【设计】货车转向桥设计终

1、货车转向桥设计摘要随着汽车行业的开展随着汽车行业的开展， 作为汽车的关键零部件的转向桥也得到了相应的开展， 根本以形成了专业化、 系列化生产的局面； 而且随着生产水平的开展， 汽车的行驶速度不断提高， 人们对汽车的性能要求也越来越高， 如何保证既要具有较高的行驶速度又要具有良好的转向性能，就成了必需要解决的问题；本次设计为载重汽车的转向桥， 此桥需要适应在不同的路况， 不同的速度下使汽车保持稳固的行驶， 并且使货车转向桥具有良好的稳固性和灵敏性；文中介绍了转向桥的概念，用途，总体布局，通过对前轴、转向节、转向梯形、主销等零件的 尺寸和结构的设计， 挑选相宜的材料， 并对其进展强度的校核， 以保

2、证所本次设计的转向桥符合汽车道路行驶要求；关键词： 转向桥；前梁；主销；定位参数1 /37the design of steering axle truckabstractwith the development of the automotive industry, as a key componentof thesteering axlecar hasalso been acorresponding development,basic to the formationof a specialized,seriesproductionof the situation.and with the

3、 development of the production level, the travel speed carcontinuesto improve,people on the carsperformance requirementsare also increasing,how to ensure thatitis necessary to have a highertravelspeed and alsohas good steering performance,it becomes necessaryto solvethe problem.the design for the tr

4、ucks steering axle, this bridge needs to adapt to different road conditions, different speeds making the car stable under travel, and the steering axle truck has good stability and sensitivity.this paper introduces the concept of steering axle, use, overall layout,throughthe frontaxle,steeringknuckl

5、es,steeringthe sizeand structure of the trapezoid, kingpin and other parts of the design, selection ofsuitable materials,and itsstrength andthe order ensurethat thedesign of the steering axle in line with the requirements of automobile roads.key words: initial velocity method; gas emission rate; min

6、e panel目 录摘要 1 abstract1第一章 绪论 11.1 汽车转向桥的概述 11.2 转向桥的争论意义 11.3 转向桥的开展背景 2 221.4 转向桥的分类与根本结构 31.5 典型车型前桥总成结构3其次章转向桥的零件分析 52.1 前梁 52.2 转向节 62.3 转向梯形 6672.4主销 92.5转向节臂92.6轮毂组合92.7轴承 101010102.8 转向拉杆总成 10 1111112.9 前轮摆振的机理 11 1112第三章 转向桥的设计运算 123.1 转向从东桥的主要零件尺寸的确定12 12133.2 转向从动桥主要零件的校核 13 13171921第四章转

7、向梯形的设计 234.1 转向梯形的理论特性 23i /374.2 转向梯形的布置 244.3 转向梯形机构尺寸的初步确定 244.4 转向梯形设计中应说明的几个问题254.5 阿克曼式转向角 254.6 球头销 25第五章转向车轮的定位 265.1 主销后倾角 265.2 主销倾角 275.3 前轮外倾角 275.4 前轮前束 275.5 拆卸、安装与调整 28 282828第六章转向桥试验 296.1整车道路试验与使用试验296.2台架试验 306.3静扭转强度试验 30总 结 31参考文献 32致 33ii /37第一章 绪论随着高速大路的快速开展和车速的提高以与车流密度的日益增大，人们

8、对行车平安也更加的重视， 因此对车桥的设计也提出了更高的要求； 转向桥的作用是传递车架与车轮之间各方向的作用力与其力矩， 直接影响着转向系的操纵性与敏捷性，对行车平安有着重要的影响；1.1 汽车转向桥的概述前桥一般位于汽车的前部， 也称转向桥或从动桥； 前桥是汽车上一个重要的总成件， 主要包括转向节、转向主销、前梁、转向节衬套、主销上下轴承、转向节推力轴承、轮 毂等零部件； 前桥通过车架与悬架连接， 支撑着汽车大局部重量， 并将汽车的牵引力或制动力，以与侧向力经悬架传给车架； 转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏转肯定角度以实现汽车的转向； 前桥除常承担垂直载荷外， 仍承担纵向力和侧向力以与

