汽车转向桥桥设计说明书

汽车转向桥设计说明书任务书要求：（ 1）了解汽车转向桥的结构，功能（ 2）进行汽车转向桥的受力分析（ 3）总体方案设计（ 4）画出转向节的零件图（ 5）画出转向桥的总装图一、 概述转向桥是利用转向节使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向，同时还承受和传递汽车与车架及车架之间的垂直载荷、纵向力和侧向力以及这些力形成的力矩。转向桥通常位于汽车的前部，因此也常称为前桥。各类汽车的转向桥结构基本相同，主要有前轴（梁）、转向节、主销和轮毂（1） 前轴：由中碳钢锻造，采用抗弯性较好的工字形断面。为了提高抗扭强度，接近两端略呈方形。前轴中部下凹使发动机的位置得以降低，进而降低汽车质心，扩展驾驶员视野， 减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。下凹部分的两端制有带通孔的加宽平面，用以安装钢板弹簧。前轴两端向上翘起，各有一个呈拳形的加粗部分，并制有通孔。（2） 主销：即插入前轴的主销孔内。为防止主销在孔内转动，用带有螺纹的楔形销将其固定。（3） 转向节：转向节上的两耳制有销孔，销孔套装在主销伸出的两端头，使转向节连同前轮可以绕主销偏转，实现汽车转向。为了限制前轮最大偏转角，在前轴两端还制有最大转向角限位凸块（ 或安装限位螺钉） 。转向节的两个销孔，要求有较高的同心度，以保证主销的安装精度和转向灵活。为了减少磨损，在销孔内压入青铜或尼龙衬套。衬套上开有润滑油槽，由安装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活轻便，还在转向节下耳的上方与前轴之间装有推力轴承11 ；在转向节上耳与前轴之间，装有调整垫片8，用以调整轴向间隙。左转向节的上耳装有与转向节臂9 制成一体的凸缘，在下耳上装有与转向节下臂制成一体的凸缘。两凸缘上均制有一矩形键与左转向节上、下耳处的键槽相配合，转向节即通过矩形键及带有键形套的双头螺栓与转向节上下臂连接。（4） 轮毂：轮毂通过内外两个滚锥轴承套装在转向节轴颈上。轴承的松紧度可以由调整螺母调整，调好后的轮毂应能正、反方向自由转动而无明显的摆动。然后用锁紧垫圈锁紧。在锁紧垫圈外端还装有止推垫圈和锁紧螺母，拧紧后应把止推垫圈弯曲包住锁紧螺母或用开口销锁住，以防自行松动。轮毂外端装有冲压的金属端盖，防止泥水或尘土浸入。轮毂内侧装有油封（ 有的油封装在转向节轴颈的根部） ，有的还装有挡油盘。一旦油封失效，则外面的挡油盘仍可防止润滑脂进入制动器内。本文设计的是JY1061A型采用前置后轮驱动的载货汽车转向桥，因此该转向桥为从动桥。从动桥的功用：从动桥也称非驱动桥，又称从动车轴。它通过悬架与车架（或承载式车身）相联， 两端安装从动车轮，用以承受和传递车轮与车架之间的力（垂直力、纵向力、 横向力）和力矩。并保证转向轮作正确的转向运动1、设计要求：（ 1）保证有足够的强度：以保证可靠的承受车轮与车架之间的作用力。（ 2）保证有足够的刚度：以使车轮定位参数不变。（ 3）保证转向轮有正确的定位角度：以使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。（ 4）转向桥的质量应尽可能小：以减少非簧上质量，提高汽车行驶平顺性。通过对CJ1061A型前桥的设计，可以加深我们的设计思想，即：（ 1 ）处理好设计的先进性和生产的可能性之间的关系；（ 2） 协调好产品的继承性和产品的“三化”之间的关系。2、结构参数选择JY1061A 型汽车总布置整车参数见表1：表1汽车总质量Ga ( NN前轴轴载质鱼G1 (N)汽车质心至前轴中民线距离L1 (mrm汽车质心至后轴中心线距离L2(mm)轴距L(mm汽车质心高度hg(mm)前钢板弹簧座中心距B (mm)58359207272133117533081060780主销中心距B，(mm)前轮距B1(mm)车轮滚动半径 r r(mm)主销内倾角3主销后倾角？前轮外倾角a刖轮刖束(mm1415158448082.5 122.1、 转向桥结构形式本前桥采用非断开式转向桥2.2、 选择前桥结构型式及参数(1)前轴结构形式：工字形断面加叉形转向节主销固定在前轴两端的拳部里。(2)转向节结构型式：整体锻造式。(3)主销结构型式：圆柱实心主销。(4)转向节止推轴承结构形式：止推滚柱轴承。(5)主销轴承结构形式：滚针轴承(6)轮毂轴承结构形式：单列向心球轴承2.3、 前轮定位角本型前轮定位角选择见表1二、转向桥强度计算1、前轴强度计算1.1、 前轴受力简图如图1所示：-ll .