某輕型汽車前橋的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、三維UG、說明書】

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書I摘 要隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，輕型貨運(yùn)汽車以其機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)省油、高性價(jià)比、多功能的特點(diǎn)，逐漸成為市內(nèi)貨物運(yùn)輸或短途貨物運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸工具，是城市物流系統(tǒng)的主力車型。汽車制造企業(yè)為了占領(lǐng)市場，必須開發(fā)設(shè)計(jì)出造型美觀、布置合理、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、具有高動(dòng)經(jīng)性的輕型貨車。本文首先對輕型貨車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)的概述，而后對轉(zhuǎn)向前橋進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要計(jì)算了前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)村套） 、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。最后根據(jù)上述的設(shè)計(jì)工作與計(jì)算，完成 CAD 圖紙繪制及三維模型建立。 關(guān)鍵字：輕型貨車，前橋，工字梁，轉(zhuǎn)向節(jié) ，三維建模輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)IIABSTRACTWith the development of market economy light freight cars with its flexible economic fuel efficient cost-effective multi-function characteristics gradually become citywide goods transportation or short-distance transport of goods transport the main city logistics system is the main models. Auto manufacturing enterprise in order to capture market must develop design the modeling beautiful decorate reasonable advanced structure high move the vans through sex. Firstly, the small truck design features and development in the world to do the relevant overview and then move before the bridge on a detailed design calculations, mainly calculate the work stress in the Brake and sideslip two conditions of the front axle, steering knuckle, kingpin, kingpin upper and lower bearing (the steering knuckle village sets), Steering knuckle thrust bearing or thrust washer .The design of this work completed by the CAD drawing.KEY WORDS: light truck, front axle, beam，Knuckle畢設(shè)計(jì)業(yè) III目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒 論 11.1 前橋的概述 11.2 貨車前橋的發(fā)展?fàn)顩r .31.3 課題研究的目的與意義 .51.4 研究的方法及技術(shù)路線 61.4.1 研究方法 61.4.2 研究技術(shù)路線 61.5 本文研究的主要內(nèi)容 .6第 2 章 輕型汽車前橋的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 72.1 前橋基本參數(shù)的確定 .72.2 前橋的主要技術(shù)條件 .82.2.1 設(shè)計(jì)要求 .82.2.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 9第三章 前橋的結(jié)構(gòu)分析 93.1 承載結(jié)構(gòu)分析 .93.2 前橋的結(jié)構(gòu)確定 .103.2.1 結(jié)構(gòu)形式 .113.2.2 整車的結(jié)構(gòu)匹配 .11第 4 章 前橋主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .124.1 前橋的受力分析 124.1.1 緊急制動(dòng)工況分析 .124.1.2 側(cè)滑工況分析 .134.1.3 工況路面分析 134.2 前橋扭矩的計(jì)算 144.3 轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 214.3.1 截面系數(shù)計(jì)算 .21輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)IV4.3.2 彎矩的計(jì)算 .214.3.3 應(yīng)力的計(jì)算 .214.4 主銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .224.5 前橋標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與校核 .264.5.1 軸承的計(jì)算 264.5.2 墊片的計(jì)算 .274.6 前橋車輪的尺寸計(jì)算 27總 結(jié) 29致 謝 .30參考文獻(xiàn) 31本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1第一章 緒 論1.1 前橋的概述前橋通過懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪，用以在車架（或承載式車身）與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。從動(dòng)橋要承受和傳遞制動(dòng)力矩。前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。前橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同可分為非斷開式與斷開式兩種。 