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本課題培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，掌握汽車總成及零部件設(shè)計(jì)的方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)三維軟件進(jìn)行輕型汽車前橋的設(shè)計(jì)和分析。???????????????????????????????????????????????????????????
?????本課題將結(jié)合某輕型汽車的開發(fā)，進(jìn)行汽車前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算，利用大型三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行汽車前橋關(guān)鍵部件的二維設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)。
完成汽車前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算，提交相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告和三維、二維模型圖。
參考:
https://product.360che.com/s15/3887_64_param.html
車輛參數(shù)上“卡車之家”查
躍進(jìn)?超越C500-33?180馬力?4.2米單排欄板輕卡(SH1042ZFDCWZ4)
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摘 要
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，輕型貨運(yùn)汽車以其機(jī)動(dòng)靈活、經(jīng)濟(jì)省油、高性價(jià)比、多功能的特點(diǎn)，逐漸成為市內(nèi)貨物運(yùn)輸或短途貨物運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸工具，是城市物流系統(tǒng)的主力車型。汽車制造企業(yè)為了占領(lǐng)市場(chǎng)，必須開發(fā)設(shè)計(jì)出造型美觀、布置合理、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、具有高動(dòng)經(jīng)性的輕型貨車。本文首先對(duì)輕型貨車的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了相關(guān)的概述，而后對(duì)轉(zhuǎn)向前橋進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要計(jì)算了前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)村套）、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。
最后根據(jù)上述的設(shè)計(jì)工作與計(jì)算，完成CAD圖紙繪制及三維模型建立。
關(guān)鍵字：輕型貨車，前橋，工字梁，轉(zhuǎn)向節(jié) ，三維建模
ABSTRACT
With the development of market economy light freight cars with its flexible economic fuel efficient cost-effective multi-function characteristics gradually become citywide goods transportation or short-distance transport of goods transport the main city logistics system is the main models. Auto manufacturing enterprise in order to capture market must develop design the
modeling beautiful decorate reasonable advanced structure high move the vans through sex. Firstly, the small truck design features and development in the world to do the relevant overview and then move before the bridge on a detailed design calculations, mainly calculate the work stress in the Brake and sideslip two conditions of the front axle, steering knuckle, kingpin, kingpin upper and lower bearing (the steering knuckle village sets), Steering knuckle thrust bearing or thrust washer .The design of this work completed by the CAD drawing.
KEY WORDS: light truck, front axle, beam，Knuckle
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 緒 論 1
1.1前橋的概述 1
1.2 貨車前橋的發(fā)展?fàn)顩r 3
1.3 課題研究的目的與意義 5
1.4研究的方法及技術(shù)路線 6
1.4.1研究方法 6
1.4.2研究技術(shù)路線 6
1.5 本文研究的主要內(nèi)容 6
第2章 輕型汽車前橋的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
2.1 前橋基本參數(shù)的確定 7
2.2前橋的主要技術(shù)條件 8
2.2.1 設(shè)計(jì)要求 8
2.2.2主要設(shè)計(jì)參數(shù) 9
第三章 前橋的結(jié)構(gòu)分析 9
3.1 承載結(jié)構(gòu)分析 9
3.2前橋的結(jié)構(gòu)確定 10
3.2.1結(jié)構(gòu)形式 11
3.2.2 整車的結(jié)構(gòu)匹配 11
第4章 前橋主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
4.1 前橋的受力分析 12
4.1.1緊急制動(dòng)工況分析 12
4.1.2側(cè)滑工況分析 13
4.1.3 工況路面分析 13
4.2 前橋扭矩的計(jì)算 14
4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21
4.3.1截面系數(shù)計(jì)算 21
4.3.2彎矩的計(jì)算 21
4.3.3應(yīng)力的計(jì)算 21
4.4主銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 22
4.5 前橋標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與校核 26
4.5.1 軸承的計(jì)算 26
4.5.2 墊片的計(jì)算 27
4.6 前橋車輪的尺寸計(jì)算 27
總 結(jié) 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
31