9、这些力所引起的力矩；为使汽车在行驶中具有较好的直线行驶才能，前桥应满意以下要求：(1) 足够的强度，以保证牢靠的承担车轮与车架或承载式车身之间的作用力；(2) 正确的车轮定位，使转向轮运动稳固，操纵轻巧并减轻轮胎的磨损；前轮定位包括主销倾，主销后倾，前轮外倾和前轮前束；(3) 足够的刚度，使受力后变形要小，保证主销和转向轮有正确的定位角度保持不变；(4) 转向节与主销，转向节与前桥之间的摩擦力应尽可能小，以保证转向操作的轻便性，并有足够的耐磨性；(5) 转向轮的摆振应尽可能小，以保证汽车的正常，稳固行使；(6) 前桥的质量应尽可能小，以削减非簧载质量，提高汽车行驶平顺性；1.2 转向桥的争论意

10、义改革开放以来， 我国汽车工业开展迅猛； 作为汽车关键部件的转向系统也得到了相应的开展， 根本形成了专业化、 系列化生产的局面； 而作为汽车转向系的重要部件的转向桥，在汽车系统中占有重要位置， 因而它的开展同时也反映了汽车工业的开展；而且随着大路业的快速开展和车流密度的日益增大，为保证人身和车辆的平安， 必需为汽车配备特别牢靠的转向系统； 在设计过优化零件设计， 使用相宜的材料， 提高转向桥的经济性与灵敏性，保证汽车行驶的平安性能；40 / 371.3 转向桥的开展背景回忆汽车前桥的开展历史； 100 多年前，汽车刚刚产生初期，其转向操纵是仿照马车和自行车的转向方式， 即用一个操纵杆或手柄来使

11、前轮偏转， 以实现转向； 由于操纵费劲且不行靠，导致常常发生车毁人亡的事故；第一辆不用马匹来拉的四轮车面世时，它已经把前桥和前轮组成了一个总成；该总成安装在枢轴上，可以绕前桥中心的一个点转动，利用一个杆柱，连接前桥的中点，通过地板注上延长， 方向盘就紧固在杆柱上端， 以此操纵汽车； 这种装置在汽车车速不超过马车的速度时，仍是很好使用的，但当车速提高后， 驾驶员就要求提高转向的精确性， 以削减轮胎的磨损，提高轮胎的使用寿命；1817 年，德国人林肯斯杰提出类似于现代汽车、将前轮用转向节与前梁连接的方式 即改良转向器的想法 ；他研制了一种答应汽车前轮在主轴上独立回转的结构，这就是把车轮与转向节连接

12、起来， 转向节又用可转动的销轴与前轴连接，从而制造了现代转向梯形机构，并在其次年将在英国获得的专利权转让给出版商，即英籍德国人阿克曼；阿克曼向英国专利局申请 “平行连杆式转向机构专利； 现在人们常将转向梯形的特性关系式 cot cot k l 称为阿克曼公式；林肯斯杰原理被年轻的汽车工业所采纳， 但可怜的他并未得到过任何荣誉； 而鲁道尔夫 阿克曼是一个书商和出版商， 他根本不知道什么叫转向节， 是一个与汽车毫不相干的人； 林肯斯杰把他在英国威尔士的制造权给了他，因而阿克曼就成了名； 另外一个为开呈现代转向器做出重大贡献而从未获得过任何荣誉的人是杰特，他是法国四轮马车的制造商；1878 年，他制

13、造了第一个平行四边形转向联动机构，但他当时没有称它为这个名称；杰特的转向机构， 可以把转向中心点移向两侧， 他把一根杆子与带有两个连接臂的转向节相连； 今日称此杆子为横拉杆， 而把这两个连接块称为转向臂和随动臂； 杰特把转憧憬的一端与转向臂连接， 当转动转向柱时， 通过转向臂和从动臂、 横拉杆和车轮轴就可以转动车轮； 1857 年，英国的达吉思蒸汽汽车是第一次采纳方向盘的机动车辆；1872 年格兰的查理士鲁道夫第一个把方向盘装到煤气发动机车辆上；从前，想把方向盘装到车辆上的多次尝试均未得到认可；上世纪 20 岁月中期，汽车生产者争论了把驱动作用从后轮移到前轮是否更好些的问题； 1934 年 3

14、 月 24 日，安德烈雪铁龙胜利制造了一种新型的汽车，一款名叫7a 的前驱动汽车问世； 前轮驱动、无底盘的车身结构、 通过扭杆实现单轮减振以与液压制动等等， 这些都曾有人采纳过的， 但从未有人把这些集中在一辆汽车上， 并且是成批生产的；受雪铁龙托付的安德烈勒费弗尔与其助手莫里斯圣蒂拉制造的这种汽车，其设计方案即使在 70 多年后的今日也没有过时；我国汽车在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下无论在数量上， 仍是在质量、 技术和才能等方面都已有了很大开展， 但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大；直到近年来， 中国整体经济开展快速， 居民收入的连续增长以与扩大需、 拉