圖 1-1 非斷開式前橋圖 1-2 斷開式前橋汽車在行駛過程中，經(jīng)常需要改變行駛方向，即所謂轉(zhuǎn)向，這就需有一套能夠按照司機(jī)意志行使汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，它將司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕喌钠D(zhuǎn)動(dòng)作。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，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(gè) γ 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。 輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)2主銷后傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽車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車輪作用著一阻礙其側(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，否則在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤上施加更大的力，導(dǎo)致方向盤沉重。后傾角通常在 以內(nèi)。現(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面?3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(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(diǎn)至車輪中心平面的距離即主銷偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)需加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開方向盤時(shí)，所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，保證汽車作直線行駛。內(nèi)傾角一般為 ；主銷偏移距一般為 30～40mm。輕型客車、輕型貨車及裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽?8~5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(dòng)回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否則在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(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)致汽車制動(dòng)時(shí)跑偏，近年來出現(xiàn)主銷偏移距為負(fù)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 4 項(xiàng)參數(shù)。車輪外傾指轉(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 ，稱為車輪外傾角。此角約為 ，一般為 左右。它可以避免汽車??5.1~0?1重載時(shí)車輪產(chǎn)生負(fù)外傾即內(nèi)傾，同時(shí)也與拱形路而相適應(yīng)。由于車輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，縮小了主銷偏移距，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在行駛中因車輪外傾導(dǎo)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(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車向前行駛時(shí)，左右兩前輪的前端會(huì)向外張開)，為此在車輪安裝時(shí)，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距離 A 小于后面輪緣間的距離 B，以使車輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即(B-A)，一般汽車約為 3～5mm，可通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度來調(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。畢設(shè)計(jì)業(yè) 3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系統(tǒng)作正功，即外界對系統(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)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。1.2 貨車前橋的發(fā)展?fàn)顩r輕型載貨汽車的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 中國改革開放以來農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，使農(nóng)村的貨運(yùn)量及人口流動(dòng)急劇的增加，加快運(yùn)輸機(jī)械化成為了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，正是這一市場的需要使具有中國特色的運(yùn)輸機(jī)械—輕型貨車營運(yùn)而生。它解決了農(nóng)村運(yùn)輸?shù)募毙?，填補(bǔ)了村級，鄉(xiāng)級，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)。輕型貨車的競爭對手是輕型汽車，與輕型汽車相比，輕型貨車有許多的優(yōu)點(diǎn)。入世后輕型貨車沒有收到很大的沖擊，因?yàn)樗侵袊厣漠a(chǎn)業(yè)，符合國情，在國外沒有人這樣搞過，但是我們不能回避輕型汽車與輕型回城在市場上的競爭，輕型貨車?yán)帽容^低的生產(chǎn)成本和微利的經(jīng)營的成產(chǎn)方式并引進(jìn)了先進(jìn)的汽車技術(shù)，堅(jiān)持三低一高輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)4的特色，注重產(chǎn)品質(zhì)量，使之與在汽車行業(yè)的競爭中得以提高。 2008 年，輕型貨車市場增幅回落，月度呈現(xiàn)“前高后低”走勢，全年產(chǎn)銷量分別為 1074541 輛和1079159 輛，同比分別增長 4.2%和 6.1%，增幅低于 2007 年。從表 1 中可以看出，我國輕型貨車已經(jīng)連續(xù)兩年產(chǎn)銷量超過百萬輛，該細(xì)分車型占汽車市場份額達(dá)到11.5%，較 2007 年略有下降，但仍為商用車市場份額最大的車型。