畢設(shè)計(jì)業(yè)
第一章 緒 論
1.1前橋的概述
前橋通過懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)車輪，用以在車架（或承載式車身）與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。從動(dòng)橋要承受和傳遞制動(dòng)力矩。前橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。前橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同可分為非斷開式與斷開式兩種。
圖1-1非斷開式前橋
圖1-2斷開式前橋
汽車在行駛過程中，經(jīng)常需要改變行駛方向，即所謂轉(zhuǎn)向，這就需有一套能夠按照司機(jī)意志行使汽車轉(zhuǎn)向的機(jī)構(gòu)，它將司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的動(dòng)作轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕喌钠D(zhuǎn)動(dòng)作。為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動(dòng)回正的性能，前橋的主銷在汽車的縱向和橫向平面內(nèi)具有一定的傾角。在縱向平面內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個(gè)γ角，稱為主銷后傾角。在橫向平面內(nèi)，主銷上部向內(nèi)傾斜一個(gè)?角，稱為主銷內(nèi)傾角。
主銷后傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽車就偏離直線行駛而有所轉(zhuǎn)向，這時(shí)引起的離心力使路面對(duì)車輪作用著一阻礙其側(cè)滑的側(cè)向反力，使車輪產(chǎn)生繞主銷旋轉(zhuǎn)的回正力矩，從而保證了汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過大，否則在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤上施加更大的力，導(dǎo)致方向盤沉重。后傾角通常在以內(nèi)?，F(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大的彈性回正力矩，故主銷后傾角就可以減小到接近于零，甚至為負(fù)值。但在采用子午線輪胎時(shí)，由于輪胎的拖距較小，則需選用較大的后傾角。
主銷內(nèi)傾也是為了保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷內(nèi)傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)至車輪中心平面的距離即主銷偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)需加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開方向盤時(shí)，所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，保證汽車作直線行駛。內(nèi)傾角一般為；主銷偏移距一般為30～40mm。輕型客車、輕型貨車及裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車可選擇較大的主銷內(nèi)傾角及后傾角，以提高其轉(zhuǎn)向車輪的自動(dòng)回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否則在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)時(shí)，隨著滾動(dòng)將伴隨著沿路面的滑動(dòng)，從而增加輪胎與路面間的摩擦阻力，使轉(zhuǎn)向變得很沉重。為了克服因左、右前輪制動(dòng)力不等而導(dǎo)致汽車制動(dòng)時(shí)跑偏，近年來出現(xiàn)主銷偏移距為負(fù)值的汽車。
前輪定位除上述主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角外，還有車輪外傾角及前束，共4項(xiàng)參數(shù)。車輪外傾指轉(zhuǎn)向輪在安裝時(shí)，其輪胎中心平面不是垂直于地面，而是向外傾斜一個(gè)角度 ，稱為車輪外傾角。此角約為，一般為左右。它可以避免汽車重載時(shí)車輪產(chǎn)生負(fù)外傾即內(nèi)傾，同時(shí)也與拱形路而相適應(yīng)。由于車輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，縮小了主銷偏移距，從而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。
前束的作用是為了消除汽車在行駛中因車輪外傾導(dǎo)致的車輪前端向外張開的不利影響(具有外傾角的車輪在滾動(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車向前行駛時(shí)，左右兩前輪的前端會(huì)向外張開)，為此在車輪安裝時(shí)，可使汽車兩前輪的中心平面不平行，且左右輪前面輪緣間的距離A小于后面輪緣間的距離B，以使車輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即(B-A)，一般汽車約為3～5mm，可通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度來調(diào)整。設(shè)定前束的名義值時(shí)，應(yīng)考慮轉(zhuǎn)向梯形中的彈性和間隙等因素。
在汽車的設(shè)計(jì)、制造、裝配調(diào)整和使用中必須注意防止可能引起的轉(zhuǎn)向車輪的擺振，它是指汽車行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象，它將破壞汽車的正常行駛。轉(zhuǎn)向車輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類型。前者是由于輪胎側(cè)向變形中的遲滯特性的影響，使系統(tǒng)在一個(gè)振動(dòng)周期中路面作用于輪胎的力對(duì)系統(tǒng)作正功，即外界對(duì)系統(tǒng)輸入能量。如果后者的值大于系統(tǒng)內(nèi)阻尼消耗的能量，則系統(tǒng)將作增幅振動(dòng)直至能量達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動(dòng)，形成擺振。其振動(dòng)頻率大致接近系統(tǒng)的固有頻率而與車輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會(huì)在較寬的車速范圍內(nèi)發(fā)生。通常在低速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于自攝振動(dòng)型。當(dāng)轉(zhuǎn)向車輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì)，例如車輪失衡、端面跳動(dòng)、輪胎的幾何和機(jī)械特性不均勻以及運(yùn)動(dòng)學(xué)上的干涉等，在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)下都會(huì)構(gòu)成周期性的擾動(dòng)。在擾動(dòng)力周期性的持續(xù)作用下，便會(huì)發(fā)生受迫振動(dòng)。當(dāng)擾動(dòng)的激勵(lì)頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí)便發(fā)生共振。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車速，共振范圍較窄(3～5km/h)。通常在高速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動(dòng)型。
