前橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1

1、汽車(chē)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題目: CJ6590前橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué)生姓名 專(zhuān) 業(yè)_ 學(xué) 號(hào)_ 班 級(jí)_ 指導(dǎo)教師 成 績(jī)_ 工程技術(shù)學(xué)院 2014年 6 月目 錄一、前言21、使用性能要求22、結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇32.1、從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式32.2、選擇前橋結(jié)構(gòu)型式及參數(shù)32.3、前輪定位角3二、前橋強(qiáng)度計(jì)算51、前軸強(qiáng)度計(jì)算51.1、前軸受力簡(jiǎn)圖51.2、前軸載荷計(jì)算51.3、彎矩及扭矩計(jì)算72、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算162.1、截面系數(shù)計(jì)算162.2、彎矩計(jì)算172.3、應(yīng)力計(jì)算162.4、轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核173、主銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算173.1、主銷(xiāo)作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6173.2、計(jì)算載荷183.3、彎矩計(jì)算2

2、03.4應(yīng)力計(jì)算203.5、主銷(xiāo)材料及許用應(yīng)力21三 結(jié)論21四 參考文獻(xiàn)：21一、前言前橋一般位于汽車(chē)的前部，也稱(chēng)轉(zhuǎn)向橋或從動(dòng)橋。前橋是汽車(chē)上一個(gè)重要的總成件，主要包括轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)、前梁等零部件。前橋是通過(guò)懸架與車(chē)架相連，用以承受地面與車(chē)架之間的垂直載荷外，還承受制動(dòng)力和側(cè)向力以及這些力所構(gòu)成的力矩，并保證轉(zhuǎn)向輪作正確的運(yùn)動(dòng)。車(chē)橋通過(guò)懸架與車(chē)架連接，支撐著汽車(chē)大部分重量，并將車(chē)輪的牽引力或者制動(dòng)力，以及側(cè)向力經(jīng)過(guò)懸架傳給車(chē)架。在汽車(chē)使用中，轉(zhuǎn)向橋的受力狀況比較復(fù)雜，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。為保證轉(zhuǎn)向車(chē)輪的正確定位角度，使操縱輕便并減輕輪胎的磨耗，轉(zhuǎn)向橋也應(yīng)有足夠的剛度。此外，還應(yīng)盡量減輕轉(zhuǎn)

3、向橋的重量?？傊?，由于在汽車(chē)的行駛過(guò)程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，其承受的載荷也多為交變載荷，從而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂現(xiàn)象。這就要求其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗疲勞破壞的能前軸：是前橋的主要承重零部件，我公司有管式和鍛打式兩種結(jié)構(gòu)形式，但主要以鍛打式為主。  前橋承受汽車(chē)的前部重量，把汽車(chē)的前進(jìn)推力從車(chē)架傳給車(chē)輪，并與轉(zhuǎn)向裝置的有關(guān)機(jī)件作關(guān)節(jié)式聯(lián)系，實(shí)施汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。前橋是利用它的兩端通過(guò)主銷(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)連接，用以轉(zhuǎn)向節(jié)的擺轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的方向。1、使用性能要求為使汽車(chē)在行駛中具有較好的直線行駛能力，前橋應(yīng)滿足下列要求：(1) 足夠的強(qiáng)度，以保證可靠的承受車(chē)輪

4、與車(chē)架（或承載式車(chē)身）之間的作用力。(2)正確的車(chē)輪定位，使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。前輪定位包括主銷(xiāo)內(nèi)傾，主銷(xiāo)后傾，前輪外傾和前輪前束。(3) 足夠的剛度，使受力后變形要小，保證主銷(xiāo)和轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度保持不變。(4) 轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷(xiāo)，轉(zhuǎn)向節(jié)與前橋之間的摩擦力應(yīng)盡可能小，以保證轉(zhuǎn)向操作的輕便性，并有足夠的耐磨性。 (5) 轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)盡可能小，以保證汽車(chē)的正常，穩(wěn)定行使。(6) 前橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能小，以減少非簧載質(zhì)量，提高汽車(chē)行駛平順性。2、結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇CJ6590A型汽車(chē)總布置整車(chē)參數(shù)見(jiàn)表1：表1汽車(chē)總質(zhì)量Ga（N）前軸軸載質(zhì)量G1（N）汽車(chē)質(zhì)心至前軸中民線距離L1（m

