汽車前橋設(shè)計(jì)說明書

1、汽車前橋設(shè)計(jì)說明書一、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(dòng)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(dòng)橋、驅(qū)動(dòng)橋和支持橋。本文設(shè)計(jì)的是JY1061A型采用前置后輪驅(qū)動(dòng)的載貨汽車前橋，因此該前橋作為從動(dòng)橋。從動(dòng)橋的功用：從動(dòng)橋也稱非驅(qū)動(dòng)橋，又稱從動(dòng)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(dòng)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(dòng)。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

2、作用力。（2）保證有足夠的剛度：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(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。（4）從動(dòng)橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能小：以減少非簧上質(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：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&q

3、uot;(mm)58359207272133117533081060780主銷中心距Bz(mm)前輪距Bl(mm)車掄滾動(dòng)半徑rr(inm)主銷內(nèi)傾角0主銷后傾角y前輪外傾角a前輪前束(mm)141515844808°2.5°1°21 / 17汽車前橋設(shè)計(jì)說明書2.1、 從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式本前橋采用非斷開式轉(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：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

4、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擇見表1'二、前橋強(qiáng)度計(jì)算1、前軸強(qiáng)度計(jì)算1 .K前軸受力簡圖12.前軸載荷計(jì)算i)緊急制動(dòng)工汽車緊急制動(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，對后輪接地點(diǎn)取矩得取路面附著系數(shù)0=0.7制動(dòng)時(shí)前軸軸載千質(zhì)量重新分配分配系數(shù)ml=詈+1=詈+1:1.63垂直反作用力：叫1.63x20727 =16891.6N橫向反作用力：Xn=Xir=-4=11824.1N2ii）側(cè)滑汽車側(cè)滑時(shí)，因橫向力的作用，汽車前橋左右車輪上的垂直教荷發(fā)生轉(zhuǎn)移。（1）確定側(cè)向滑移附著系數(shù)：GV2在側(cè)滑的臨界狀態(tài)，橫向反作

5、用力等于離心力F高，并達(dá)到最大值F育=5r，Ym*G2'gR，為保證不橫向翻車，須使V清V則有：歷37;用，所以，2,得到'2hg2hg'v=0747取，=0.652x1060（2）對車輪接地點(diǎn)取矩垂直反作用力：七。八2/吆'、20727八2x1060x0.65.心”Zv=（1+-）=x（l+）=19360.5N"2Bl21584Zl?。-誓）=1346.5N橫向反作用力Y尸?（1+'=12584.3NYlr=守（1-3臀-）'=875.2Niii）越過不平路面汽國越過不平路面時(shí)，因路面不平引起垂直動(dòng)載荷，至使垂直反作用力達(dá)到最大值取動(dòng)

6、載荷系數(shù)5=2.5Z；=乙=0芻=2,5x世衛(wèi)=25883.75Nn,r22載荷計(jì)算結(jié)果列表，如下表2：表2單位N緊急制動(dòng)Z11689L6XI11824.1側(cè)滑Z1119360.5Zlr1346.5Y11125843Ylr875.2越過不平路面zr25883.751.3、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11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）nII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m-m斷面處的彎矩，扭矩均較大w-w斷面位于梁端，此斷面內(nèi)扭矩最大，而彎矩最

7、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車L1L2L3L4hlh2h3h4JY1061402316167138129125340各斷面彎扭矩計(jì)算如下i）緊急制動(dòng)垂直面內(nèi)彎矩=Ztli水平面內(nèi)彎矩M”=X1L上式中u對應(yīng)與1-1、nn、皿-m、iv-w斷面分別帶入li、l2、ls、l4鋼板彈簧外側(cè)扭矩Mn=X一4)上式中hi對應(yīng)與ii、nn、nun、wiv斷面分別帶入i】i、h2、h3、0。ii)側(cè)滑左側(cè)各斷面垂直面內(nèi)彎矩M產(chǎn)ZkYmrMii)上式中Li,hi帶入值與緊急制動(dòng)時(shí)一致iii)越過不平路面垂直面內(nèi)彎矩M'Zi'Li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

8、表4表4單位N工況I-In-nni-inIV-IV篡制動(dòng)M6790423533774628208972331041Mn4753288373641619746251631726Mn5675568側(cè)滑-23793943368715越不平路M(4)斷面系數(shù)計(jì)算<A>A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3所示9 / 17圖3前軸簡化圖b)計(jì)算斷面系數(shù)i)I-1斷面如圖3所示垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)BH3fh36H-72x613-60x3636x61=37003.48N.nnn水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)%;= 21744 N.nun ii) D - II 斷面2flB?+島_

9、2x12.5x723+36x1236B6x72換算斷面簡圖如圖4圖411H斷面計(jì)算簡圖垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)IIII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)：Fiyi_*l/2r,一1/2)+(8-4)*"(乙+h/2)“=附+初2+(8_.)/?=30.796%=H-%=68-30.796色=y2-t2=37.204-12.5=24.704/z,=h-h2=43-24.704=18,296=37,204該斷面對形心軸的慣性矩：3上翼面的抗彎斷面系數(shù)：=1708769/XC1708769 "30.796下翼

10、面的抗彎斷面系數(shù):=55486.72/,J叫=*必_1708769-37.204=45929.72加水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù):W=需協(xié)+4+力?）抗扭斷面系數(shù)=27822.98"3由經(jīng)驗(yàn)公式得H-h68-43G=28'-1.26()=2x75-1.26x(-)=136.14H-hC2-1.67()+1.76(3'-b9)2,68-43,=68-1.67x-+1.76x(75-43)=103.4458，=工2=75"=3'-，=75-42=33=乙3B'-b'1136.14()3+103.445(7533)3一2"37533=62