下半年受國際金融危機(jī)影響，下降趨勢非常明顯，從 2008 年 8 月開始，輕型貨車產(chǎn)銷量逐月下滑。分噸位來看，1.8tA 工字形斷面前軸a) 斷面簡圖本汽車前軸簡化為換算斷面形狀后如圖輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)16圖 4-2 工字梁b)計(jì)算斷面糸數(shù)i)Ⅰ-Ⅰ斷面如圖 3 所示①垂直面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)=37003.47N.mm 式（4-13） 6130726331???????HhbBWI②水平面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)式（4-14）mNBthtI .217472635.26231 ?????ⅱ）Ⅱ--Ⅱ 斷面① 換算斷面簡圖圖 4-3 II—II 斷面計(jì)算簡圖畢設(shè)計(jì)業(yè) 17② 垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)Ⅱ--Ⅱ斷面為上，下翼緣不等長的工字形斷面。計(jì)算其垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)的關(guān)系是確定出形心軸坐標(biāo)。形心軸 Xc-Xc 的坐標(biāo)：式（4-15）??Fiy2= hBbttHtBt )()2/(*2/1(/1*112???=30.796204.37961??y該斷面對形心軸的慣性矩：式（4-16）432131762.185)(3mhbyhByJxc???上翼面的抗彎斷面系數(shù)：式（4-17）315.497602.8myJWxc?‘上下翼面的抗彎斷面系數(shù)：式（4-18）3214.706.85myJWxc?‘下③水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：332197.28)(6mhtbtBW??式（4-19）④抗扭斷面系數(shù)輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)18由經(jīng)驗(yàn)公式得式（4-20）3333232172975)(1)468(.1)()(475892.13)4375(6.143678.)2(. 25.134)68(2.1756.mCbBhHWntbBbBhHCB???????????????????????iii) Ⅲ-Ⅲ斷面1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù)：式（4-21）322“3333 2.140)5(64)(/ 5.896mhHbW??????2）抗扭斷面系數(shù)： 216.079.435???取 bm式（4-22）512.73.33“' ??Wiv) Ⅳ-Ⅳ斷面1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：式（4-23）322“4' 7.1604536.98mHbW???2）抗扭斷面系數(shù)：畢設(shè)計(jì)業(yè) 19式（4-24）333“'4 4.209146.0mbW????v) 各斷面尺寸參數(shù)見表：表 4-5 各斷面尺寸參數(shù) 單位： mmJY1061Ⅰ-Ⅰ Ⅱ -Ⅱ Ⅲ -Ⅲ Ⅳ -ⅣB 72 92B1 60 501t12.5 12.5b 72 58 43 43160 162t12.5 12.5t 12 42h 36 43 15H 61 68 52 52vi)斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表見表 表 4-6 斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果 單位： 3mⅠ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ Ⅳ-ⅣW' 37003.47 34347.214 18913.52 19378.7W“ 21744 27822.97 11402.2 16024.7W“' 73229 20910.34 20910.34（5）應(yīng)力計(jì)算a)計(jì)算公式i)汽車緊急制動(dòng)時(shí)垂直面內(nèi)彎曲應(yīng)力：式（4-25）''WM??水平面內(nèi)彎曲應(yīng)力 ：式（4-26）“合成應(yīng)力： 式（4-27）“‘合 ???輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)20扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：式（4-28）nWM?max?在矩形短邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 max???工字形斷面中所產(chǎn)生的最大應(yīng)力和最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是作用在梁斷面上的不同點(diǎn)處。對于上翼面長邊中點(diǎn)，其相當(dāng)應(yīng)力： 式（4-29）23????合dii)汽車側(cè)滑時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力：式（4-30）''WM??iii)汽車越過不平路面時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力：式（4-31）''b) 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表： 表 4-7 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果 單位： 28/10mN?Ⅰ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ Ⅳ-Ⅳ'?183.63 155.51 149.25 120.379“134.38 173.29 101.89max?45.51 113.38 271.40緊急制動(dòng) d?402.38 300.30 357.27 496.14側(cè) 滑 '91.05 48.10 -125.926 -106.81越不平路 “287.07 238.36 228.77 184.50（6）CA1040P90K26L2 前軸材料的許用應(yīng)力材料：30Cr 調(diào)質(zhì)硬度 ： HB241—281 ：800—937)/(2mNb?許用應(yīng)力： bs??)7.06(???合 ss?7.0??4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算畢設(shè)計(jì)業(yè) 214.3.1 截面系數(shù)計(jì)算取輪轂內(nèi)軸承根部處指軸為計(jì)算斷面：式（4-64.891325????dW32）4.3.2 彎矩的計(jì)算A 緊急制動(dòng)時(shí) ： 14.839725.198725.1720121 ???????XZCM制式（4-33） B 側(cè)滑時(shí) 式（4-4.573264801.27604.19631?? ????rYZ制34）C 超越不平路面時(shí) 式（4-520261???ZM制35）計(jì)算用參數(shù) ZB1041LSD6S， ， 451?d201C302d4.3.3 應(yīng)力的計(jì)算A）緊急制動(dòng)時(shí)：式（4-17.546.8943??WM制?36）B）側(cè)滑時(shí)：式（4-19.64.89415732????