汽車轉(zhuǎn)向橋橋設(shè)計(jì)說明書

PAGEPAGE4汽車轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)說明書任務(wù)書要求：（1）了解汽車轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)，功能（2）進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向橋的受力分析（3）總體方案設(shè)計(jì)（4）畫出轉(zhuǎn)向節(jié)的零件圖（5）畫出轉(zhuǎn)向橋的總裝圖概述轉(zhuǎn)向橋是利用轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度以實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向，同時(shí)還承受和傳遞汽車與車架及車架之間的垂直載荷、縱向力和側(cè)向力以及這些力形成的力矩。轉(zhuǎn)向橋通常位于汽車的前部，因此也常稱為前橋。各類汽車的轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)基本相同，主要有前軸（梁）、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷和輪轂

(1)前軸：由中碳鋼鍛造，采用抗彎性較好的工字形斷面。為了提高抗扭強(qiáng)度，接近兩端略呈方形。前軸中部下凹使發(fā)動(dòng)機(jī)的位置得以降低，進(jìn)而降低汽車質(zhì)心，擴(kuò)展駕駛員視野，減小傳動(dòng)軸與變速器輸出軸之間的夾角。下凹部分的兩端制有帶通孔的加寬平面，用以安裝鋼板彈簧。前軸兩端向上翹起，各有一個(gè)呈拳形的加粗部分，并制有通孔。

(2)主銷：即插入前軸的主銷孔內(nèi)。為防止主銷在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，用帶有螺紋的楔形銷將其固定。

(3)轉(zhuǎn)向節(jié)：轉(zhuǎn)向節(jié)上的兩耳制有銷孔，銷孔套裝在主銷伸出的兩端頭，使轉(zhuǎn)向節(jié)連同前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。為了限制前輪最大偏轉(zhuǎn)角，在前軸兩端還制有最大轉(zhuǎn)向角限位凸塊(或安裝限位螺釘)。

轉(zhuǎn)向節(jié)的兩個(gè)銷孔，要求有較高的同心度，以保證主銷的安裝精度和轉(zhuǎn)向靈活。為了減少磨損，在銷孔內(nèi)壓入青銅或尼龍襯套。襯套上開有潤(rùn)滑油槽，由安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上的油嘴注入潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。為使轉(zhuǎn)向靈活輕便，還在轉(zhuǎn)向節(jié)下耳的上方與前軸之間裝有推力軸承11；在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與前軸之間，裝有調(diào)整墊片8，用以調(diào)整軸向間隙。

左轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳裝有與轉(zhuǎn)向節(jié)臂9制成一體的凸緣，在下耳上裝有與轉(zhuǎn)向節(jié)下臂制成一體的凸緣。兩凸緣上均制有一矩形鍵與左轉(zhuǎn)向節(jié)上、下耳處的鍵槽相配合，轉(zhuǎn)向節(jié)即通過矩形鍵及帶有鍵形套的雙頭螺栓與轉(zhuǎn)向節(jié)上下臂連接。

(4)輪轂：輪轂通過內(nèi)外兩個(gè)滾錐軸承套裝在轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸上。軸承的松緊度可以由調(diào)整螺母調(diào)整，調(diào)好后的輪轂應(yīng)能正、反方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)而無明顯的擺動(dòng)。然后用鎖緊墊圈鎖緊。在鎖緊墊圈外端還裝有止推墊圈和鎖緊螺母，擰緊后應(yīng)把止推墊圈彎曲包住鎖緊螺母或用開口銷鎖住，以防自行松動(dòng)。

