汽車前橋設(shè)計(jì)說明書

1、一、概述車橋通過懸架與車架連接，支承著汽車大部分重量，并將車輪的牽引力或制動力，以及側(cè)向力經(jīng)懸架傳給車架。為了便于與不同懸架相配合，汽車的車橋分為整體式和斷開式兩種。按使用功能劃分，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、驅(qū)動橋和支持橋。本文設(shè)計(jì)的是JY1061A型采用前置后輪驅(qū)動的載貨汽車前橋，因此該前橋作為從動橋。從動橋的功用：從動橋也稱非驅(qū)動橋，又稱從動車軸。它通過懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩端安裝從動車輪，用以承受和傳遞車輪與車架之間的力（垂直力、縱向力、橫向力）和力矩。并保證轉(zhuǎn)向輪作正確的轉(zhuǎn)向運(yùn)動。1、設(shè)計(jì)要求：（1）保證有足夠的強(qiáng)度：以保證可靠的承受車輪與車架之間的作用力。（2）保證

2、有足夠的剛度：以使車輪定位參數(shù)不變。（3）保證轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度：以使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。（4）從動橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能?。阂詼p少非簧上質(zhì)量，提高汽車行駛平順性。通過對CJ1061A型前橋的設(shè)計(jì)，可以加深我們的設(shè)計(jì)思想，即：（1） 處理好設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和生產(chǎn)的可能性之間的關(guān)系；（2） 協(xié)調(diào)好產(chǎn)品的繼承性和產(chǎn)品的“三化”之間的關(guān)系。2、結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇JY1061A型汽車總布置整車參數(shù)見表1：表1汽車總質(zhì)量Ga（N）前軸軸載質(zhì)量G1（N）汽車質(zhì)心至前軸中民線距離L1（mm）汽車質(zhì)心至后軸中心線距離L2(mm)軸距L（mm）汽車質(zhì)心高度hg(mm)前鋼板彈簧座中心距B(mm)583

3、59207272133117533081060780主銷中心距B(mm)前輪距B1(mm)車輪滾動半徑rr(mm)主銷內(nèi)傾角主銷后傾角前輪外傾角a前輪前束（mm）141515844808°2.5°1°22.1、從動橋結(jié)構(gòu)形式 本前橋采用非斷開式轉(zhuǎn)向從動橋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：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。（2）轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)型式：整體鍛造式。（3）主銷結(jié)構(gòu)型式:圓柱實(shí)心主銷。（4）轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承結(jié)構(gòu)形式：止推滾柱軸承。（5）主銷軸承結(jié)構(gòu)形式：滾針軸承（6）輪轂軸承結(jié)構(gòu)形式：單列向心球軸承2.3、前輪定位角本型前輪定位角選

4、擇見表1二、前橋強(qiáng)度計(jì)算1、前軸強(qiáng)度計(jì)算1.1、前軸受力簡圖如圖1所示：圖1 汽車向左側(cè)滑時前軸受力圖1.2、前軸載荷計(jì)算）緊急制動工 汽車緊急制動時，縱向力制動力達(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，對后輪接地點(diǎn)取矩得取路面附著糸數(shù)=0.7制動時前軸軸載千質(zhì)量重新分配分配糸數(shù)m1=1.63垂直反作用力：Z1l= Z1r=16891.6N橫向反作用力：X1l=X1r=11824.1N）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。（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

5、翻車，須使V滑<V翻，則有：，所以<，得到<=0.747，取=0.65（2）對車輪接地點(diǎn)取矩垂直反作用力：Z=19360.5NZ=1346.5N橫向反作用力Y1l=12584.3NY1r=875.2N）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，至使垂直反作用力達(dá)到最大值取動載荷糸數(shù)=2.5N載荷計(jì)算結(jié)果列表，如下表2： 表2單位 N緊急制動Z116891.6X111824.1側(cè)滑Z1l19360.5Z1r1346.5Y1l12584.3Y1r875.2越過不平路面Z125883.751.3、彎矩及扭矩計(jì)算選擇下述四個部位計(jì)版式其斷面的彎矩、扭矩-斷面位于鋼板彈

6、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)車型L1L2L3L4h1h2h3h4JY1061402316167138129125340各斷面彎扭矩計(jì)算如下）緊急制動垂直面內(nèi)彎矩 M=Z1li水平面內(nèi)彎矩 M=Xli上式中Li對應(yīng)與-、-、-、-斷面分別帶入L1、L2、L3、L4鋼板彈簧外側(cè)扭矩 Mn=X上式中hi對應(yīng)與-、-、-、-斷面分別帶入