轉(zhuǎn)向輪擺振的發(fā)生原因及影響因素復(fù)雜，既有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因和制造方面的因素．如車輪失衡、輪胎的機(jī)械特性、系統(tǒng)的剛度與阻尼、轉(zhuǎn)向輪的定位角以及陀螺效應(yīng)的強(qiáng)弱等；又有裝配調(diào)整方面的影響，如前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)間的間隙(影響系統(tǒng)的剛度)和摩擦系數(shù)(影響阻尼)等。合理地選擇這些有關(guān)參數(shù)、優(yōu)化它們之間的匹配，精心地制造和裝配調(diào)整，就能有效地控制前輪擺振的發(fā)生。在設(shè)計(jì)中提高轉(zhuǎn)向器總成與轉(zhuǎn)向拉桿系統(tǒng)的剛度及懸架的縱向剛度，提高輪胎的側(cè)向剛度，在轉(zhuǎn)向拉桿系中設(shè)置橫向減震器以增加阻尼等，都是控制前輪擺振發(fā)生的一些有效措施。
1.2 貨車前橋的發(fā)展?fàn)顩r
輕型載貨汽車的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 中國改革開放以來農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，使農(nóng)村的貨運(yùn)量及人口流動(dòng)急劇的增加，加快運(yùn)輸機(jī)械化成為了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，正是這一市場(chǎng)的需要使具有中國特色的運(yùn)輸機(jī)械—輕型貨車營運(yùn)而生。它解決了農(nóng)村運(yùn)輸?shù)募毙瑁钛a(bǔ)了村級(jí)，鄉(xiāng)級(jí)，城鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)結(jié)合部運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的空白活躍了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)。 輕型貨車的競爭對(duì)手是輕型汽車，與輕型汽車相比，輕型貨車有許多的優(yōu)點(diǎn)。入世后輕型貨車沒有收到很大的沖擊，因?yàn)樗侵袊厣漠a(chǎn)業(yè)，符合國情，在國外沒有人這樣搞過，但是我們不能回避輕型汽車與輕型回城在市場(chǎng)上的競爭，輕型貨車?yán)帽容^低的生產(chǎn)成本和微利的經(jīng)營的成產(chǎn)方式并引進(jìn)了先進(jìn)的汽車技術(shù)，堅(jiān)持三低一高的特色，注重產(chǎn)品質(zhì)量，使之與在汽車行業(yè)的競爭中得以提高。 2008年，輕型貨車市場(chǎng)增幅回落，月度呈現(xiàn)“前高后低”走勢(shì)，全年產(chǎn)銷量分別為1074541輛和1079159輛，同比分別增長4.2%和6.1%，增幅低于2007年。從表1中可以看出，我國輕型貨車已經(jīng)連續(xù)兩年產(chǎn)銷量超過百萬輛，該細(xì)分車型占汽車市場(chǎng)份額達(dá)到11.5%，較2007年略有下降，但仍為商用車市場(chǎng)份額最大的車型。下半年受國際金融危機(jī)影響，下降趨勢(shì)非常明顯，從2008年8月開始，輕型貨車產(chǎn)銷量逐月下滑。分噸位來看，1.8t<總質(zhì)量≤3.5t和4.5t<總質(zhì)量≤6t都有個(gè)位數(shù)字的增長，而3.5t<總質(zhì)量≤4.5t系列車型產(chǎn)銷量分別下降4.4%和2.0%，中小噸位輕型貨車，仍然占據(jù)輕型貨車市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，但總質(zhì)量大的寬體輕型貨車，正顯現(xiàn)出更大的市場(chǎng)潛力。前五家企業(yè)的集中度為60.0%，同比略有下降。2009年初，國家為了應(yīng)對(duì)國際金融危機(jī)對(duì)中國經(jīng)濟(jì)的不利影響，采取了一系列經(jīng)濟(jì)刺激政策，這些政策初見成效。2009年一季度，輕型貨車產(chǎn)銷量分別為319105輛和317879輛，同比分別增長9.9%和4.5%，二月和三月環(huán)比均大幅增長，輕型貨車市場(chǎng)逐漸從金融危機(jī)的影響下走出來。寬體輕型貨車具備載重量大的優(yōu)勢(shì)，更適應(yīng)市場(chǎng)需求。隨著人們生活水平的逐步提高，中高端輕型貨車用戶群體不斷擴(kuò)大，他們對(duì)寬體輕型貨車價(jià)格的承受力越來越強(qiáng)。為了滿足市場(chǎng)需要，輕型貨車企業(yè)在設(shè)計(jì)寬體輕型貨車時(shí)，在規(guī)格和尺寸方面進(jìn)行了擴(kuò)展，更重要的是寬體輕型貨車裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)，以及關(guān)鍵總成有了明顯變化；很多輕型貨車企業(yè)生產(chǎn)寬體輕型貨車除了滿足市場(chǎng)需求外，也是出于增加利潤的考慮，因?yàn)閭鹘y(tǒng)輕型貨車?yán)麧櫼呀?jīng)很低，有的輕型貨車幾乎沒有什么利潤，寬體輕型貨車接近10萬元的價(jià)格，能夠保證企業(yè)正常的利潤。目前，福田的寬體歐馬可、江鈴寬體凱銳等產(chǎn)品都屬于寬體范疇。
傳統(tǒng)輕型貨車的最高承載量為4t、最高車速僅有8090km/h，發(fā)動(dòng)機(jī)功率只有7080kW以及狹小的內(nèi)部空間，已經(jīng)不能適應(yīng)高速公路重載行駛的要求和滿足不了市場(chǎng)多層面的需求。因此，在中型貨車市場(chǎng)逐漸萎縮的情況下，這些大輕型貨車將有可能逐漸占據(jù)本屬于中型貨車的市場(chǎng)的趨勢(shì)，最高設(shè)計(jì)時(shí)速和發(fā)動(dòng)機(jī)功率明顯提升。而部分大輕型貨車產(chǎn)品也開始逐漸占據(jù)本屬于中型貨車的市場(chǎng)，寬體、大噸位重載高速高端輕型貨車將成為未來市場(chǎng)主流產(chǎn)品。這些都是市場(chǎng)、道路運(yùn)輸現(xiàn)代化的需求，具體地表現(xiàn)在高端輕型貨車產(chǎn)品趨向?qū)採{駛室、長車身、大功率、高時(shí)速和加強(qiáng)型底盤。除載重量大，動(dòng)力強(qiáng)勁的特性外，目前市場(chǎng)上高端輕型貨車不僅外形美觀、內(nèi)飾設(shè)計(jì)上快速向轎車配置靠攏，人性化設(shè)計(jì)和舒適性配置的應(yīng)用讓中高端輕型貨車的性價(jià)比不斷提升。