15、动消费的财政政策， 特殊是在中国参与 wto以后，汽车关税不断下调， 国外知名的汽车巨头也瞄准了中国这个庞大的市场， 间续在华投资设厂， 越来越多款式新奇、 乘坐舒服平安的汽车随之进入中国市场， 加速了轿车进入家庭的步伐； 中国人被压抑以久的购置热忱得以释放，汽车市场显现井喷行情，业界普遍认为2003 年是中国汽车正式进入家庭的元年；这两年来我国汽车的销量，特殊是轿车的销量取得了大幅增长，有些产品如雅阁、波罗等仍供不应求， 甚至有的仍显现需要 “加价才能购置的情形； 中国汽车市场火爆的局面也好像预示着中国汽车工业迎来了真正开展的春天；随着我国交通运输业的快速开展，汽车运输的承载重量和运行速度都

16、在不断增加； 于是人们对汽车的平安运行和舒服性也越来越重视， 因而对汽车车桥的设计也提出了更高的要求；汽车工业作为我国重点开展的支柱产业， 其前景特别宽阔； 而且我国的汽车车桥行业开展快速， 已经形成了肯定的规模市场； 中、轻型货车的转向桥设计在市场上已成为通用的成熟技术， 也有特别完备的系列化、 标准化的零件产品， 短期不会有较大的创新改革，重型货车由于其载重量的因素， 需要更好的转向性能和更稳固的行驶才能， 国的很多厂家和争论机构将争论重点放在双前桥转向系统的开发；虽然目前我国汽车车桥技术与国外先进技术仍有较大的差距， 但是随着我国社会的开展， 我国汽车车桥行业将会有更大的进步；1.4 转

17、向桥的分类与根本结构转向桥按与其匹配的悬架结构不同， 可分为非断开式和断开式两类； 与非独立悬架相匹配的非断开式前桥是一根支承于左、 右从动车轮上的刚性整体横梁， 当又是前桥时， 那么其两端经转向主销与转向节相联；断开式前桥与独立悬架相匹配；依据车桥上车轮的作用， 车桥又可分为转向桥、 驱动桥、转向驱动桥和支持桥四种类型；其中，转向桥和支持桥都属于从动桥；一般汽车多以前桥为转向桥，而以后桥和 中、后两桥为驱动桥； 越野汽车的前桥那么为转向驱动桥； 由于本车采纳非独立悬架系统，所以采纳非断开式转向桥；本车为发动机前置后轮驱动，故前桥为转向从动桥；非断开式转向桥主要由前轴、 转向节和转向主销等组成

18、； 转向节利用主销与前轴铰接并经一对轮毂轴承支承着车轮的轮毂， 以到达车轮转向的目的； 在左转向节的上耳处安装着转向节臂， 后者与转向直拉杆相联； 而左、右转向节的下耳处那么装有与转向横拉杆联接的转向梯形臂； 有的将转向节臂与转向梯形臂联成一体并安装在转向节的下耳处以简化结构； 制动底板紧固在转向节的凸缘面上； 转向节的销孔压入带有润滑油槽的青铜衬套以减小磨损；为使转向轻巧，在转向节下耳与前梁部之间可装滚子推力轴承， 在转向节上耳与前轴拳部之间装有调整垫片以调整其间隙；带有螺纹的楔形锁销将主销固定在前梁拳部的孔，使之不能转动；1.5 典型车型前桥总成结构(1) 微型汽车前轴微型汽车前悬架普遍采

19、纳了独立悬架的结构； 前轴的载荷相对较小， 结构也较为简洁；微型汽车前轴一般多为断开式活动关节的结构，由前轴本体，左右横摆臂，加强杆 臂等组成；(2) 轿车前桥轿车前桥采纳麦弗逊式悬架； 它承当着驱动与转向的双重功能， 悬架上端与车身相连，下端与车轮轴承壳体相连， 车轮的外倾是通过悬架与轴承壳体的连接螺栓来调整的， 副车架利用弹性件通过掌握臂， 球铰与悬挂相连， 提高了行驶的稳固性和乘坐的舒服性；(3) 越野车前桥越野汽车的前桥负有转向和驱动两种任务， 故称为转向驱动桥； 它和一般驱动桥一样，具有主传动器、差速器和半轴；不同之处是，由于转向的需要，半轴被分为，外两 段而用万向节连接起来，同时主