5、m）汽車(chē)質(zhì)心至后軸中心線距離L2(mm)軸距L（mm）汽車(chē)質(zhì)心高度hg(mm)前鋼板彈簧座中心距B(mm)36422136221878112230001007760主銷(xiāo)中心距B(mm)前輪距B1(mm)車(chē)輪滾動(dòng)半徑rr(mm)主銷(xiāo)內(nèi)傾角主銷(xiāo)后傾角前輪外傾角a前輪前束（mm）132914803657.5°1°1°1-32.1、從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式 本前橋采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋。2.2、選擇前橋結(jié)構(gòu)型式及參數(shù)（1）前軸結(jié)構(gòu)形式：圓管形斷面中部下沉前梁，兩端為拳式。（2）轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)型式：整體鍛造式。（3）主銷(xiāo)結(jié)構(gòu)型式:圓柱實(shí)心主銷(xiāo)。（4）轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承結(jié)構(gòu)形式：止推滾柱軸承。

6、（5）主銷(xiāo)軸承結(jié)構(gòu)形式：滾針軸承（6）輪轂軸承結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)瘟邢蛐那蜉S承2.3、前輪定位角（1）前輪定位角的作用：前輪定位的作用是減小前輪偏轉(zhuǎn)時(shí)的阻力矩，使轉(zhuǎn)向操縱輕便、靈活，且使前輪具有自動(dòng)回正的作用，保證拖拉機(jī)直線行駛的穩(wěn)定性，減少輪胎磨損。（2）本型前輪定位角選擇見(jiàn)表1二、前橋強(qiáng)度計(jì)算1、前軸強(qiáng)度計(jì)算1.1、前軸受力簡(jiǎn)圖1.2、前軸載荷計(jì)算1）緊急制動(dòng)2）側(cè)滑 3）越過(guò)不平路面載荷計(jì)算結(jié)果列表1.3、彎矩及扭矩計(jì)算1）緊急制動(dòng)2）側(cè)滑3）越過(guò)不平路面彎扭矩計(jì)算結(jié)果 二、前橋強(qiáng)度計(jì)算1、前軸強(qiáng)度計(jì)算1.1、前軸受力簡(jiǎn)圖如圖1所示：圖1 汽車(chē)向左側(cè)滑時(shí)前軸受力圖1.2、前軸載荷計(jì)算1）緊急制動(dòng)

7、 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，縱向力制動(dòng)力達(dá)到最大值，因質(zhì)量重新分配，而使前軸上的垂直載荷增大，對(duì)后輪接地點(diǎn)取矩得取路面附著糸數(shù)=0.7制動(dòng)時(shí)前軸軸載質(zhì)量重新分配分配糸數(shù)m1=1.628垂直反作用力：Z1l= Z1r=11090N橫向反作用力：X1l=X1r= =7763N2）側(cè)滑 汽車(chē)側(cè)滑時(shí)，因橫向力的作用，汽車(chē)前橋左右車(chē)輪上的垂直載荷發(fā)生轉(zhuǎn)移。（1）確定側(cè)向滑移附著糸數(shù)： 在側(cè)滑的臨界狀態(tài)，橫向反作用力等于離心力F離，并達(dá)到最大值F離=,Ymax=G1,為保證不橫向翻車(chē)，須使V滑<V翻，則有：，所以<，得到<=0.726，取=0.7（2）對(duì)車(chē)輪接地點(diǎn)取矩垂直反作用力：Z=13299N