隨著市場(chǎng)的成熟、用戶運(yùn)營需求的提高以及國家關(guān)于排放、油耗等一系列政策法規(guī)的出臺(tái)，低質(zhì)低價(jià)輕型貨車產(chǎn)品的生存空間將急劇萎縮，基數(shù)龐大的輕型貨車產(chǎn)品需要向質(zhì)量的強(qiáng)勢(shì)轉(zhuǎn)變。從產(chǎn)品競爭力來看，經(jīng)濟(jì)性、可靠性、高性價(jià)比已經(jīng)成為中國輕型貨車的核心競爭力。目前各主流輕型貨車生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始在技術(shù)競爭的市場(chǎng)開拓，技術(shù)儲(chǔ)備陸續(xù)釋放，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)改造，用技術(shù)占領(lǐng)市場(chǎng)。前橋是汽車上一個(gè)重要的總成件，主要包括轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷、前軸等零部件，由于在汽車的行駛過程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，其承受的載荷也多為交變載荷，從而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂現(xiàn)象。這就要求其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗疲勞破壞的能力。因此就有了本課題的研究和設(shè)計(jì)。
1.3 課題研究的目的與意義
隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，汽車運(yùn)輸?shù)某休d重量和運(yùn)行速度都在不斷增加。于是人們對(duì)汽車的安全運(yùn)行也越來越重視，所以對(duì)汽車車橋的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。
前橋通過懸架與車架(或承載式車身)相聯(lián)，兩側(cè)安裝著從動(dòng)午輪，用以在車架(或承載式車身)與車輪之間傳遞鉛垂力、縱向力和橫向力。前橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。前橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同，也可分為非斷開式與斷開式兩種。前橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同可分為非斷開式與斷開式兩種。由于小型載貨汽車要求價(jià)廉，所以多采用非斷開式前橋。非斷開式的前橋主要有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷組成。
車橋通過懸架與車架連接，支撐著汽車大部分重量，并將車輪的牽引力或者制動(dòng)力，以及側(cè)向力經(jīng)過懸架傳給車架。在汽車使用中，轉(zhuǎn)向橋的受力狀況比較復(fù)雜，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。為保證轉(zhuǎn)向車輪的正確定位角度，使操縱輕便并減輕輪胎的磨耗，轉(zhuǎn)向橋也應(yīng)有足夠的剛度。此外，還應(yīng)盡量減輕轉(zhuǎn)向橋的重量。總之，由于在汽車的行駛過程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，其承受的載荷也多為交變載荷，從而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂現(xiàn)象。這就要求其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗疲勞破壞的能力。
前橋承受汽車的前部重量，把汽車的前進(jìn)推力從車架傳給車輪，并與轉(zhuǎn)向裝置的有關(guān)機(jī)件作關(guān)節(jié)式聯(lián)系，實(shí)施汽車的轉(zhuǎn)向。前橋是利用它的兩端通過主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)連接，用以轉(zhuǎn)向節(jié)的擺轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)汽車的方向。
1.4研究的方法及技術(shù)路線
1.4.1研究方法
（1）通過查閱相關(guān)資料，掌握輕型汽車前橋的主要參數(shù)。
（2）充分考慮已有輕型汽車前橋的優(yōu)缺點(diǎn)來確定輕型汽車前橋的總體設(shè)計(jì)方案，對(duì)現(xiàn)有裝置的不足進(jìn)行分析。
（3）對(duì)設(shè)計(jì)的輕型汽車前橋進(jìn)行修改和優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)出能滿足要求的輕型汽車前橋。
1.4.2研究技術(shù)路線
（1）根據(jù)題目和原始數(shù)據(jù)查看相關(guān)資料，了解當(dāng)今國內(nèi)外輕型汽車前橋的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景，撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告。
（2）根據(jù)產(chǎn)品功能和技術(shù)要求提出多種設(shè)計(jì)方案，對(duì)各種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中選擇較好的方案，再對(duì)所選擇的方案做進(jìn)一步的修改或優(yōu)化，最終確定總體設(shè)計(jì)方案。
（3）具體設(shè)計(jì)輕型汽車前橋的工作裝置等。
（4）對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)中的重要零件進(jìn)行校核計(jì)算，如軸、軸承等，保證設(shè)計(jì)的合理性和可行性。；
（5）繪制零件圖、裝配圖，完成要求的圖紙量；
（6）整理各項(xiàng)設(shè)計(jì)資料，撰寫論文。
1.5 本文研究的主要內(nèi)容
本論文主要對(duì)由轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷，橫梁等組成輕型汽車前橋進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容包括以下五部分:
(1) 輕型汽車前橋的總體設(shè)計(jì)。
(2) 輕型汽車前橋詳細(xì)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。
(3) 輕型汽車前橋各部分的基本尺寸的計(jì)算和驗(yàn)證。
(4) 輕型汽車前橋主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
第2章 輕型汽車前橋的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 前橋基本參數(shù)的確定
為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動(dòng)回正的性能，前橋的主銷在汽車的縱向和橫向平而內(nèi)都有一定傾角。在縱向平面內(nèi)，主銷上部向后傾斜一個(gè)角，稱為主銷后傾角。在橫向平面內(nèi)，主銷上部向內(nèi)傾斜一個(gè)β角，稱為主銷內(nèi)傾角。
主銷后傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí)，汽車就偏離直線行駛而有所轉(zhuǎn)向，這時(shí)引起的離心力使路面對(duì)車輪作用著一阻礙其側(cè)滑的側(cè)向反力，使車輪產(chǎn)生繞主銷旋轉(zhuǎn)的回正力矩，從而保證了汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱穩(wěn)定力矩。穩(wěn)定力矩也不宜過大，否則在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)為了克服此穩(wěn)定力矩需在方向盤上施加更大的力，導(dǎo)致方向盤沉重。后傾角通常在以內(nèi)?，F(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面斜交輪胎，具有較大的彈性回正力矩，故主銷后傾角就可以減小到接近于零，甚至為負(fù)值。但在采用子午線輪胎時(shí)，由于輪胎的拖距較小，則需選用較大的后傾角。
