轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 5.4轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)向搖臂至左、右轉(zhuǎn)向車輪之間用來(lái)傳遞力及運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向桿、臂系統(tǒng)，其任務(wù)是將轉(zhuǎn)向器輸出端的轉(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽蟆⒂肄D(zhuǎn)向車輪繞其轉(zhuǎn)向主銷的偏轉(zhuǎn)，并使它們偏轉(zhuǎn)到繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心的不同軌跡圓上，實(shí)現(xiàn)車輪無(wú)滑動(dòng)地滾動(dòng)轉(zhuǎn)向。為了使左、右轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系能滿足這一汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求，則要由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)來(lái)保證。采用最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法優(yōu)選轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)參數(shù)則可得到最佳設(shè)計(jì)效果。文獻(xiàn)114]給出了汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)、汽車雙梯形轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、汽車雙橋轉(zhuǎn)向搖臂機(jī)構(gòu)和具有獨(dú)立懸架汽車的雙橋轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

2、的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，這里不再贅述。 在非獨(dú)立懸架汽車的轉(zhuǎn)向系中，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向直拉桿、轉(zhuǎn)向節(jié)臂、兩個(gè)相同的轉(zhuǎn)向梯形臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿組成。后者與左、右轉(zhuǎn)向梯形臂又組成轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向器在汽車上應(yīng)這樣安置：首先應(yīng)使轉(zhuǎn)向搖臂下端與縱拉桿鉸接的球頭中心在轉(zhuǎn)向過(guò)程中是在平行于汽車縱向平面的平面內(nèi)移動(dòng)；其次，為了使轉(zhuǎn)向縱拉桿與縱置鋼板彈簧協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)以避免轉(zhuǎn)向車輪的擺振，轉(zhuǎn)向搖臂下端的球頭中心B應(yīng)盡量與轉(zhuǎn)向節(jié)臂與縱拉桿鉸接球頭中心：的擺動(dòng)中心重合。 當(dāng)采用獨(dú)立懸架時(shí)，轉(zhuǎn)向橫拉桿要做成分段式的，由中段的橫拉桿和兩側(cè)的邊桿用球鉸接組合而成。當(dāng)汽車直行時(shí)擺桿7與轉(zhuǎn)向搖臂1應(yīng)對(duì)稱地

3、位于中段橫拉桿的左右兩側(cè)并與之垂直地鉸接，且在懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)橫臂的縱向擺軸線卜，以避免汽車垂向振動(dòng)引起轉(zhuǎn)向車輪的擺振并使汽車具有良好的直線行駛性能。根據(jù)轉(zhuǎn)向器以及分段式轉(zhuǎn)向桿系相對(duì)于車輪軸線的布置位置不同，又可有不同的布置方案。 轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和梯形臂由中碳鋼或中碳合金鋼如35Cr，40，40Cr和40CrNi用模鍛加工制成。多采用沿其長(zhǎng)度變化尺寸的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強(qiáng)度與剛度。轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向搖臂軸用三角花鍵聯(lián)接，且花鍵軸與花鍵孔具有一定的錐度以得到無(wú)隙配合，裝配時(shí)花鍵軸與孔應(yīng)按標(biāo)記對(duì)中以保證轉(zhuǎn)向搖臂的正確安裝位置。轉(zhuǎn)向搖臂的長(zhǎng)度與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置及傳動(dòng)比等因素有

4、關(guān)，一般在初選時(shí)對(duì)小型汽車可取100～150mm；中型汽車可取150～200mm；大型汽車可取300～400mm。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的20、30或35號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管制造，其沿長(zhǎng)度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接。球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表面磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。整體式轉(zhuǎn)向橫拉桿兩端和分段式橫拉桿左右邊桿外端的球形鉸接應(yīng)作為單獨(dú)組件，組裝好后以其殼體上的螺紋旋到桿的端部，以使桿長(zhǎng)可調(diào)以便用于調(diào)節(jié)前束。其他桿端的球形鉸接，其

5、外殼應(yīng)與桿件制成一整體。球頭與襯墊需潤(rùn)滑，并應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤(rùn)滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入。 球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如12CrNi3A，18MnTi或20CrNi制造，工作表面經(jīng)滲碳淬火處理，滲碳層深1.5—3.0mm，表面硬度HRC56—630允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過(guò)渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。 為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝；對(duì)于轎車亦可采用耐磨性好的工程塑料制造襯墊。后者在制造過(guò)程中可滲入專門的成分(例如尼龍－二硫化鉬)，對(duì)這類襯墊則可免去潤(rùn)滑。