20、销也因而做成上下两段；(4) 载重汽车前轴载重汽车前轴采纳工字形断面主要用以提高前轴的抗弯强度；上部有二处加宽平面， 用以支承钢板弹簧；前轴两端各有一个拳形局部， 其中有通孔，作为装转向节主销只用；主销与左右转向节铰接， 用带有螺纹的楔形锁销横穿过与主销孔垂直通孔，靠锁销楔面将主销固定在前轴孔，使它不能转动；其次章转向桥的零件分析本章主要介绍转向桥的主要零部件的作用、构成以与各零部件之间的连接关系；2.1 前梁前梁的主要起承载作用， 它上面不仅承当着整个车头的全部重量， 仍要承载车厢部位安排过来的局部重量， 并将这些重量经前轴两端传递给车头部两边的车轮；前梁是用中碳钢或中碳合金钢的， 其两端各

21、有一呈拳形的加粗局部为安装主销的前梁拳部；为提高其抗弯强度， 其较长的中间局部采纳工字形断面并相对两端向下偏移肯定距离，以降低发动机从而降低传动系的安装位置以与传动轴万向节的夹角；为提高其抗扭强度， 两端与拳部相接的局部采纳方形断面， 而靠近两端使拳部与中间局部相联接的向下弯曲局部那么采纳两种断面逐步过渡的外形； 中间局部的两侧仍要锻造出钢板弹簧支座的加宽支承面；其主要涉与参数有板簧中心距、主销中心距、前轴落差、与板簧座截面尺寸与主销倾角；前轴有工字梁前轴，其外形复杂，截面起伏较大，特殊是弹簧座、工字梁部位具有 深而窄的截面， 是一种难锻造的轴类零件； 有钢板拼焊成管状的前轴梁； 仍有采纳热挤

22、压技术制造一体式无缝钢管前轴梁成型工艺，其包括七道工序，下料、增厚、推方、镦 实、压颈脖、整体成型、热处理；优点是轻量化、承载强、 成型简洁；缺乏是材料屡次加热，材料晶粒粗大，影响材料机械性能，目前受到无缝钢管刚度限制，5 t的一体式无缝钢管前轴梁临时制造不出来；图 2-1一体式无缝钢管成型的前轴梁三维视图本次设计所采纳转向从动桥， 其采纳无缝钢管的中间局部与采纳锻模成型的两端拳形局部组焊而成； 与传统工字梁比拟， 等截面面积的空心梁截面模量要大于等截面面积的工字梁截面模量， 因此理论上等强度的空心梁重量要低于工字梁，或者等重量的空心梁强度要优于工字梁； 这种设计结构简洁， 大大削减了从动转向

23、桥的质量， 提高了汽车的行驶平顺性，而且运行本钱更低，有效载荷增加，使挠度最小化，抗扭强度提高，使 用寿命延长；但焊接式空心梁的缺点是对焊接的质量掌握难度、本钱均较高；2.2 转向节转向节熟称羊角，是前桥上主要的转向件；转向节是一个叉形部件，上下两叉制有同轴销孔，通过主销与前梁拳部相连， 使前轮可以绕主销偏转肯定角度而使汽车转向；转向节用中碳合金钢模级成整体式结构； 转向节与前梁组装后构成铰链装置， 利用该铰链装置使车轮可以偏转肯定角度， 从而实现汽车的转向行驶； 转向节是车轮和方向盘之间的联系纽带，通过方向盘的旋转，带动连杆，即开场调整车轮的高度，而车轮通过两个轴承与转向节协作， 使他们连接

24、在一起； 转向节锥孔与转向节臂协作， 并和转向横拉杆连接；转向节法兰面通过四个螺钉和制动盘连接在一起；转向节的功用是承担汽车前部载荷，支承并带动前轮转向；在汽车的行驶状态下受到多变的冲击载荷；转向节的结构形式按节体和轮轴的组合方式， 分为整体式和分开式两种； 整体式转向节是节体和轮轴合为一个整体， 其毛坯一般采纳锻造成型； 分开式转向节是节体和轮轴分成两件； 轮轴采纳棒形坯料， 节体毛坯为锻造或铸造成型， 分别加工后再压配成一体；整体式主要用于商用车货车 ，分开式主要用于乘用车轿车 ；转向节按扭转方向是否有明显的弹性， 可分为刚性转向节和挠性转向节； 刚性转向节是靠零件的铰链式连接传递动力的，