主銷內(nèi)傾也是為了保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性并使轉(zhuǎn)向輕便。主銷內(nèi)傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)至車輪中心平面的距離即主銷偏移距減小，從而可減小轉(zhuǎn)向時(shí)需加在方向盤上的力，使轉(zhuǎn)向輕便，同時(shí)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng)，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動(dòng)，而當(dāng)松開方向盤時(shí)，所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正，保證汽車作直線行駛。內(nèi)傾角一般為；主銷偏移距一般為30～40mm。輕型客車、輕型貨車及裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向的汽車可選擇較大的主銷內(nèi)傾角及后傾角，以提高其轉(zhuǎn)向車輪的自動(dòng)回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距不宜過小，否則在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)時(shí)，隨著滾動(dòng)將伴隨著沿路面的滑動(dòng)，從而增加輪胎與路面間的摩擦阻力，使轉(zhuǎn)向變得很沉重。為了克服因左、右前輪制動(dòng)力不等而導(dǎo)致汽車制動(dòng)時(shí)跑偏，近年來出現(xiàn)主銷偏移距為負(fù)值的汽車。
前輪定位除上述主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角外，還有車輪外傾角及前束，共4項(xiàng)參數(shù)。車輪外傾指轉(zhuǎn)向輪在安裝時(shí)，其輪胎中心平面不是垂直于地面，而是向外傾斜一個(gè)角度 ，稱為車輪外傾角。此角約為，一般為左右。它可以避免汽車重載時(shí)車輪產(chǎn)生負(fù)外傾即內(nèi)傾，同時(shí)也與拱形路而相適應(yīng)。由于車輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮，縮小了主銷偏移距，從而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。
前束的作用是為了消除汽車在行駛中因車輪外傾導(dǎo)致的車輪前端向外張開的不利影響(具有外傾角的車輪在滾動(dòng)時(shí)猶如滾錐，因此當(dāng)汽車向前行駛時(shí)，左右兩前輪的前端會(huì)向外張開)，為此在車輪安裝時(shí)，可使汽車兩前輪的中心平面不平行，且左右輪前面輪緣間的距離A小于后面輪緣間的距離B，以使車輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即(B-A)，一般汽車約為3～5mm，可通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長度來調(diào)整。設(shè)定前束的名義值時(shí)，應(yīng)考慮轉(zhuǎn)向梯形中的彈性和間隙等因素。
在汽車的設(shè)計(jì)、制造、裝配調(diào)整和使用中必須注意防止可能引起的轉(zhuǎn)向車輪的擺振，它是指汽車行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象，它將破壞汽車的正常行駛。轉(zhuǎn)向車輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類型。前者是由于輪胎側(cè)向變形中的遲滯特性的影響，使系統(tǒng)在一個(gè)振動(dòng)周期中路面作用于輪胎的力對(duì)系統(tǒng)作正功，即外界對(duì)系統(tǒng)輸入能量。如果后者的值大于系統(tǒng)內(nèi)阻尼消耗的能量，則系統(tǒng)將作增幅振動(dòng)直至能量達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動(dòng)，形成擺振。其振動(dòng)頻率大致接近系統(tǒng)的固有頻率而與車輪轉(zhuǎn)速并不一致，且會(huì)在較寬的車速范圍內(nèi)發(fā)生。通常在低速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于自攝振動(dòng)型。當(dāng)轉(zhuǎn)向車輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì)，例如車輪失衡、端面跳動(dòng)、輪胎的幾何和機(jī)械特性不均勻以及運(yùn)動(dòng)學(xué)上的干涉等，在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)下都會(huì)構(gòu)成周期性的擾動(dòng)。在擾動(dòng)力周期性的持續(xù)作用下，便會(huì)發(fā)生受迫振動(dòng)。當(dāng)擾動(dòng)的激勵(lì)頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí)便發(fā)生共振。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車速，共振范圍較窄(3～5km/h)。通常在高速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動(dòng)型。
轉(zhuǎn)向輪擺振的發(fā)生原因及影響因素復(fù)雜，既有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因和制造方面的因素．如車輪失衡、輪胎的機(jī)械特性、系統(tǒng)的剛度與阻尼、轉(zhuǎn)向輪的定位角以及陀螺效應(yīng)的強(qiáng)弱等；又有裝配調(diào)整方面的影響，如前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)間的間隙(影響系統(tǒng)的剛度)和摩擦系數(shù)(影響阻尼)等。合理地選擇這些有關(guān)參數(shù)、優(yōu)化它們之間的匹配，精心地制造和裝配調(diào)整，就能有效地控制前輪擺振的發(fā)生。在設(shè)計(jì)中提高轉(zhuǎn)向器總成與轉(zhuǎn)向拉桿系統(tǒng)的剛度及懸架的縱向剛度，提高輪胎的側(cè)向剛度，在轉(zhuǎn)向拉桿系中設(shè)置橫向減震器以增加阻尼等，都是控制前輪擺振發(fā)生的一些有效措施。
2.2前橋的主要技術(shù)條件
2.2.1 設(shè)計(jì)要求
（1）具有足夠的強(qiáng)度，以保證可靠的承受車輪與車架（或承載式車身）之間的作用力。
（2）保證有正確的車輪定位，使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。從橋要有足夠的剛度，以使車輪定位參數(shù)保持不變。