7、h1、h2、h3、0。）側(cè)滑 左側(cè)各斷面垂直面內(nèi)彎矩=Z1l-Y1l(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=Z1Li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 結(jié)果工況-緊急制動67904235337746282089723310414753288373641619746251631726Mn4150259419755652735495675568側(cè)滑33658321650492-2379394-3368715越不平路10405268817926543225863571958(4)斷面糸數(shù)計(jì)算<A>A工字形斷面前軸a

8、) 斷面簡圖本汽車前軸簡化為換算斷面形狀后如圖3所示圖3 前軸簡化圖b)計(jì)算斷面糸數(shù)i)-斷面如圖3所示垂直面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)=37003.48N.mm水平面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)）- 斷面 換算斷面簡圖如圖4圖4 IIII斷面計(jì)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(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)： =30.796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)：水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)： 抗扭斷面系數(shù)由經(jīng)驗(yàn)公式得iii) -斷面 III-III斷面計(jì)算簡圖如圖5如圖5 III-III斷面計(jì)算簡圖1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)

9、的抗彎斷面系數(shù)：2）抗扭斷面系數(shù)：iv) -斷面1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：2）抗扭斷面系數(shù)：v) 各斷面尺寸參數(shù)見表5：表5 單位：JY1061-B7292B1605012.512.5b72584343601612.512.5t1242h364315H61685252vi)斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表見表6 表6單位： -W'37003.4834347.21418913.5219378.7W"2174427822.9711402.216024.762935.5717173.51220910.34（5）應(yīng)力計(jì)算a)計(jì)算公式i)汽車緊急制動時垂直面內(nèi)彎曲應(yīng)力 水平面內(nèi)彎曲應(yīng)力

10、合成應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：在矩形長邊中點(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： ii)汽車側(cè)滑時垂直面彎曲應(yīng)力 iii)汽車越過不平路面時垂直面彎曲應(yīng)力 b) 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表： 表7單位：-緊急制動183.508155.406149.147120.289218.602134.293173.179101.82666.696307.075271.424402.110300.300357.270496.140側(cè) 滑90.96040.053-125.804-173.836越不平路281.197 23

11、8.135228.545184.324（6）JY1061 前軸材料的許用應(yīng)力 材料：30Cr 調(diào)質(zhì)硬度 ： HB241281 ：800937 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緊急制動時B側(cè)滑時 C超越不平路面時 計(jì)算用參數(shù)JY1061 ， ， 2.3、應(yīng)力計(jì)算A）緊急制動時B）側(cè)滑時C）超越不平路面時彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表8表8 功況M緊急制動825303.22155.8側(cè)滑-5658732.69-63285超越不平路51817557.9512.4、轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核 材料 JY10

12、61 40Gr 許用應(yīng)力 查YB6-71： 3、主銷強(qiáng)度計(jì)算3.1、主銷作用力計(jì)算簡圖如圖6如圖6 主銷作用力計(jì)算簡圖主銷受力計(jì)算參數(shù)見表9表9參數(shù)車行abceflnDhHJY10616770204973601654803037403.2、計(jì)算載荷 計(jì)算時，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 B）汽車緊急制動時 力在主銷的支承反力和。 主銷受到和u的作用，力u由下式求得： 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)生反作用力和作用在主銷下端的 合力（圖14）C)汽車側(cè)滑時左主銷上支承的 反作用力

13、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。3.3、彎矩計(jì)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，所以只需要計(jì)算主銷下支承處的彎矩（圖15）A) 汽車緊急制動時B) 汽車側(cè)滑時C) 汽車越過不平路面時（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)=2650.72mm3B)主銷剪切面積=706.86mm2D) 主銷襯套擠壓面積=1200mm2 D:主銷外徑，d：主銷內(nèi)徑3.4應(yīng)力計(jì)算 分別計(jì)算個工況下的彎曲應(yīng)力、

14、剪切應(yīng)力、擠壓應(yīng)力見表10。表10彎曲應(yīng)力剪切應(yīng)力擠壓應(yīng)力緊急制動時側(cè)滑時越過不平路面時公式編號676869載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表11：88表11主銷受力單位：N M單位：其余量單位：主銷受力M緊急制動49102.271216783.99685.7469.540.920側(cè)滑2460238676越過不平路面5980.21591267.77223.0622.6113.323.5、主銷材料及許用應(yīng)力JY1061:許用應(yīng)力 按力作靜載荷計(jì)算時，參考文獻(xiàn)：1、汽車設(shè)計(jì) 劉惟信 2001.7 清華大學(xué)出版社2、汽車車橋設(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、汽車設(shè)計(jì)郭學(xué)訊，鄧亞東 2005.8 人民交通出版社5、汽車設(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、汽車構(gòu)造吉林大學(xué)汽車工程系 陳家瑞 2006.5 人民交通出版社JY106