8、Z=323.06N橫向反作用力Y1l=9309NY1r=226N3）越過(guò)不平路面汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí)，因路面不平引起垂直動(dòng)載荷，至使垂直反作用力達(dá)到最大值。載貨汽車(chē)取動(dòng)載荷糸數(shù)=2.0載荷計(jì)算結(jié)果列表，如下表2： 表2 單位 N緊急制動(dòng)Z1 X1 側(cè)滑Z1l Z1r Y1l Y1r 越過(guò)不平路面Z1 1.3、彎矩及扭矩計(jì)算選擇下述四個(gè)部位計(jì)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考慮受扭）；-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?。?斷面處的彎矩，扭矩均較大；-斷面位于梁

9、端，此斷面內(nèi)扭矩最大，而彎矩最小；各斷面示意圖如圖1各斷面的計(jì)算參數(shù)如下表3表3 參數(shù)車(chē)型L1L2L3L4h1h2h3h4CJ6590 各斷面彎扭矩計(jì)算如下1）緊急制動(dòng)垂直面內(nèi)彎矩 水平面內(nèi)彎矩 上式中Li對(duì)應(yīng)與-、-、-、-斷面分別帶入。鋼板彈簧外側(cè)扭矩 上式中對(duì)應(yīng)與-、-、-、-斷面分別帶入。2）側(cè)滑 左側(cè)各斷面垂直面內(nèi)彎矩 上式中帶入值與緊急制動(dòng)時(shí)一致3）越過(guò)不平路面垂直面內(nèi)彎矩 式中Li帶入與上面計(jì)算中一致彎扭矩計(jì)算結(jié)果如下表4表4 單位 N.mm 結(jié)果工況-緊急制動(dòng) Mn 側(cè)滑 越不平路 4) 斷面糸數(shù)計(jì)算 (4) 抗扭斷面系數(shù)視工字形斷面由幾個(gè)矩形斷面組成。引用材料力學(xué)關(guān)于“矩形及

10、狹長(zhǎng)形截面等直桿在純扭轉(zhuǎn)”時(shí)的公式進(jìn)行計(jì)算，任一個(gè)矩形截面的和為：當(dāng)；當(dāng)；其中矩形長(zhǎng)邊的長(zhǎng)，矩形短邊的長(zhǎng)系數(shù)1.01.52.03.04.06.08.010.00.1400.2940.4570.7901.1231.7892.4563.1230.2080.3460.4930.8011.1501.7892.4563.1231.00.8590.7950.7530.7450.7430.7420.742對(duì)上方矩形截面 表6 單位： - （5）應(yīng)力計(jì)算a)計(jì)算公式1) 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)垂直面內(nèi)彎曲應(yīng)力 水平面內(nèi)彎曲應(yīng)力 合成應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：在矩形長(zhǎng)邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 在矩形短邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 工字形斷面中所

11、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(duì)于上翼面長(zhǎng)邊中點(diǎn)，其相當(dāng)應(yīng)力： 2) 汽車(chē)側(cè)滑時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力 3) 汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力 a) 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表：表7 單位： -緊急制動(dòng) 側(cè) 滑 越不平路 （6） CJ6590A前軸材料的許用應(yīng)力 材料：45 調(diào)質(zhì)硬度 ： HB230255 ：786853 許用應(yīng)力： 2、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算 作用力、按表1-1取值 2.1、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 2.2、彎矩計(jì)算 A緊急制動(dòng)時(shí) B側(cè)滑時(shí) C超越不平路面時(shí) 計(jì)算用參數(shù)CJ6590 2.3、應(yīng)力計(jì)算 A）緊急制動(dòng)時(shí) B）側(cè)滑時(shí) C）超越不平路面時(shí) 彎矩