25、 可分成不等速转向节 如十字轴式 、准等速转向节 如双联式、凸块式、三销轴式等 和等速转向节 如球叉式、球笼式等 ；挠性转向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用；不等速转向节是指转向节连接的两轴夹角大于零时， 输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动， 但平均角速度比为 1 的转向节；准等速转向节是指在设计角度下工作时以等于 1 的瞬时角速度比传递运动， 而在其它角度下工作时瞬时角速度比近似等于 1 的转向节；输出轴和输入轴以等于1 的瞬时角速度比传递运动的转向节， 称之为等速转向节；本次采纳传统类型的转向节， 包括三局部“轴- 盘- 叉，采纳模锻中的卧锻方式 锻压力与轴的轴线方向

26、垂直 ，可获得较高的力学性能；2.3 转向梯形转向梯形可分为整体式和断开式， 挑选整体式或断开式转向梯形方案与悬架采纳何种方案有关；无论采纳哪一种方案，都必需正确挑选转向梯形参数，做到汽车转弯时， 保证全部车轮绕一个瞬时转向中心行驶， 使在不同圆周上运动的车轮， 作无滑动的纯滚动；同时，为到达总体布置要求的最小转弯直径， 转向轮应有足够大的转角； 由于轿车、轻型越野车、 轻型客车的前轴普遍采纳独立悬架， 因此断开式转向梯形在这些汽车上得到广泛应用； 而货车、大客车采纳整体式前轴占得比例居多， 故采纳整体式转向梯形的比例也相应占大多数；整体式转向梯形是由转向横拉杆 l ，转向梯形臂 2 和汽车前

27、轴 3 组成，如图 1-1 所示；图 1-1 中梯形臂呈收缩状向后延长；这种方案的优点是结构简洁，调整前束简洁， 制造本钱低；主要缺点是一侧转向轮上、下跳动时，会影响另一侧转向轮；图 2-2 整体式转向梯形1转向横拉杆 2 转向梯形臂3 前轴当汽车前悬架采纳非独立悬架时， 应当采纳整体式转向梯形； 整体式转向梯形的横拉杆可位于前轴后或前轴前 称为前置梯形 ；对于发动机位置低或前轮驱动汽车， 常采纳前置梯形； 前置梯形的梯形臂必需向前外侧方向延长， 因而会与车轮或制动底板发生干预，所以在布置上有困难； 为了爱护横拉杆免遭路面不平物的损耗， 横拉杆的位置应尽可能布置得高些，至少不低于前轴高度；转向

28、梯形的横拉杆做成断开的， 称之为断开式转向梯形； 断开式转向梯形有对称杆式、中间臂式、齿轮齿条拉杆式等几种方案； 断开式转向梯形的主要优点是它与前轮采纳独立悬架相协作，能够保证一侧车轮上、下跳动时，不会影响另一侧车轮；与整体式 转向梯形比拟，由于杆系、球头增多，所以结构复杂，制造本钱高，并且调整前束比拟 困难；(1) 中心臂式转向梯形，如图 2-3.中心臂式转向梯形结构特点是， 在汽车的纵向对称平面邻近布置有绕固定轴转动的中心臂， 中心臂的一端与左、 右横拉杆相连转向摇臂也经转向拉杆与中心臂相连；当转向摇臂摇摆时经转向拉杆带动中心臂转动，进而牵动左、右横拉杆，使左、右轮偏转，实现转向；图 2-

29、3中心臂式转向梯形1- 齿条； 2- 横拉杆； 3- 梯形臂(2) 对称杆式转向梯形，如图 2-4.对称杆式转向梯形结构特点是， 固定在转向节的左右梯形臂经各自球头销与横拉杆连接；两横拉杆端局部别与转向摇臂和过渡臂连接；当摇臂摇摆时， 带动中间杆同时推拉两个横拉杆，是转向轮偏转，实现转向；图 2-4 对称杆式转向梯形1- 梯形臂； 2- 横拉杆； 3 中间杆； 4- 过渡臂； 5 转向摇臂(3) 齿轮齿条拉杆式转向梯形，如图 2-5.齿轮齿条拉杆式转向梯形的特点是， 将齿轮齿条式转向器横置在汽车上， 经齿条两端的球头或中间部位与左右横拉杆连接； 当齿条移动时， 推动或拉动横拉杆， 使转向轮偏转