輪轂外端裝有沖壓的金屬端蓋，防止泥水或塵土浸入。輪轂內(nèi)側(cè)裝有油封(有的油封裝在轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸的根部)，有的還裝有擋油盤。一旦油封失效，則外面的擋油盤仍可防止?jié)櫥M(jìn)入制動(dòng)器內(nèi)。本文設(shè)計(jì)的是JY1061A型采用前置后輪驅(qū)動(dòng)的載貨汽車轉(zhuǎn)向橋，因此該轉(zhuǎn)向橋?yàn)閺膭?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）轉(zhuǎn)向橋的質(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(duì)CJ1061A型前橋的設(shè)計(jì)，可以加深我們的設(shè)計(jì)思想，即：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；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：,為保證不橫向翻車，須使V滑<V翻，則有：，所以<，得到<=0.747，取=0.65（2）對(duì)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=875.2Nⅲ）越過不平路面汽國(guó)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)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(dòng)Z116891.6X111824.1側(cè)滑Z1l19360.5Z1r1346.5Y1l12584.3Y1r875.2越過不平路面Z1′25883.751.3、彎矩及扭矩計(jì)算①選擇下述四個(gè)部位計(jì)版式其斷面的彎矩、扭矩Ⅰ-Ⅰ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）Ⅱ-Ⅱ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?、?Ⅲ斷面處的彎矩，扭矩均較大Ⅳ-Ⅳ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L1L2L3L4h1h2h3h4JY1061402316167138129125340②各斷面彎扭矩計(jì)算如下?。┚o急制動(dòng)垂直面內(nèi)彎矩M′=Z1li水平面內(nèi)彎矩M〝=Xli上式中Li對(duì)應(yīng)與Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ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(duì)應(yīng)與Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ斷面分別帶入h1、h2、h3、0。ⅱ）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(dòng)時(shí)一致ⅲ）越過不平路面垂直面內(nèi)彎矩Mˊ=Z1ˊLi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Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢⅣ-Ⅳ緊急制動(dòng)67904235337746282089723310414753288373641619746251631726Mn4150259419755652735495675568側(cè)滑33658321650492-2379394-3368715越不平路10405268817926543225863571958(4)斷面糸數(shù)計(jì)算<A>A工字形斷面前軸斷面簡(jiǎn)圖本汽車前軸簡(jiǎn)化為換算斷面形狀后如圖3所示圖3前軸簡(jiǎn)化圖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)=37003.48N.mm②水平面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)ⅱ）Ⅱ--Ⅱ斷面換算斷面簡(jiǎn)圖如圖4圖4II—II斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)Ⅱ--Ⅱ斷面為上，下翼緣不等長(zhǎng)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(duì)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)：③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)Ⅲ-Ⅲ斷面III-III斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5如圖5III-III斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù)：2）抗扭斷面系數(shù)：iv)Ⅳ-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：JY1061Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢⅣ-ⅣB7292B1605012.512.5b72584343601612.512.5t1242h364315H61685252vi)斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表見表6表6單位：Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢⅣ-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)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：ii)汽車側(cè)滑時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力iii)汽車越過不平路面時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表：表7單位：Ⅰ-ⅠⅡ-ⅡⅢ-ⅢⅣ-Ⅳ緊急制動(dòng)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281.197238.135228.545184.324（6）JY1061前軸材料的許用應(yīng)力材料：30Cr調(diào)質(zhì)硬度：HB241—281：800—937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)JY1061，，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、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表8表8功況M緊急制動(dòng)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JY106140Gr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(jiǎn)圖如圖6如圖6主銷作用力計(jì)算簡(jiǎn)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(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B）汽車緊急制動(dòng)時(shí)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(gè)支承上反作用力和力u在主銷的兩個(gè)支承上反作用力和由制動(dòng)力矩的作用，在主銷的兩個(gè)支撐上產(chǎn)生反作用力和作用在主銷下端的合力（圖14）C)汽車側(cè)滑時(shí)左主銷上支承的反作用力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(shí)動(dòng)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(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）汽車緊急制動(dòng)時(shí)=1816786.99N.mm汽車側(cè)滑時(shí)=1248525.04N.mm汽車越過不平路面時(shí)=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)=2650.72mm3B)主銷剪切面積=706.86mm2主銷襯套擠壓面積=1200mm2D:主銷外徑，d：主銷內(nèi)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)越過不平路面時(shí)公式編號(hào)676869載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表11：88詳細(xì)D=W=G圖=紙：三二③1爸爸五四0六全套資料低拾10快起表11主銷受力單位：NM單位：其余量單位：主銷受力M緊急制動(dòng)49102.271216783.99685.7469.540.920側(cè)滑2460238676越過不平路面5980.2159126