11、935.973III-III斷面計(jì)算簡圖如圖5如圖5IIMII斷面計(jì)算簡圖1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù):43嗎=/6"（"3一43）=（523153）=18913.52/6x52.b2432nW,=（"一"）=一（5215）=11402.2?3662）抗扭斷面系數(shù):h52,“m=1.29此=0.216x433 =17173.512h43取”0.1712=0.216iv）WIV斷面1）垂直面內(nèi),水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù):W4 =生=9至= 19378 .7/b2H 432 x522）抗扭斷面系數(shù):=16024 .7mm51，匕=尸3=0.263x433

12、=20910.343，）各斷面尺寸參數(shù)見表5：表5單位：mmJY1061I-In-nni-inIV-IVB7292Bl6050八12.512.5b72584343A6016t212.512.5t1242汽車前橋設(shè)計(jì)說明書h364315H61685252vi）斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表見表6表6單位：N.mmI-In-nm-mIV-IVW'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(dòng)時(shí)M'垂直面內(nèi)彎曲應(yīng)力b=1W9水平

13、面內(nèi)彎曲應(yīng)力赤w合成應(yīng)力b含=b+b扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：在矩形長邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力rmax=2Wn在矩形短邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力r="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：%=g2+3Lii）汽車側(cè)滑時(shí)M'垂直面彎曲應(yīng)力0'=百W出）汽車越過不平路面時(shí)M，垂直面彎曲應(yīng)力0'=三b）應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表:汽車前橋設(shè)計(jì)說明書表7單位：xN/mm2I-In-nm-niIV-IV緊急制動(dòng)<7'183.508155.406149.147120.289218.602134.293173.179101.82

14、6max66.696307.075271.424%402.110300.300357.270496.140側(cè)滑cf90.96040.053-125.804-173.836越不平路6281.197238.135228.545184.324(6)JY1061前軸材料的許用應(yīng)力材料：30Cr調(diào)質(zhì)硬度：HB241281b(N/加800937許用應(yīng)力：b合<b、=(0.6-0.7)0-/,t<ts=0.7b,2、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算作用力Z”、X-九按表11取值2.1、截面系數(shù)計(jì)算取輪毅內(nèi)軸承根部處指軸為計(jì)算斷面w=三±_=8941.642.2、彎矩計(jì)算3232A緊急制動(dòng)時(shí)=GJz；+X

15、：=20X6902.872x2+1183O2x2=825303.22B側(cè)滑時(shí)M制=4£-工乙=-565832 .60=19379 .22 x 20-12596 .49 x 480C超越不平路面時(shí)M=Z；C=25908.75x20=518175中ij1i計(jì)算用參數(shù)JY10614=45,G=20,cL=302.3、 應(yīng)力計(jì)算A）緊急制動(dòng)時(shí)。=%1=名變召_=92.3W8941.64B)側(cè)滑時(shí)b =M 惻 _ - 56588732 .608941.64=-632.85C）超越不平路面時(shí)6=°"。=57.951W8941.64彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表8表8功況Ma緊急制

16、動(dòng)825303.22155.8側(cè)滑-5658732.6963285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JY106140Gr許用應(yīng)力b。J查YB6-71：cyb=980N/mm2cr5=(0.65-0.75)。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abcef1hn1DhHJY1061677020497360BB'2165BB"24803037403.2、 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)匕按表1取值B)汽車緊急制動(dòng)時(shí)力在主銷

17、的支承反力S；和S：。,.16902.87+1?S414155, =S=J=2=1。425.5%主銷受到尤和11的作用，力Ua+b67+70由下式求得：/345，”M=X=11832x=6059.4力七在主銷的兩個(gè)支承上反作用力52和5211165，b70S,=X1=11832x=6045.55N-a+b67+7013 / 17汽車前橋設(shè)計(jì)說明書S'=X,-=11832x=5786.457Va+b67+70力U在主銷的兩個(gè)支承上反作用力S；和S3”S；=-A-=6059.4X?=3096.04N由制動(dòng)力矩X力.的作用，在主銷的兩個(gè)支撐上“b,0/1=6059.4x=2963.36/Va

18、+b137產(chǎn)生反作用力S；和S：，r480S4=S4=X=11832x=41455.18N作用在主銷下端的合力（圖14）a+b137J99ffH99Se+S3/+（§2+叢）2=（10425.5+2963.363+（5786.45+41451581C）汽車側(cè)滑時(shí)=49102.277V左主銷上支承的反作用力_兀/-乙，_12596.5x360-19379.22x84.5上=a+b=37左主銷下支承的反作用力=21147.4212596.5 x 497-19379.22 x 84.5137=33743.727V右主銷上支承的反作用力Yf+ZIS=","=3133.35

19、N右主銷下支承的反作用力a+bV+N/S下=J4OO9.417VD）汽車越過不平路面時(shí)a+b動(dòng)載荷在主銷上、下支承上產(chǎn)生的作用反力S；和S：.汽車前橋設(shè)計(jì)說明書s'=s：=z/=15980.21a+h3.3、 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皆大于上端，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)M=%'力=1816786.99N.n】mB）汽車側(cè)滑時(shí)M=S1h=1248525.04NjnmC）汽車越過不平路面時(shí)M=S'/?=2650.72N.mm（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)W=三-（1-=2650.72mm3B）主銷剪切面積F=（D-d2）=706.86mm24D）主銷襯套擠壓面積尸'=£）”=1200mm2D:主銷外徑，（1：主銷內(nèi)徑3.4、 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)Mb=WffS.T=F，sb=尸側(cè)滑時(shí)Mb=W亞FS下<7=-尸越過不平路面時(shí)M<7=W，