30、，实现转向；图 2.5齿轮齿条拉杆式转向梯形2.4 主销主销是传统汽车上转向轮转向时的回转中心， 是一根较粗的销轴； 他是影响整车性能的重要零部件；它将转向节和前梁铰接在一起， 以实现车轮的转动；主销上有止动槽， 锁栓通过止动槽将主销固定在前轴的主销孔，使其不能转动也不能轴向移动；主销的几种结构型式如图 2-1 所示，本次设计采纳 a型主销；abcd图 2-6 主销结构形式a 圆柱实心型b圆柱空心型c上，下端为直径不等的圆柱， 中间为锥体的主销d下部圆柱比上部细的主销2.5 转向节臂整体式前轴靠近转向盘一侧的转向节上有两个臂，分别于纵拉杆和横拉杆相连， 另一侧的转向节上只有一个通过横拉杆连接的

31、节臂；转向节臂在转向节上的连接方式主要是通过1/8 1/10 的锥面和键连接， 其连接牢靠，不易松动，但转向节的加工工序较多；转向节臂多采纳与转向节一样的材料锻造而成， 并通过热处理使之与转向节到达同一硬度；一般提高硬度可增加零件的疲惫寿命，但是硬度过高，原件的韧性也会变差， 机械加工也比拟困难；2.6 轮毂组合车轮轮毂通过两个圆锥滚子轴承支撑在转向节外端的轴颈上， 带动车轮转动， 同时与摩擦片形成摩擦副， 实现车轮的止动； 轮毂外端用冲压的金属外罩罩住； 轮毂侧有油封，以防润滑油进入制动器； 轮胎螺栓采纳止口定位， 规格为 m22*1.5，数量为 10 个；2.7 轴承大多数汽车前轮轮毂均安

32、装在一对滚锥轴承上；其由多个圆锥滚子轴承组成， 这种轴承的支撑刚度较大， 可承担较大负荷； 轿车因负荷较轻， 前轮毂轴承也有采纳一对单列或一个双列向心轴承的， 球轴承的效率较高， 能延长汽车的滑行距离， 有的轿车采纳一个双列圆锥滚子轴承；而且轴承的松紧度可通过调整螺母进展调整；转向节通过止推轴承来承担作用于汽车前梁上的重力；止推轴承主要有以下几种类型；(1) 滑动止推轴承由钢垫片和耐磨衬垫组合而成； 其优点是制造简洁， 本钱低， 对灰沙不像滚轴轴承那样敏锐，磨损匀称；缺点磨损快，寿命短，润滑困难，摩擦阻力大，致使转向繁重；(2) 止推滚珠轴承此结构根本上能克制滑动轴承的缺点，使转向轻巧， 但是

33、由于滚珠与座圈之间为点接触简洁在座圈上压出凹痕，影响使用寿命和成效；(3) 止推滚柱轴承具有止推滚珠轴承的优点， 同时它是线接触， 接触面积大， 可降低接触面上的单位负荷， 不易压出凹痕， 寿命较长并能承担较大的冲击； 其缺点是尺寸较滚珠轴承大，价格昂贵；(4) 止推滚锥轴承轴承外座圈压在转向节上， 座圈与主销协作， 省去了主销下部的衬套；它能承担径向载荷，又能承担轴向载荷；此外，其摩擦阻力小，保持润滑时间长， 保养简洁；缺点是转向节上主销孔加工复杂；主销轴承要承担较大的径向力， 因此多数汽车采纳两个滑动轴承来承当； 滑动轴承一般采纳钢带卷成，衬套上压出树枝状油槽；近年来有些汽车的主销轴承采纳

34、钢背复合衬套； 它第一在钢背上融合上一层多孔青铜层，然后在这多孔层上压上一层与添加材料混合的合成材料，形成牢固的结合体； 其特点是摩擦系数低， 使用中不易与主销烧结在一起； 也有一些汽车主销轴承采纳双排滚针轴承，其效率高，转向阻力小，且可延长使用寿命，但价格昂贵，径向尺寸大；2.8 转向拉杆总成转向拉杆是用来连接汽车前轮转向节和转向齿轮，使方向盘转动时， 可使前轮由一边摆向另一边； 转向拉杆分为转向直拉杆和转向横拉杆；转向横拉杆是汽车转向梯形的一局部，起到转向的传力作用；转向直拉杆是方向机拉臂和转向节左臂连接的一个 杆，把方向机动力传给转向节后就可以掌握车轮了； 拉杆应有较小的质量和足够的刚度