側(cè)?37）C）超越不平路面時(shí)：式（4-714.586.9420??WM越?輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)2238）彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表表 4-8 彎矩、應(yīng)力計(jì)算功況 M ?緊急制動(dòng) 484397.14 54.17側(cè)滑 -5733267.4 -641.19超越不平路 525000 58.714轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核材料 CA1040P90K26L2 40Gr許用應(yīng)力 查 YB6-71： ][s?? 2/980][mNb??])[75.6(bS??4.4 主銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）主銷作用力計(jì)算簡圖如圖 圖 4-4 主銷作用力計(jì)算簡圖（2）主銷受力計(jì)算參數(shù)見表表 4-9 主銷受力計(jì)算參數(shù)參數(shù)車行a b c e f l 1ln rD h HZB1041LSD6S67 70 20 497 360 21B??165 2B??480 30 37 40畢設(shè)計(jì)業(yè) 23（3）計(jì)算載荷計(jì)算時(shí)，忽略主銷傾角的影響，并假定力的作用點(diǎn)位于主銷襯套中點(diǎn)。A） 、 、 按表 1 取值1ZXYB）汽車緊急制動(dòng)時(shí)力 在主銷的支承反力 和 ：11S?式（4-NbalZS 81.05627621458.1 ?????????39）主銷受到 和 u 的作用，力 u 由下式求得：1X式（4-4.6135.8.971???l40）力 在主銷的兩個(gè)支承上反作用力 和1X?2S?式（4-NbaS 18.657085.1912 ??????41）式（4-.2.12?42）力 u 在主銷的兩個(gè)支承上反作用力 和 ?3S?式（4-NbaS05.13764..4.3 ???????43）由制動(dòng)力矩 的作用，在主銷的 兩個(gè)支撐上產(chǎn)生反作用力 和rX1 ?4S?式（4-barS 23.0137485.1914 ???????44）作用在主銷下端的 合力（圖 14）式（4-NSSS41.978 )23.40167.582()0.30562(241???????45）輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)24C)汽車側(cè)滑時(shí)左主銷上支承的 反作用力：式（4-NbalZfYSl95.2141375.84.9604.1276? ??????上46）左主銷下支承的 反作用力式（4-NbalZeYSl 36.41813759644.12761 ???????下47）右主銷上支承的 反作用力 式（4-balZfYSrr 58.3174137.856059.81 ??????上48）右主銷下支承的 反作用力 式(4-49）40621375.8.6495.811 ???????balZeYSrr下D）汽車越過不平路面時(shí)動(dòng)載荷在主銷上、下支承上產(chǎn)生的作用反力 和 。1S?式（4-NbalZS2.1598011??????50）（4）彎矩計(jì)算在緊急制動(dòng)和側(cè)滑時(shí)，主銷下支承的反作用力為最大，在越過不平路面時(shí)，因主銷下端的作用力臂大于上端，所以只需要計(jì)算主銷下支承處的彎矩（圖 15）A) 汽車緊急制動(dòng)時(shí)：=1840691.17N.mm 式（4-3741.98?????hSM51）B) 汽車側(cè)滑時(shí)：=1364969.32N.mm 式（4-hS?下52）畢設(shè)計(jì)業(yè) 25C) 汽車越過不平路面時(shí)：=591267.77N.mm 式（4-hSM???153）（5）抗彎斷面系數(shù)、剪切面積和主銷襯套擠壓面積的計(jì)算A)主銷抗彎斷面系數(shù)：=2650.72mm3 式（4-)1(324DdW???54）B)主銷剪切面積：=706.86mm2 式（4-)(42dF???55）D) 主銷襯套擠壓面積：=1200mm2 式（4-HD??56）D:主銷外徑，d：主銷內(nèi)徑（6）應(yīng)力計(jì)算表 4-10 彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、擠壓應(yīng)力彎曲應(yīng)力 剪切應(yīng)力 擠壓應(yīng)力緊急制動(dòng)時(shí) WM??FS????FSc?????側(cè)滑時(shí) 下 下越過不平路面時(shí) 1c?1公式編號 67 68 69（7）載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表表 4-11 載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果 主銷受力單位：N M 單位： 其余量單位：2m2/mN主銷受力 M ??c?緊急制動(dòng) ??S49748.41 1840691.17694.41 70.38 41.457側(cè)滑 下 34188.36 1364969.32514.94 48.37 28.49輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)26越過不平路面?1S15980.21 591267.77223.06 22.61 13.32（8）主銷材料及許用應(yīng)力CA1040P90K26L2: ＃45許用應(yīng)力 2/83][mN???.?2/049][c按力 作靜載荷計(jì)算時(shí)，21GX?2/15mNc??4.5 前橋標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與校核4.5.1 軸承的計(jì)算對轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，取汽車以等速 =40km/h、沿半徑R=50m或以 =20km/h、沿半a?a?徑R=12m的圓周行駛的工況作為計(jì)算工況。 如果汽車向右轉(zhuǎn)彎，則其前外輪即前左輪的地面垂向反力 增大。1Z汽車的前橋側(cè)滑條件為= 式（4-1P???1RL2aYm?11gmG?57）式中： ————前橋所受的側(cè)向力，N；1————汽車滿載時(shí)的整車質(zhì)量分配給前橋的部分；R————汽車轉(zhuǎn)彎半徑，mm；————汽車行駛速度，mm/s；a?G————重力加速度， ；2sm、 ————作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面）N；1LYR————輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)；?