12、、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見(jiàn)表8 表8 功況M緊急制動(dòng) 側(cè)滑 超越不平路 2.4、轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核 材料 CJ6590A 40MnB 許用應(yīng)力 查YB6-71： 3、主銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算 3.1、主銷(xiāo)作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6 如圖6 主銷(xiāo)作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖主銷(xiāo)受力計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表9 表9參數(shù)車(chē)行abceflnDhHCJ6590A59662242429975.51293603652537403.2、計(jì)算載荷 計(jì)算時(shí)，忽略主銷(xiāo)傾角的影響，并假定力的作用點(diǎn)位于主銷(xiāo)襯套中點(diǎn)。 A）、按表1取值 B）汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí) 力在主銷(xiāo)的支承反力和。 主銷(xiāo)受到和u的作用，力u由下式求得： 力在主銷(xiāo)的兩個(gè)支承上反作用力和 力u在

13、主銷(xiāo)的兩個(gè)支承上反作用力和 由制動(dòng)力矩的作用，在主銷(xiāo)的兩個(gè)支撐上產(chǎn)生反作用力和 作用在主銷(xiāo)上端的 合力（圖14） 作用在主銷(xiāo)下端的 合力（圖14） C)汽車(chē)側(cè)滑時(shí)左主銷(xiāo)上支承的 反作用力 左主銷(xiāo)下支承的 反作用力 右主銷(xiāo)上支承的 反作用力 右主銷(xiāo)下支承的 反作用力 D）汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí) 動(dòng)載荷在主銷(xiāo)上、下支承上產(chǎn)生的作用反力和。 3.3、彎矩計(jì)算 在緊急制動(dòng)和側(cè)滑時(shí)，主銷(xiāo)下支承的反作用力為最大，在越過(guò)不平路面時(shí)，因主銷(xiāo)下端的作用力臂大于上端，所以只需要計(jì)算主銷(xiāo)下支承處的彎矩（圖15）A) 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí) N.mmB) 汽車(chē)側(cè)滑時(shí) N.mmC) 汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí) N.mm（5）抗彎斷面系數(shù)、

14、剪切面積和主銷(xiāo)襯套擠壓面積的計(jì)算 A)主銷(xiāo)抗彎斷面系數(shù) mm3B)主銷(xiāo)剪切面積 mm2D) 主銷(xiāo)襯套擠壓面積mm2 D:主銷(xiāo)外徑3.4應(yīng)力計(jì)算 分別計(jì)算個(gè)工況下的彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、擠壓應(yīng)力見(jiàn)表10。表10彎曲應(yīng)力剪切應(yīng)力擠壓應(yīng)力緊急制動(dòng)時(shí)側(cè)滑時(shí)越過(guò)不平路面時(shí)公式編號(hào)686970載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見(jiàn)表11：88表11 主銷(xiāo)受力單位：N M單位： 其余量單位： 主銷(xiāo)受力M緊急制動(dòng) 側(cè)滑 越過(guò)不平路面 3.5、主銷(xiāo)材料及許用應(yīng)力CJ6590: 許用應(yīng)力 按力作靜載荷計(jì)算時(shí)，三 結(jié)論 根據(jù)各應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明該汽車(chē)前橋滿足強(qiáng)度要求及設(shè)計(jì)要求。四 參考文獻(xiàn)：1、汽車(chē)設(shè)計(jì) 劉惟信 2001.7 清華大學(xué)出版社2、汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì) 劉惟信 2004.4 清華大學(xué)出版社3、CA1080,NJ130,BJ130前橋總成圖，零件圖。4、汽車(chē)設(shè)計(jì)郭學(xué)訊，鄧亞?wèn)| 2005.8 人民交通出版社5、汽車(chē)設(shè)計(jì)吉林工業(yè)大學(xué)出版社 王望予 2004.5 機(jī)械工業(yè)出版社6、汽車(chē)構(gòu)造吉林大學(xué)汽車(chē)工程系 陳家瑞 2006.5 人民交通出版社設(shè)計(jì)日志：6 /17 認(rèn)真閱讀前橋設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，并對(duì)重要的地方進(jìn)行標(biāo)注和詳細(xì)分析。對(duì)不對(duì)的地方認(rèn)真思考，并請(qǐng)教老師和同學(xué)。6/18 根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)和網(wǎng)上資料進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) ，做了幾乎一整天，累了