35、；拉杆的外形应符合布置要求， 有时不得不做成弯的， 这就减小了纵向刚度； 稳固性平安系数不小于 1.5 2.5 ；转向拉杆球头的工作原理带球头外壳的拉杆， 转向主轴的球头置于球头外壳， 球头通过其前端的球头座与球头外壳的轴孔边缘铰接， 球头座与转向主轴间的滚针镶在球头座孔面槽，本有用新型具有减轻球头磨损，提高主轴的抗拉等特点；转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂 或转向节臂 ；它所受的力既有拉力、 也有压力， 因此直拉杆都是采纳优质特种钢材制造的，以保证工作牢靠；在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂与转向节臂的相对运动都是空间运动， 为了不发

36、生运动干预， 上述三者间的连接都采纳球销；横拉杆是连接左右转向臂的， 可以使两个车轮同步， 二可以可通过旋转横拉杆转变其长度完成前束的调整； 转向拉杆末端通过球节与转向节相连， 左右接头结构一样， 但与横拉杆旋装的螺纹旋向相反， 球销上端与梯形臂锥孔相连， 可绕球心做肯定围的摇摆；由于直接用力转动车轮用力较大， 故现大局部车都是用的液压转向， 减轻驾驶者的用力， 也使转向更敏捷、易操作；横拉杆通常为冷拔钢管，由40 钢无缝钢管制成；2.9 前轮摆振的机理转向轮的摆振从其发生气理分析， 那么有两种不同性质的摆振， 即自激摆振和受迫摆振；由于两种摆振机理不同，其排除方法也不同；汽车转向轮产生自己摆

37、振是由于汽车的悬架和转向系统结构上存在问题，使得行驶中反应增强， 而悬架和转向系统的摆振阻尼较小时， 一旦受到力的干扰和冲击， 就会发生摆振， 并且车速越高， 摆振的幅度和摆振的可能性也越大； 其振动频率大致接近系统的固有频率而与车轮转速并不一样，且会在较宽的车速围发生；转向轮受迫摆振的缘由是在转向轮上作用着一种周期性的干扰力，迫使转向轮产生摆振；其干扰的频率总是与车轮的转动频率一样， 与车速成正比；当车速到达某个数值， 干扰的频率与转向轮系统的自振频率相等时，就会产生共振现象， 摆振最厉害； 当车速提高或降低后， 破坏了共振的条件， 摆振减弱至消逝； 通常在高速行驶时发生的摆振往往属于受迫振

38、动型；所以车速越高摆振越厉害的摆振属于自激摆振， 某个车速摆振最厉害的摆振是受迫振动；在区分两种摆振类型时， 会有两种不同的感受； 假如是受迫振动， 在车速增加时， 可以明显的感觉到方向盘的振幅逐步增加的变化过程，自激摆振，就难感觉到此过程， 好像摆幅在一瞬时就到达了最大值，即使减速， 摆振也无明显减弱， 只有等车速降低到最低时摆振才会停止； 这是由于自激摆振并非车速一高就必定发生， 而是需要肯定的诱发干扰力， 即具有肯定的偶然性； 其发生时的车速往往高于能维护摆振最低车速；确定引起摆振的详细根源， 一般原那么是自激摆振在悬架和转向系统上， 受迫摆振在车轮上；转向轮摆振的发生缘由与影响因素复杂

39、， 既有结构设计的缘由和制造方面的因素 如车轮失衡、轮胎的机械特性、系统的刚度与阻尼、转向轮的定位角以与陀螺效应的强弱等； 又有装配调整方面的影响， 如前桥转向系统各个环节间的间隙 影响系统的刚度 和摩擦系数 影响阻尼 等；合理地挑选这些有关参数、 优化它们之间的匹配， 细心地制造和装配调整，就能有效地掌握前轮摆振的发生； 在设计中提高转向器总成与转向拉杆系统的刚度与悬架的纵向刚度， 提高轮胎的侧向刚度， 在转向拉杆系中设置横向减震器以增加阻尼等，都是掌握前轮摆振发生的一些有效措施；第三章 转向桥的设计运算本次设计的转向从动桥采纳无缝钢管热挤压整体式成型；这种设计结构简洁， 耐久性极高，运行本

40、钱低，有效载荷增加，大大削减了从动转向桥的质量；3.1 转向从东桥的主要零件尺寸的确定驱动形式 :4*2满载轴荷 :5t车轮规格： 7.50v-20轮胎规格： 10.00- 20前轴落差： 93 主销中心距： 1773 主销倾角： 7 车轮外倾角： 1前束： 13 轮胎最大转角： 47外轮胎最大转角： 36 轮距： 1940 簧距： 820 转向节臂中心孔到主销： 313 mm转向节臂中心孔到板簧下外表 ：52 转向节臂中心孔到前轴中心：偏后6 车轮栓:10 个匀称分布于直径为 285.75 的圆上定位方式：球面座定位驱动形式 :4*2满载轴荷 :5t车轮规格： 8.00v-20轮胎规格： 1