————前橋滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷(本車為 8540.7N)；1由上式得： =1?g2a?本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書I摘 要隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，輕型貨運(yùn)汽車以其機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)省油、高性價(jià)比、多功能的特點(diǎn)，逐漸成為市內(nèi)貨物運(yùn)輸或短途貨物運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸工具，是城市物流系統(tǒng)的主力車型。汽車制造企業(yè)為了占領(lǐng)市場，必須開發(fā)設(shè)計(jì)出造型美觀、布置合理、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、具有高動(dòng)經(jīng)性的輕型貨車。本文首先對輕型貨車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)的概述，而后對轉(zhuǎn)向前橋進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要計(jì)算了前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)村套） 、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。最后根據(jù)上述的設(shè)計(jì)工作與計(jì)算，完成 CAD 圖紙繪制及三維模型建立。 關(guān)鍵字：輕型貨車，前橋，工字梁，轉(zhuǎn)向節(jié) ，三維建模輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)IIABSTRACTWith the development of market economy light freight cars with its flexible economic fuel efficient cost-effective multi-function characteristics gradually become citywide goods transportation or short-distance transport of goods transport the main city logistics system is the main models. Auto manufacturing enterprise in order to capture market must develop design the modeling beautiful decorate reasonable advanced structure high move the vans through sex. Firstly, the small truck design features and development in the world to do the relevant overview and then move before the bridge on a detailed design calculations, mainly calculate the work stress in the Brake and sideslip two conditions of the front axle, steering knuckle, kingpin, kingpin upper and lower bearing (the steering knuckle village sets), Steering knuckle thrust bearing or thrust washer .The design of this work completed by the CAD drawing.KEY WORDS: light truck, front axle, beam，Knuckle畢設(shè)計(jì)業(yè) III目 錄摘 要 IABSTRACT II第一章 緒 論 11.1 前橋的概述 11.2 貨車前橋的發(fā)展?fàn)顩r .31.3 課題研究的目的與意義 .51.4 研究的方法及技術(shù)路線 61.4.1 研究方法 61.4.2 研究技術(shù)路線 61.5 本文研究的主要內(nèi)容 .6第 2 章 輕型汽車前橋的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 72.1 前橋基本參數(shù)的確定 .72.2 前橋的主要技術(shù)條件 .82.2.1 設(shè)計(jì)要求 .82.2.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 9第三章 前橋的結(jié)構(gòu)分析 93.1 承載結(jié)構(gòu)分析 .93.2 前橋的結(jié)構(gòu)確定 .103.2.1 結(jié)構(gòu)形式 .113.2.2 整車的結(jié)構(gòu)匹配 .11第 4 章 前橋主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .124.1 前橋的受力分析 124.1.1 緊急制動(dòng)工況分析 .124.1.2 側(cè)滑工況分析 .134.1.3 工況路面分析 134.2 前橋扭矩的計(jì)算 144.3 轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 214.3.1 截面系數(shù)計(jì)算 .21輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)IV4.3.2 彎矩的計(jì)算 .214.3.3 應(yīng)力的計(jì)算 .214.4 主銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 .224.5 前橋標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與校核 .264.5.1 軸承的計(jì)算 264.5.2 墊片的計(jì)算 .274.6 前橋車輪的尺寸計(jì)算 27總 結(jié) 29致 謝 .30參考文獻(xiàn) 31本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1第一章 緒 論1.1 前橋的概述前橋通過懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪，用以在車架（或承載式車身）與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。從動(dòng)橋要承受和傳遞制動(dòng)力矩。前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。前橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同可分為非斷開式與斷開式兩種。 