图1汽车向左侧滑时前轴受力图1.2、 前轴载荷计算i)紧急制动工汽车紧急制动时，纵向力制动力达到最大值，因质量重新分配，而使前轴上的垂直载荷增大，对后轮接地点取矩得取路面附着系数中=0.7制动时前轴轴载千质量重新分配分配系数m1g 1=0.7 1060 1=1.63L21175垂直反作用力：乙尸 Z1r = mG1.63 20727 =16891.6N22横向反作用力： X11=X1尸 mG=11824.1Nii)侧滑汽车侧滑时，因横向力的作用，汽车前桥左右车轮上的垂直载荷发生转移。(1)确定侧向滑移附着系数：在侧滑的临界状态，横向反作用力等于离心力F离，并达到最大值F离二GW2,Yma)=G gR，为保证不横向翻车，须使V滑V翻，则有： gRg阳,所以且，得到 2hg2hg1584一=0.747 ,取 =0.652 1060(2)对车轮接地点取矩垂直反作用力:Z1l / 誓”等(12 1060 0.651584)=19360.5NrGi 2hg Z1l 一 (1一-) =1346.5N2 B1横向反作用力2hg 、一)=12584.3NB1G1Y1r1(122hg)=875.2NB1iii)越过不平路面汽国越过不平路面时，因路面不平引起垂直动载荷，至使垂直反作用力达到最大值取动载荷系数 =2.5G120727Z1lZ1r1 2.5 25883.75 N22载荷计算结果列表，如下表 2:表2单位N紧急制动Z116891.6X111824.1侧滑Z1l19360.5Z1r1346.5Y1l12584.3Y1r875.2越过/、平路面Z125883.751.3、弯矩及扭矩计算选择下述四个部位计版式其断面的弯矩、扭矩I -1断面位于钢板弹簧座内侧，属于前轴中部最弱部位。此断面内弯矩最大（钢板弹簧座可视为梁的固定端），故两钢板弹簧之间这段梁可不考虑受扭）n - n断面位于钢板弹簧座外侧附近，此断面内就弯矩最大，而扭矩最小出-出断面处的弯矩，扭矩均较大IV-IV断面位于梁端，此断面内扭矩最大，而弯矩最小各断面示意图如图1各断面的计算参数如下表 3表3 参 数 车型L1L2L3L4h1h2h3h4JY1061402316167138129125340各断面弯扭矩计算如下i）紧急制动垂直面内弯矩 M =Zil水平面内弯矩 M =X11 i上式中Li对应与i - I、n -n、m - m w-iv断面分别带入 Li、L2、L3、L4钢板弹簧外侧扭矩Mn=X1（rr hi）上式中 hi对应与I -1、n-n、出-出、IV-IV断面分别带入 hi、h2、h3、0。ii）侧滑左侧各断面垂直面内弯矩M 1 =Z1I -Y1I （ r r- hi）上式中Li,hi带入值与紧急制动时一致iii）越过不平路面垂直面内弯矩 M =Zi Li式中Li带入与上面计算中一致弯扭矩计算结果如下表4单位 N表4结果工况I - In - nm - mW- W紧急制动M6790423533774628208972331041M 4753288373641619746251631726Mn4150259419755652735495675568侧滑M133658321650492-2379394-3368715越不平路M10405268817926543225863571958(4)断面系数计算a)断面简图本汽车前轴简化为换算断面形状后如图3所示A工字形断面前轴前轴简化图b)计算断面系数i) I - I断面如图3所示垂直面内抗弯断面系数BH b1hWi i6H72 613 60空=37003.48N.mm水平面内抗弯断面系数6 61Wii II2t1B3 h3t2 12.5 723 36 1236B6 7221744N.mmii) n - n 断面换算断面简图如图 4图4 II II断面计算简图垂直面内抗弯断面系数n- n断面为上，下翼缘不等长的工字形断面。计算其垂直面内抗弯断面系数的关系是确定出形心轴坐标。