（3）轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷，轉(zhuǎn)向節(jié)與前橋之間的摩擦力應(yīng)盡可能小，以保證轉(zhuǎn)向操作的輕便性，并有足夠的耐磨性。
（4）轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)盡可能小，以保證汽車的正常，穩(wěn)定行使。
（5）前橋的質(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。
2.2.2主要設(shè)計(jì)參數(shù)
(1)驅(qū)動(dòng)形式：單驅(qū)，汽車總質(zhì)量5880kg；整備質(zhì)量2100kg
(2)貨箱尺寸3300×1610×360；
(3)輪胎型號(hào)6.00-15,前單、后雙輪胎；
(4)有關(guān)國家以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
(5)參照躍進(jìn)?超越C500-33相關(guān)車型參數(shù)和結(jié)構(gòu)。
第三章 前橋的結(jié)構(gòu)分析
3.1 承載結(jié)構(gòu)分析
各種車型的非斷開式轉(zhuǎn)向前橋的結(jié)構(gòu)型式基本相同，主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)及轉(zhuǎn)向主銷組成，如圖3—1所示。轉(zhuǎn)向節(jié)通過主銷與前梁鉸接并經(jīng)一對(duì)輪轂軸承支撐著輪轂，以實(shí)現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。在左轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳處安裝著轉(zhuǎn)向節(jié)臂，后者與轉(zhuǎn)向直拉桿相連；而在轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處則裝著與轉(zhuǎn)向橫拉桿相連接的轉(zhuǎn)向梯形臂。有的將轉(zhuǎn)向節(jié)臂與梯形臂連成一體并安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)的下耳處以簡化結(jié)構(gòu)。制動(dòng)底板緊固在轉(zhuǎn)向節(jié)的凸緣面上。轉(zhuǎn)向節(jié)的銷孔內(nèi)壓人帶有潤滑油槽的青銅襯套以減少磨損。為使轉(zhuǎn)向輕便，在轉(zhuǎn)向節(jié)下耳與前梁拳部之間可以裝推力滾子軸承；在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與前梁拳部之間裝有調(diào)整墊片以調(diào)整其間隙。帶有螺紋的鎖銷將主銷固定在前梁拳部的孔內(nèi)，使之不能轉(zhuǎn)動(dòng)。
作為主要零件的前梁是用中碳鋼或中碳合金鋼的，其兩端各有一呈拳形的加粗部分為安裝主銷的前梁拳部；為提高其抗彎強(qiáng)度，其較長的中間部分采用工字形斷面并相對(duì)兩端向下偏移一定距離，以降低發(fā)動(dòng)機(jī)從而降低傳動(dòng)系的安裝位置以及傳動(dòng)軸萬向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強(qiáng)度，兩端與拳部相接的部分采用方形斷面，而靠近兩端使拳部與中間部分相聯(lián)接的向下彎曲部分則采用兩種斷面逐漸過渡的形狀。中間部分的兩側(cè)還要鍛造出鋼板彈簧支座的加寬文承面。
有的汽車的轉(zhuǎn)向前橋的前梁采用組合式結(jié)構(gòu)，即由其采用無縫鋼管的中間部分與采用模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種組合式前梁適于批量不太大的生產(chǎn)并可省去大型緞造設(shè)備。
轉(zhuǎn)向節(jié)多用中碳合金鋼模具成整體式結(jié)構(gòu)。有些大型汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)，由于其尺寸過大，也有采用組焊式結(jié)構(gòu)的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊接上去的。
主銷的幾種結(jié)構(gòu)型式如下圖所示，其中比較常用的是(a)，(b)兩種。
（a） (b) (c) (d)
（a） 圓柱實(shí)心型 (b) 圓柱空心型 (c) 上，下端為直徑不等的圓柱，中間為錐體的主銷 (d)下部圓柱比上部細(xì)的主銷
圖3-1主銷結(jié)構(gòu)形式
轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承承受作用于汽車前梁上的重力，為減小摩擦使轉(zhuǎn)向輕便可采用滾動(dòng)軸承，例如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐波子軸承等。也有采用青銅止推墊片的。主銷上、下軸承承受較大的徑向力，多采用滑動(dòng)軸承，也有采用滾針軸承的結(jié)構(gòu)。后者的效率高，轉(zhuǎn)向阻力小，且可延長使用壽命。
輪轂軸承多由一對(duì)單列圓錐滾子軸承組成，這種軸承的剛度較大，可承受較大負(fù)荷。轎車因負(fù)荷較輕，前輪轂軸承也有采用一對(duì)單列或一個(gè)雙列向心球軸承的。球軸承的效率較高，能延長汽車的滑行距離。
3.2前橋的結(jié)構(gòu)確定
本設(shè)計(jì)為輕型載貨車的轉(zhuǎn)向前橋，因此應(yīng)該本著耐用經(jīng)濟(jì)的思想進(jìn)行方案的選擇，為了降低生產(chǎn)成本，又在結(jié)構(gòu)上滿足要求的情況下應(yīng)盡量簡單。
轉(zhuǎn)向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨(dú)立懸架相配合，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但性能比較好，多用于轎車等以載人為主的高級(jí)車輛。非斷開式又稱整體式，它與非獨(dú)立懸架配合。它的結(jié)構(gòu)簡單，承載能力大，這種形式再現(xiàn)在汽車上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開式前橋。
轉(zhuǎn)向前橋的主要零件有前梁，轉(zhuǎn)向節(jié)，主銷，注銷上下軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套，轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承。前梁采用中間部分為無縫鋼管與兩端拳部組焊的形式。主銷采用結(jié)構(gòu)簡單的實(shí)心的圓柱形如上圖3-1所示。綜上做出如下的選擇：
3.2.1結(jié)構(gòu)形式
本前橋采用非斷開式轉(zhuǎn)向前橋
3.2.2 整車的結(jié)構(gòu)匹配
（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：國柱實(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
（7）輪胎螺栓：左側(cè)左旋，右側(cè)右旋
表3-1 輕型貨車整車參數(shù)
汽車總質(zhì)量Ga（N）
整備質(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)
42250
21000
2133
1175
3360
1180
780
主銷中心距B′(mm)
前輪距B1(mm)
車輪滾動(dòng)半徑rr(mm)
主銷內(nèi)傾角β
主銷后傾角??