圖 1-1 非斷開式前橋圖 1-2 斷開式前橋汽車在行駛過程中，經(jīng)常需要改變行駛方向，即所謂轉(zhuǎn)向，這就需有一套能夠按照司機(jī)意志行使汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，它將司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕喌钠D(zhuǎn)動(dòng)作。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，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(gè) γ 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。 輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)2主銷后傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽車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車輪作用著一阻礙其側(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，否則在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤上施加更大的力，導(dǎo)致方向盤沉重。后傾角通常在 以內(nèi)?，F(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面?3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(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(diǎn)至車輪中心平面的距離即主銷偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)需加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開方向盤時(shí)，所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，保證汽車作直線行駛。內(nèi)傾角一般為 ；主銷偏移距一般為 30～40mm。輕型客車、輕型貨車及裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽?8~5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(dòng)回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否則在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(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)致汽車制動(dòng)時(shí)跑偏，近年來出現(xiàn)主銷偏移距為負(fù)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 4 項(xiàng)參數(shù)。車輪外傾指轉(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 ，稱為車輪外傾角。此角約為 ，一般為 左右。它可以避免汽車??5.1~0?1重載時(shí)車輪產(chǎn)生負(fù)外傾即內(nèi)傾，同時(shí)也與拱形路而相適應(yīng)。由于車輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，縮小了主銷偏移距，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在行駛中因車輪外傾導(dǎo)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(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車向前行駛時(shí)，左右兩前輪的前端會(huì)向外張開)，為此在車輪安裝時(shí)，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距離 A 小于后面輪緣間的距離 B，以使車輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即(B-A)，一般汽車約為 3～5mm，可通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度來調(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。畢設(shè)計(jì)業(yè) 3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系統(tǒng)作正功，即外界對系統(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)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。1.2 貨車前橋的發(fā)展?fàn)顩r輕型載貨汽車的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 中國改革開放以來農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，使農(nóng)村的貨運(yùn)量及人口流動(dòng)急劇的增加，加快運(yùn)輸機(jī)械化成為了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，正是這一市場的需要使具有中國特色的運(yùn)輸機(jī)械—輕型貨車營運(yùn)而生。它解決了農(nóng)村運(yùn)輸?shù)募毙瑁钛a(bǔ)了村級，鄉(xiāng)級，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)。輕型貨車的競爭對手是輕型汽車，與輕型汽車相比，輕型貨車有許多的優(yōu)點(diǎn)。入世后輕型貨車沒有收到很大的沖擊，因?yàn)樗侵袊厣漠a(chǎn)業(yè)，符合國情，在國外沒有人這樣搞過，但是我們不能回避輕型汽車與輕型回城在市場上的競爭，輕型貨車?yán)帽容^低的生產(chǎn)成本和微利的經(jīng)營的成產(chǎn)方式并引進(jìn)了先進(jìn)的汽車技術(shù)，堅(jiān)持三低一高輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)4的特色，注重產(chǎn)品質(zhì)量，使之與在汽車行業(yè)的競爭中得以提高。 2008 年，輕型貨車市場增幅回落，月度呈現(xiàn)“前高后低”走勢，全年產(chǎn)銷量分別為 1074541 輛和1079159 輛，同比分別增長 4.2%和 6.1%，增幅低于 2007 年。從表 1 中可以看出，我國輕型貨車已經(jīng)連續(xù)兩年產(chǎn)銷量超過百萬輛，該細(xì)分車型占汽車市場份額達(dá)到11.5%，較 2007 年略有下降，但仍為商用車市場份額最大的車型。