形心轴Xc-Xc的坐标：V2FiyiFi= Bt1*1/2t1 bt2(H 1/2t2) (B B1)*h(t1 h/2)Bti bt2 (B B1)h=30.796y2 HVi68 30.79637.204h2 y2 t2 37.204 12.5 24.704 h1 h h2 43 24.704 18.296该断面对形心轴的惯性矩:Jxc -(Byi3 Be3 byj h)341708769mm上翼面的抗弯断面系数:. JxcW上-xc yi170876930.79655486.72mm3卜翼面的抗弯断面系数:WrJcy2170876937.20445929.72 mm3水平面内抗弯断面系数：1 333W(B3t1 b3t2 t3h)6B一 一327822.98mm抗扭断面系数由经验公式得八H h68 43C1 2B 1.26() 2 75 1.26 ()136.14H hC2 H 1.67() 1.76(B b)68 4368 1.6721.76 (75 43)103.445 B b 92 58 ”B 752 2b B t 75 42 33H h 331C1()3 C2(B b)3Wn23 B b68 43 331 136.14()3 103.445(75 33)3375 3362935.97mm3iii） 出-出断面III-III断面计算简图如图 5如图5 III-III断面计算简图1)垂直面内，水平面内的抗弯断面系数：_3343_33 3W3 b/6H (H3 h3)(523 153) 18913.52mm36 52b24323W3(H h) (52 15) 11402.2 mm662）抗扭断面系数:1.29h 52b 430.1710.216Wnb30.21 6 433 1 71 73.51 2iv） IV - IV 断面1）垂直面内，水平面内抗弯断面系数： bH 243 5223W419378.7mm36622“b2H 432 523W4 16024.7mm662）抗扭断面系数：333单位：N.mmWnb 0.263 4320910.34mmv）各断面尺寸参数见表5:表5单位：mmJY1061I - In - nm - mW- WB7292B16050t112.512.5b72584343b16016t212.512.5t1242h364315H61685252vi）断面系数计算结果列表见表 6表6m- mIV- IVW37003.4834347.21418913.52W2174427822.9711402.2Wn62935.5717173.512I - In- n19378.716024.720910.34（5）应力计算a）计算公式i）汽车紧急制动时垂直面内弯曲应力水平面内弯曲应力WM W合成应力扭转应力:在矩形长边中点上的扭转应力maxMnWn在矩形短边中点上的扭转应力max工字形断面中所产生的最大应力和最大扭转应力是作用在梁断面上的不同点处。对于上翼面长边中点，其相当应力:ii）汽车侧滑时垂直面弯曲应力M Wiii）汽车越过不平路面时垂直面弯曲应力Wb）应力值计算结果列表:单位：108 N / mm2I - In - nm- mIV- IV紧急制动183.508155.406149.147120.289218.602134.293173.179101.826max66.696307.075271.424d402.110300.300357.270496.140侧滑90.96040.053-125.804-173.836越不平路281.197238.135228.545184.324(6) JY1061前轴材料的许用应力材料：30Cr 调质硬度：HB241281b(N/mm2)： 800 937许用应力： 合 s (0.6 0.7) bs 0.7 s2、转向节强度计算作用力乙1、X11、Yi按表1-1取值2.1 、截面系数计算取轮毂内轴承根部处指轴为计算断面33W 45- 8941.6432322.2、 弯矩计算A 紧急制动时M 制 CtE?X2 20 V 16902.872 2 118302 2 82530322B 侧滑时M 制 乙1cl Y11rr19379.22 20 12596.49 480565832.60C 超越不平路面时M 制 乙 G 25908.75 20 518175计算用参数JY1061di 45 ,Cld2302.3、 应力计算A )紧急制动时82530.22 92 38941.64B)侧滑时56588732.60632.858941.64C)超越不平路面时空至5 57.9518941.64弯矩、应力计算结果列表见表8表8功况M紧急制动825303.22155.8侧滑-5658732.69-63285超越/、平路51817557.9512.4、转向节的材料、许用应力及强度校核材料 JY1061 40Gr许用应力 s 查 YB6-71： b 980N/mm2s (0.65 0.75) b3、主销强度计算3.1 、主销作用力计算简图如图6如图6主销作用力计算简图主销受力计算参数见表9表9A ) Zi、Xi、Y按表1取值B )汽车紧急制动时力乙在主销的支承反力SiS 1a b1584 141516902.87 -267 7010425.5N参数车行abceflI1nrrDhHJY1061677020497360B1 B2165B1B24803037403.2、计算载荷计算时，忽略主销倾角的影响，并假定力的作用点位于主销衬套中点。