轉向傳動機構設計強度校核

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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 5.4轉向傳動機構設計、強度校核 轉向傳動機構是由轉向搖臂至左、右轉向車輪之間用來傳遞力及運動的轉向桿、臂系統(tǒng)，其任務是將轉向器輸出端的轉向搖臂的擺動轉變?yōu)樽?、右轉向車輪繞其轉向主銷的偏轉，并使它們偏轉到繞同一瞬時轉向中心的不同軌跡圓上，實現(xiàn)車輪無滑動地滾動轉向。為了使左、右轉向車輪偏轉角之間的關系能滿足這一汽車轉向運動學的要求，則要由轉向傳動機構中的轉向梯形機構的精確設計來保證。采用最優(yōu)化設計方法優(yōu)選轉向梯形結構參數(shù)則可得到最佳設計效果。文獻114]給出了汽車轉向梯形機構、汽車雙梯形轉向機構、汽車雙橋轉向搖臂機構和具有獨立懸架汽車的雙橋轉向機構

2、的最優(yōu)化設計方法，這里不再贅述。 在非獨立懸架汽車的轉向系中，轉向傳動機構由轉向搖臂、轉向直拉桿、轉向節(jié)臂、兩個相同的轉向梯形臂和轉向橫拉桿組成。后者與左、右轉向梯形臂又組成轉向梯形機構。轉向器在汽車上應這樣安置：首先應使轉向搖臂下端與縱拉桿鉸接的球頭中心在轉向過程中是在平行于汽車縱向平面的平面內(nèi)移動；其次，為了使轉向縱拉桿與縱置鋼板彈簧協(xié)調(diào)運動以避免轉向車輪的擺振，轉向搖臂下端的球頭中心B應盡量與轉向節(jié)臂與縱拉桿鉸接球頭中心：的擺動中心重合。 當采用獨立懸架時，轉向橫拉桿要做成分段式的，由中段的橫拉桿和兩側的邊桿用球鉸接組合而成。當汽車直行時擺桿7與轉向搖臂1應對稱地

3、位于中段橫拉桿的左右兩側并與之垂直地鉸接，且在懸架導向機構橫臂的縱向擺軸線卜，以避免汽車垂向振動引起轉向車輪的擺振并使汽車具有良好的直線行駛性能。根據(jù)轉向器以及分段式轉向桿系相對于車輪軸線的布置位置不同，又可有不同的布置方案。 轉向搖臂、轉向節(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。多采用沿其長度變化尺寸的橢圓形截面以合理地利用材料和提高其強度與剛度。轉向搖臂與轉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隙配合，裝配時花鍵軸與孔應按標記對中以保證轉向搖臂的正確安裝位置。轉向搖臂的長度與轉向傳動機構的布置及傳動比等因素有

4、關，一般在初選時對小型汽車可取100～150mm；中型汽車可取150～200mm；大型汽車可取300～400mm。 轉向傳動機構的桿件應選用剛性好、質量小的20、30或35號鋼的無縫鋼管制造，其沿長度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。 轉向傳動機構的各元件間采用球形鉸接。球形鉸接的主要特點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雜的相對運動。在現(xiàn)代球形鉸接的結構中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。整體式轉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作為單獨組件，組裝好后以其殼體上的螺紋旋到桿的端部，以使桿長可調(diào)以便用于調(diào)節(jié)前束。其他桿端的球形鉸接，其

5、外殼應與桿件制成一整體。球頭與襯墊需潤滑，并應采用有效結構措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進入。 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，球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強。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。后者在制造過程中可滲入專門的成分(例如尼龍－二硫化鉬)，對這類襯墊則可免去潤滑。

6、 為了計算轉向傳動機構零件的強度，首先應確定其計算載荷。如果轉向系無動力裝置，則轉向傳動機構的計算載荷可由式(5—13)所求得的最大轉向阻力矩，所確定；當裝用整體式動力轉向器時，則加在轉向搖臂上的載荷由最大液壓下的動力轉向作用力和作用在轉向盤輪緣上的極限切向力所共同確定；當動力缸置于轉向傳動機構中，則對于位于轉向器和動力缸之間的轉向傳動機構零件，其計算載荷可根據(jù)作用在轉向搖臂軸上的力矩來確定，可根據(jù)式(5—19)為 而對于位于動力缸之后的轉向傳動機構零件，則同時承受著由上式確定的力矩和在最大液壓下的動力轉向作用力所確定的載荷。 轉向搖臂、轉向節(jié)臂與梯形臂均承受彎矩及扭矩

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

8、（5－56） 式中，——矩形截面的長邊與短邊長度； ，——與/有關的系數(shù)，查有關手冊選取，當/＝2時，＝0.246，＝0.795。但彎、扭聯(lián)合作用的等效應力如式（5－55）所示，其最大應力位于點。 2.轉向縱拉桿與橫拉桿的計算 拉桿需計算其受壓時的縱向彎曲穩(wěn)定性。為了防止 拉桿受壓時產(chǎn)生縱向彎曲，拉桿截面對中性軸的慣性矩可由下式求得： ≥ （5－57） 式中——桿的剛度儲備系數(shù)，一般取=1.5～2.5； ——桿承受的軸向力； ——拉伸時桿材料的彈性模量，＝Mpa； ——桿長，按桿兩端球鉸中心間的距離計。 3.球鉸的強度與耐磨性校核 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（參見圖5—13）； ——球銷計算截面的彎曲截面系數(shù)； ——球頭承載表面在通過球心并與力相垂直的平面上的投影面積。 專心---專注---專業(yè)