下半年受國際金融危機(jī)影響，下降趨勢非常明顯，從 2008 年 8 月開始，輕型貨車產(chǎn)銷量逐月下滑。分噸位來看，1.8tA 工字形斷面前軸a) 斷面簡圖本汽車前軸簡化為換算斷面形狀后如圖輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)16圖 4-2 工字梁b)計(jì)算斷面糸數(shù)i)Ⅰ-Ⅰ斷面如圖 3 所示①垂直面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)=37003.47N.mm 式（4-13） 6130726331???????HhbBWI②水平面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)式（4-14）mNBthtI .217472635.26231 ?????ⅱ）Ⅱ--Ⅱ 斷面① 換算斷面簡圖圖 4-3 II—II 斷面計(jì)算簡圖畢設(shè)計(jì)業(yè) 17② 垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)Ⅱ--Ⅱ斷面為上，下翼緣不等長的工字形斷面。計(jì)算其垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)的關(guān)系是確定出形心軸坐標(biāo)。形心軸 Xc-Xc 的坐標(biāo)：式（4-15）??Fiy2= hBbttHtBt )()2/(*2/1(/1*112???=30.796204.37961??y該斷面對形心軸的慣性矩：式（4-16）432131762.185)(3mhbyhByJxc???上翼面的抗彎斷面系數(shù)：式（4-17）315.497602.8myJWxc?‘上下翼面的抗彎斷面系數(shù)：式（4-18）3214.706.85myJWxc?‘下③水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：332197.28)(6mhtbtBW??式（4-19）④抗扭斷面系數(shù)輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)18由經(jīng)驗(yàn)公式得式（4-20）3333232172975)(1)468(.1)()(475892.13)4375(6.143678.)2(. 25.134)68(2.1756.mCbBhHWntbBbBhHCB???????????????????????iii) Ⅲ-Ⅲ斷面1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù)：式（4-21）322“3333 2.140)5(64)(/ 5.896mhHbW??????2）抗扭斷面系數(shù)： 216.079.435???取 bm式（4-22）512.73.33“' ??Wiv) Ⅳ-Ⅳ斷面1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：式（4-23）322“4' 7.1604536.98mHbW???2）抗扭斷面系數(shù)：畢設(shè)計(jì)業(yè) 19式（4-24）333“'4 4.209146.0mbW????v) 各斷面尺寸參數(shù)見表：表 4-5 各斷面尺寸參數(shù) 單位： mmJY1061Ⅰ-Ⅰ Ⅱ -Ⅱ Ⅲ -Ⅲ Ⅳ -ⅣB 72 92B1 60 501t12.5 12.5b 72 58 43 43160 162t12.5 12.5t 12 42h 36 43 15H 61 68 52 52vi)斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表見表 表 4-6 斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果 單位： 3mⅠ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ Ⅳ-ⅣW' 37003.47 34347.214 18913.52 19378.7W“ 21744 27822.97 11402.2 16024.7W“' 73229 20910.34 20910.34（5）應(yīng)力計(jì)算a)計(jì)算公式i)汽車緊急制動(dòng)時(shí)垂直面內(nèi)彎曲應(yīng)力：式（4-25）''WM??水平面內(nèi)彎曲應(yīng)力 ：式（4-26）“合成應(yīng)力： 式（4-27）“‘合 ???輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)20扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：式（4-28）nWM?max?在矩形短邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 max???工字形斷面中所產(chǎn)生的最大應(yīng)力和最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是作用在梁斷面上的不同點(diǎn)處。對于上翼面長邊中點(diǎn)，其相當(dāng)應(yīng)力： 式（4-29）23????合dii)汽車側(cè)滑時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力：式（4-30）''WM??iii)汽車越過不平路面時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力：式（4-31）''b) 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表： 表 4-7 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果 單位： 28/10mN?Ⅰ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ Ⅳ-Ⅳ'?183.63 155.51 149.25 120.379“134.38 173.29 101.89max?45.51 113.38 271.40緊急制動(dòng) d?402.38 300.30 357.27 496.14側(cè) 滑 '91.05 48.10 -125.926 -106.81越不平路 “287.07 238.36 228.77 184.50（6）CA1040P90K26L2 前軸材料的許用應(yīng)力材料：30Cr 調(diào)質(zhì)硬度 ： HB241—281 ：800—937)/(2mNb?許用應(yīng)力： bs??)7.06(???合 ss?7.0??4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算畢設(shè)計(jì)業(yè) 214.3.1 截面系數(shù)計(jì)算取輪轂內(nèi)軸承根部處指軸為計(jì)算斷面：式（4-64.891325????dW32）4.3.2 彎矩的計(jì)算A 緊急制動(dòng)時(shí) ： 14.839725.198725.1720121 ???????XZCM制式（4-33） B 側(cè)滑時(shí) 式（4-4.573264801.27604.19631?? ????rYZ制34）C 超越不平路面時(shí) 式（4-520261???ZM制35）計(jì)算用參數(shù) ZB1041LSD6S， ， 451?d201C302d4.3.3 應(yīng)力的計(jì)算A）緊急制動(dòng)時(shí)：式（4-17.546.8943??WM制?36）B）側(cè)滑時(shí)：式（4-19.64.89415732????