主销受到X1和u的作用，力u由下式求得：l84 5_ _uX1 -118328456059.411165力X1在主销的两个支承上反作用力S2和S2b70KlS2X1 118326045.55Na b67 70a67S2X1 a 118325786.45Na b67 70力u在主销的两个支承上反作用力S3和S3S3b 6059.4 型 3096.04Na b137S3b-6059.4-672963.36Na b137由制动力矩X1rr的作用，在主销的两个支撑上产生反作用力S4和S4- -rr480一S4 S4 Xi 1183241455.18Na b137作用在主销下端的 合力(图14)S(S1S3 )2 (S2S4 )2.(10425.5 2963.36)2 (5786.45 41451.18)2 49102.27NC)汽车侧滑时左主销上支承的反作用力cY11 f Z1112596.5 360 19379.22 84.5S上 a b13721147.42N左主销下支承的反作用力c Yle 乙ll12596.5 497 19379.22 84.5S 11- 33743.72Na b137右主销上支承的反作用力Yrf Z1rl S 3133.35Na b右主销下支承的反作用力- Y1re Z1rl一S 下 14009 .41 Na bD)汽车越过不平路面时动载荷在主销上、下支承上产生的作用反力S1和。SiS1乙- 15980.21Na b3.3、弯矩计算在紧急制动和侧滑时，主销下支承的反作用力为最大，在越过不平路面时，因主销下 端的作用力臂大于上端，所以只需要计算主销下支承处的弯矩（图15）咆。转向茫,dwg告汽车转向的装配隅dwg用汽车睛向桁装配圜Jpg 曲汽车若向丽设在宾明书匚2017/9/18 Utl3AutoCAD 图形&9 KB2017/9/18 11:12AutoCAD 图形107 KB2017/3/1B 11;1 2JPEG圄像70 KB2017/9/18 11:12Microsoft Office.487 KBA)汽车紧急制动时M S h=1816786.99N.mmB)汽车侧滑时MS下 h =1248525.04N.mmC)汽车越过不平路面时MS1 h =2650.72N.mm(5)抗弯断面系数、剪切面积和主销衬套挤压面积的计算A)主销抗弯断面系数W -D-(1 dT)=2650.72mm3 32 DB)主销剪切面积F _(d2 d2)=706.86mm24D)主销衬套挤压面积2F D H =1200mmD:主销外径，d:主销内径3.4应力计算分别计算个工况下的弯曲应力、剪切应力、挤压应力见表 10。表10弯曲应力剪切应力挤压应力紧急制动时MWSFScF侧滑时MWS下 FS下 c F越过/、平路面时MWSiFSicF公式编号676869载荷、弯矩、应力计算结果列表见表11: 88详细D=W=（ =氏：三二1爸爸五四0六3231885406|更揖，工斗导19岁 当7月13日（公励 巨蟹座 属虎n!匮W /会二口（。小中1揶子掬与第堇的空间全套资料低拾10快起表11主销受力单位：N M单位：mm2 其余量单位：N / mm2主销受力Mc紧急制动S49102.271216783.99685.7469.540.920侧滑S上24602S下38676越过不平路面S15980.21591267.77223.0622.6113.323.5、主销材料及许用应力_#JY1061: 4522许用应力833N / mm 83.3N /mm2c c49.0N/mm2.G _ 2按力X1 作静载荷计算时，c 15N / mm2参考文献：1、汽车设计刘惟信2001.7清华大学出版社2、汽车车桥设计刘惟信2004.4清华大学出版社3、CA1080,NJ130,BJ130前桥总成图，零件图。4、汽车设计郭学讯，邓亚东 2005.8 人民交通出版社5、 汽车设计吉林工业大学出版社王望予2004.5 机械工业出版社6、 汽车构造吉林大学汽车工程系陈家瑞2006.5 人民交通出版社