6、 為了計(jì)算轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件的強(qiáng)度，首先應(yīng)確定其計(jì)算載荷。如果轉(zhuǎn)向系無(wú)動(dòng)力裝置，則轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算載荷可由式(5—13)所求得的最大轉(zhuǎn)向阻力矩，所確定；當(dāng)裝用整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器時(shí)，則加在轉(zhuǎn)向搖臂上的載荷由最大液壓下的動(dòng)力轉(zhuǎn)向作用力和作用在轉(zhuǎn)向盤輪緣上的極限切向力所共同確定；當(dāng)動(dòng)力缸置于轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，則對(duì)于位于轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力缸之間的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件，其計(jì)算載荷可根據(jù)作用在轉(zhuǎn)向搖臂軸上的力矩來(lái)確定，可根據(jù)式(5—19)為 而對(duì)于位于動(dòng)力缸之后的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件，則同時(shí)承受著由上式確定的力矩和在最大液壓下的動(dòng)力轉(zhuǎn)向作用力所確定的載荷。 轉(zhuǎn)向搖臂、轉(zhuǎn)向節(jié)臂與梯形臂均承受彎矩及扭矩

7、的聯(lián)合作用，其危險(xiǎn)截面在臂的根基處。下面以轉(zhuǎn)向搖臂的強(qiáng)度計(jì)算為例。 1.轉(zhuǎn)向搖臂的強(qiáng)度計(jì)算 如圖5－13所示，其危險(xiǎn)截面在A—A處。根據(jù)第三強(qiáng)度理論，在危險(xiǎn)截面的最大應(yīng)力點(diǎn)處，彎扭聯(lián)合作用的等效應(yīng)力為 ≤（5－55） 式中——作用在轉(zhuǎn)向搖臂球形鉸接處的力； ，——危險(xiǎn)截面的彎曲截面系數(shù)和扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)； ，——見(jiàn)圖5－13； ——材料的屈服極限； ——相對(duì)于的強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)，＝1.7～2.4。 圖5－13轉(zhuǎn)向搖臂與球鉸及危險(xiǎn)截面處的應(yīng)力圖 對(duì)于矩形截面的臂（桿或梁），在其截面的直角頂點(diǎn)處扭轉(zhuǎn)切向應(yīng)力值為零，最大切向應(yīng)力發(fā)生于側(cè)邊中間的點(diǎn)為，點(diǎn)處的應(yīng)力為，則有

8、（5－56） 式中，——矩形截面的長(zhǎng)邊與短邊長(zhǎng)度； ，——與/有關(guān)的系數(shù)，查有關(guān)手冊(cè)選取，當(dāng)/＝2時(shí)，＝0.246，＝0.795。但彎、扭聯(lián)合作用的等效應(yīng)力如式（5－55）所示，其最大應(yīng)力位于點(diǎn)。 2.轉(zhuǎn)向縱拉桿與橫拉桿的計(jì)算 拉桿需計(jì)算其受壓時(shí)的縱向彎曲穩(wěn)定性。為了防止 拉桿受壓時(shí)產(chǎn)生縱向彎曲，拉桿截面對(duì)中性軸的慣性矩可由下式求得： ≥ （5－57） 式中——桿的剛度儲(chǔ)備系數(shù)，一般取=1.5～2.5； ——桿承受的軸向力； ——拉伸時(shí)桿材料的彈性模量，＝Mpa； ——桿長(zhǎng)，按桿兩端球鉸中心間的距離計(jì)。 3.球鉸的強(qiáng)度與耐磨性校核 球鉸的損壞形式主要有球銷的斷裂與球頭的磨損，因此所選定的球鉸應(yīng)滿足以下條件： ≤300Mpa ≤25～30Ma 式中——作用于球頭上的力； ——球頭懸臂部分的尺寸（參見(jiàn)圖5—13）； ——球銷計(jì)算截面的彎曲截面系數(shù)； ——球頭承載表面在通過(guò)球心并與力相垂直的平面上的投影面積。 專心---專注---專業(yè)