側(cè)?37）C）超越不平路面時(shí)：式（4-714.586.9420??WM越?輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)2238）彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表表 4-8 彎矩、應(yīng)力計(jì)算功況 M ?緊急制動(dòng) 484397.14 54.17側(cè)滑 -5733267.4 -641.19超越不平路 525000 58.714轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核材料 CA1040P90K26L2 40Gr許用應(yīng)力 查 YB6-71： ][s?? 2/980][mNb??])[75.6(bS??4.4 主銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）主銷作用力計(jì)算簡圖如圖 圖 4-4 主銷作用力計(jì)算簡圖（2）主銷受力計(jì)算參數(shù)見表表 4-9 主銷受力計(jì)算參數(shù)參數(shù)車行a b c e f l 1ln rD h HZB1041LSD6S67 70 20 497 360 21B??165 2B??480 30 37 40畢設(shè)計(jì)業(yè) 23（3）計(jì)算載荷計(jì)算時(shí)，忽略主銷傾角的影響，并假定力的作用點(diǎn)位于主銷襯套中點(diǎn)。A） 、 、 按表 1 取值1ZXYB）汽車緊急制動(dòng)時(shí)力 在主銷的支承反力 和 ：11S?式（4-NbalZS 81.05627621458.1 ?????????39）主銷受到 和 u 的作用，力 u 由下式求得：1X式（4-4.6135.8.971???l40）力 在主銷的兩個(gè)支承上反作用力 和1X?2S?式（4-NbaS 18.657085.1912 ??????41）式（4-.2.12?42）力 u 在主銷的兩個(gè)支承上反作用力 和 ?3S?式（4-NbaS05.13764..4.3 ???????43）由制動(dòng)力矩 的作用，在主銷的 兩個(gè)支撐上產(chǎn)生反作用力 和rX1 ?4S?式（4-barS 23.0137485.1914 ???????44）作用在主銷下端的 合力（圖 14）式（4-NSSS41.978 )23.40167.582()0.30562(241???????45）輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)24C)汽車側(cè)滑時(shí)左主銷上支承的 反作用力：式（4-NbalZfYSl95.2141375.84.9604.1276? ??????上46）左主銷下支承的 反作用力式（4-NbalZeYSl 36.41813759644.12761 ???????下47）右主銷上支承的 反作用力 式（4-balZfYSrr 58.3174137.856059.81 ??????上48）右主銷下支承的 反作用力 式(4-49）40621375.8.6495.811 ???????balZeYSrr下D）汽車越過不平路面時(shí)動(dòng)載荷在主銷上、下支承上產(chǎn)生的作用反力 和 。1S?式（4-NbalZS2.1598011??????50）（4）彎矩計(jì)算在緊急制動(dòng)和側(cè)滑時(shí)，主銷下支承的反作用力為最大，在越過不平路面時(shí)，因主銷下端的作用力臂大于上端，所以只需要計(jì)算主銷下支承處的彎矩（圖 15）A) 汽車緊急制動(dòng)時(shí)：=1840691.17N.mm 式（4-3741.98?????hSM51）B) 汽車側(cè)滑時(shí)：=1364969.32N.mm 式（4-hS?下52）畢設(shè)計(jì)業(yè) 25C) 汽車越過不平路面時(shí)：=591267.77N.mm 式（4-hSM???153）（5）抗彎斷面系數(shù)、剪切面積和主銷襯套擠壓面積的計(jì)算A)主銷抗彎斷面系數(shù)：=2650.72mm3 式（4-)1(324DdW???54）B)主銷剪切面積：=706.86mm2 式（4-)(42dF???55）D) 主銷襯套擠壓面積：=1200mm2 式（4-HD??56）D:主銷外徑，d：主銷內(nèi)徑（6）應(yīng)力計(jì)算表 4-10 彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、擠壓應(yīng)力彎曲應(yīng)力 剪切應(yīng)力 擠壓應(yīng)力緊急制動(dòng)時(shí) WM??FS????FSc?????側(cè)滑時(shí) 下 下越過不平路面時(shí) 1c?1公式編號 67 68 69（7）載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表表 4-11 載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果 主銷受力單位：N M 單位： 其余量單位：2m2/mN主銷受力 M ??c?緊急制動(dòng) ??S49748.41 1840691.17694.41 70.38 41.457側(cè)滑 下 34188.36 1364969.32514.94 48.37 28.49輕型貨車前橋總成設(shè)計(jì)26越過不平路面?1S15980.21 591267.77223.06 22.61 13.32（8）主銷材料及許用應(yīng)力CA1040P90K26L2: ＃45許用應(yīng)力 2/83][mN???.?2/049][c按力 作靜載荷計(jì)算時(shí)，21GX?2/15mNc??4.5 前橋標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與校核4.5.1 軸承的計(jì)算對轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，取汽車以等速 =40km/h、沿半徑R=50m或以 =20km/h、沿半a?a?徑R=12m的圓周行駛的工況作為計(jì)算工況。 如果汽車向右轉(zhuǎn)彎，則其前外輪即前左輪的地面垂向反力 增大。1Z汽車的前橋側(cè)滑條件為= 式（4-1P???1RL2aYm?11gmG?57）式中： ————前橋所受的側(cè)向力，N；1————汽車滿載時(shí)的整車質(zhì)量分配給前橋的部分；R————汽車轉(zhuǎn)彎半徑，mm；————汽車行駛速度，mm/s；a?G————重力加速度， ；2sm、 ————作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面）N；1LYR————輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)；?————前橋滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷(本車為 8540.7N)；1由上式得： =1?g2a?