垂直面内弯曲应力 W M = 水平面内弯曲应力 W M = 合成应力 =+ 合 扭转应力： 在矩形长边中点上的扭转应力 n n W M = max