前輪外傾角a
前輪前束（mm）
1415
1584
480
8°
2.5°
1°
2
第4章 前橋主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算
本車為單橋驅(qū)動(dòng)的兩軸汽車，即前橋?yàn)榍皹?、后橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋，由于整體式車橋較斷開式車橋具有經(jīng)濟(jì)性高、強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝維修方便的優(yōu)點(diǎn)，所以，本車決定采用整體式前橋。前橋前橋要求采用工字梁結(jié)構(gòu)，前橋后橋均采用非獨(dú)立懸架形式。
轉(zhuǎn)向前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算主要是計(jì)算前橋、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承（即轉(zhuǎn)向節(jié)村套）、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。
4.1 前橋的受力分析
前軸受力簡圖：
圖4-1汽車向左側(cè)滑時(shí)前軸受力圖
4.1.1緊急制動(dòng)工況分析
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(duì)后輪接地點(diǎn)取矩得
取路面附著糸數(shù)Ф=0.7
制動(dòng)時(shí)前軸軸載千質(zhì)量重新分配分配糸數(shù)
m1===1.631 式（4-1）
垂直反作用力：
Z1l= Z1r==17125.5N 式（4-2）
橫向反作用力：
X1l=X1r= Ф=11987.85N 式（4-3）
4.1.2側(cè)滑工況分析
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=G1Ф
，為保證不橫向翻車，須使V滑
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
圖4-2 工字梁
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)
=37003.47N.mm 式（4-13）
②水平面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)
式（4-14）
ⅱ）Ⅱ--Ⅱ 斷面
① 換算斷面簡圖
圖4-3 II—II斷面計(jì)算簡圖
② 垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)
Ⅱ--Ⅱ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)：
式（4-15）
=
=30.796
該斷面對(duì)形心軸的慣性矩：
式（4-16）
上翼面的抗彎斷面系數(shù)：
式（4-17）
下翼面的抗彎斷面系數(shù)：
式（4-18）
③水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：
式（4-19）
④抗扭斷面系數(shù)
由經(jīng)驗(yàn)公式得
式（4-20）
iii) Ⅲ-Ⅲ斷面
1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù)：
式（4-21）
2）抗扭斷面系數(shù)：
式（4-22）
iv) Ⅳ-Ⅳ斷面
1）垂直面內(nèi)，水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：
式（4-23）
2）抗扭斷面系數(shù)：
式（4-24）
v) 各斷面尺寸參數(shù)見表：
表4-5 各斷面尺寸參數(shù) 單位： mm
JY1061
Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ
B
72
92
B1
60
50
12.5
12.5
b
72
58
43
43
60
16
12.5
12.5
t
12
42
h
36
43
15
H
61
68
52
52
vi)斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表見表
表4-6 斷面系數(shù)計(jì)算結(jié)果 單位：
Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ
W'
37003.47
34347.214
18913.52
19378.7
W"
21744
27822.97
11402.2
16024.7
W"'
73229
20910.34
20910.34
（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：
式（4-25）
水平面內(nèi)彎曲應(yīng)力 ：
式（4-26）
合成應(yīng)力：
式（4-27）
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
式（4-28）
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)于上翼面長邊中點(diǎn)，其相當(dāng)應(yīng)力：
式（4-29）
ii)汽車側(cè)滑時(shí)
垂直面彎曲應(yīng)力：
式（4-30）
iii)汽車越過不平路面時(shí)
垂直面彎曲應(yīng)力：
式（4-31）
b) 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表：
表4-7 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果 單位：
Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ
緊急制動(dòng)
183.63
155.51
149.25
120.379
134.38
173.29
101.89
45.51
113.38
271.40
402.38
300.30
357.27
496.14
側(cè) 滑
91.05
48.10
-125.926
-106.81
越不平路
287.07
238.36
228.77
184.50
（6）CA1040P90K26L2 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：
4.3 轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.3.1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：
式（4-32）
4.3.2彎矩的計(jì)算
A緊急制動(dòng)時(shí) ：
式（4-33）
B側(cè)滑時(shí)
式（4-34）
C超越不平路面時(shí)
式（4-35）
計(jì)算用參數(shù)ZB1041LSD6S
， ，
4.3.3應(yīng)力的計(jì)算
A）緊急制動(dòng)時(shí)：
式（4-36）
B）側(cè)滑時(shí)：
式（4-37）
C）超越不平路面時(shí)：
式（4-38）
彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見表
表4-8 彎矩、應(yīng)力計(jì)算
功況
M
緊急制動(dòng)
484397.14
54.17
側(cè)滑
-5733267.4
-641.19
超越不平路
525000
58.714
轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核
材料 CA1040P90K26L2 40Gr
許用應(yīng)力 查YB6-71：
4.4主銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算
（1）主銷作用力計(jì)算簡圖如圖
圖4-4 主銷作用力計(jì)算簡圖
（2）主銷受力計(jì)算參數(shù)見表
表4-9 主銷受力計(jì)算參數(shù)
參數(shù)車行
a
b
c
e
f
l
n
D
h
H
ZB1041LSD6S
67
70
20
497
360
165
480
30
37
40
（3）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：
式（4-39）
主銷受到和u的作用，力u由下式求得：
式（4-40）
力在主銷的兩個(gè)支承上反作用力和
式（4-41）
式（4-42）
力u在主銷的兩個(gè)支承上反作用力和
式（4-43）
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
式（4-44）
作用在主銷下端的 合力（圖14）
式（4-45）
C)汽車側(cè)滑時(shí)
左主銷上支承的 反作用力：
式（4-46）
左主銷下支承的 反作用力
式（4-47）
右主銷上支承的 反作用力
式（4-48）
右主銷下支承的 反作用力
式(4-49）
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。
式（4-50）
（4）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）
A) 汽車緊急制動(dòng)時(shí)：
=1840691.17N.mm 式（4-51）
B) 汽車側(cè)滑時(shí)：
=1364969.32N.mm 式（4-52）
C) 汽車越過不平路面時(shí)：
=591267.77N.mm 式（4-53）
（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)：
=2650.72mm3 式（4-54）
B)主銷剪切面積：
=706.86mm2 式（4-55）
D) 主銷襯套擠壓面積：
=1200mm2 式（4-56）
D:主銷外徑，d：主銷內(nèi)徑
（6） 應(yīng)力計(jì)算
表4-10 彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、擠壓應(yīng)力
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)
67
68
69
（7）載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表
表4-11 載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果 主銷受力單位：N M單位：其余量單位：
主銷受力
M
緊急制動(dòng)
49748.41
1840691.17
694.41
70.38
41.457
側(cè)滑
34188.36
1364969.32
514.94
48.37
28.49
越過不平路面
15980.21
591267.77
223.06
22.61
13.32
（8）主銷材料及許用應(yīng)力
CA1040P90K26L2:
許用應(yīng)力
按力作靜載荷計(jì)算時(shí)，
4.5 前橋標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與校核
4.5.1 軸承的計(jì)算
對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承，取汽車以等速=40km/h、沿半徑R=50m或以=20km/h、沿半徑R=12m的圓周行駛的工況作為計(jì)算工況。 如果汽車向右轉(zhuǎn)彎，則其前外輪即前左輪的地面垂向反力增大。
汽車的前橋側(cè)滑條件為
= 式（4-57）
式中：————前橋所受的側(cè)向力，N；
————汽車滿載時(shí)的整車質(zhì)量分配給前橋的部分；
R————汽車轉(zhuǎn)彎半徑，mm；
————汽車行駛速度，mm/s；
G————重力加速度，；
、————作用在前橋左、右車輪上的側(cè)向力（平行前橋，貼于路面）N；
————輪胎與路面的側(cè)向附著系數(shù)；
————前橋滿載時(shí)靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷(本車為8540.7N)；
由上式得： =
將此式代入（4-6），得
= 式（4-58）
將上述計(jì)算工況的、R等有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（2-38），并設(shè)=0.5,則有
==0.625
可近似的認(rèn)為推力軸承的軸向載荷等于上述前外輪的地面垂向反力，即有
=0.625 式（4-59）
則=0.625*8540.7=5338N
=（0.5~0.33） 式（4-60）
鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對(duì)轉(zhuǎn)角不大及軸承滾道圈破壞帶來的危險(xiǎn)性，根據(jù)=45mm選軸承內(nèi)徑為d=45mm，軸承的選擇按其靜承載容量進(jìn)行，且取當(dāng)量靜載荷 》，故此調(diào)心軸承滿足要求。所選取的軸承尺寸為d=45mm，D=85mm，軸承型號(hào)為1209E型。
4.5.2 墊片的計(jì)算
當(dāng)采用青銅止推墊片代替轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的時(shí)候，在汽車滿載的情況下，止推墊片的靜載荷可取為：
=/2 式（4-61）
=4270.35N
這時(shí)止推墊片的擠壓應(yīng)力為
= 式4-62）
式中：d、D————止推墊片的內(nèi)、外徑。d=45mm，D=55mm。=5.45MPa。
通常取[]30MPa。經(jīng)校核符合要求。
4.6 前橋車輪的尺寸計(jì)算
根據(jù)輪胎的型號(hào)6.00-15，經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)可知輪輞的型號(hào)為4.50E，求得輪輞直徑D=466mm。由下表可得輪輞的各個(gè)尺寸：
圖4-5輪輞的尺寸
表4-12輪轂輪廓參數(shù)
A=114mm B=12mm G=20mm
另外球頭銷頭部的直徑選擇可依據(jù)如下
許用接觸應(yīng)力為[]25~30MPa。球頭銷用合金結(jié)構(gòu)鋼12CrNiB、15CrMo、20CrNi或液體碳氮共滲鋼35Cr、35CrNi制造。
設(shè)計(jì)初期，球頭直徑d可根據(jù)表中推薦的數(shù)據(jù)進(jìn)行