41、1.00 r20前轴落差： 87 主销中心距： 1773.3 主销倾角： 7 车轮外倾角： 1前束： 13 轮胎最大转角： 47外轮胎最大转角： 36轮距： 1980 簧距： 820 转向节臂中心孔到主销： 216 mm转向节臂中心孔到板簧下外表 ：172 转向节臂中心孔到前轴中心：偏后6 车轮栓:10 个匀称分布于直径为 335 的圆上定位方式：止口定位分布圆直径为280.8mm3.2 转向从动桥主要零件的校核前梁矩形空心截面的垂向弯曲截面系数wt 单位均为 mm3 wv 、水平弯曲截面系数wh和扭转截面系数图 3-1矩形空心截面的截面系数w1v116 1243106 124386189.4

42、mm36124w1h6 1161241163114106383010.5mm3w t2101161012410241680mm 3图 3-2 转向从动桥在制动和侧滑工况下的受力分析简图1- 制动工况下的弯矩图和转矩图；2- 侧滑工况下的弯矩图(1) 制动工况下的前梁应力运算：制动时前轮承担的制动力p 和垂直力z 1 传给前梁，使前梁承担弯矩和转矩；考虑到制动时汽车质量向前，转向桥转移，那么前轮所承担的地面垂直反力为：zg1m3-1121式中：汽车满载静止于水平路面时前桥给地面的载荷，n；汽车制动时对前桥的质量转移系数， 对轿车和载货汽车的前桥可取 1.5 ；50009.821.5=36750n

43、前轮所承担的制动力为：pz13-2式中：轮胎与路面的附着系数取为0.6 ；p =36750 0.6=22050n由于 z1 和 p对前梁引起的垂向弯矩mv 和水平方向的弯矩mh 在两钢板弹簧座之间达最大值，分别为：m vz1gwl 2 3-3 m hpl 23-4 式中： l 2见图 3-2 ，取l 2=580 mm车轮 包括轮毅、制动器等 所受的重力， n；=357.7n；b1 汽车前轮轮距；取 b=1980 mm；s 前梁上两钢板弹簧座中心间的距离；取为820 mmmv3675096.59.81980282020766494n mmm h2205058012789000 n mm制动力 p

44、 仍使前梁在主销孔至钢板弹簧座之间承担转矩t ：tpr r3-5式中： rr 轮胎的滚动半径，取为 512mmt =22050512=11289600nmm弯曲应力：m vm hwwvwh2076649486189 .41278900083012 .46395mpat11289600wt24168046.7mpa(2) 在最大侧向力 侧滑 工况下的前梁应力运算汽车在侧滑时，因横向力的作用，汽车左右车轮上的垂直载荷发生偏移； 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 ， 并 到 达 最 大 值g v2f1;ymax gr2g1, 为保证不

45、翻车，须使v 滑v 翻，那么有：gr grb12hg，所以b12hg，得到1980211000.9 ，取 10.8 ； 侧滑工况下的受力分析与应力运算当汽车承担最大侧向力时无纵向力作用，左、右前轮承担的地面垂向反力 和 与侧向反力 和 各不相等，前轮的地面反力 单位都为 n分别为：1lzg1 12hg 13-62b11rzg112hg 13-72b1y1lg12hg 1113-82b1y1rg1 12hg 113-92b1式中：hg 汽车质心高度 , 取为 1100mm；此时 y1 l ， y1 r 向右作用；那么有：z1lz1 r4900024900022110011980121100198

46、09 .89 .846277 .8 n2722 .2 ny1 ly1r490002490002121100198021100119809 .89. 80.80.837022 .2 n2177 .8 n侧滑时左、右钢板弹簧对前梁的垂直作用力为：t1 lt1 l0.5g 110.5g g1 1 hgsg1 1 hgsrrrr3-103-11式中： g1 满载时车厢安排给前桥的垂向总载荷，g1那么有45009. 844100 nt1lt2l0.50.5441004410049000490000.80.811008201100820417.5417.554676.8n10576.8 n侧滑时左右前轮轮

47、毂外轴承的径向支承力分别为：s1lry1lrabbz1lab3-12式中-s2 l s1r s2 rr r - 轮胎的滚动半径，；ry1lrrabry1rrabry1rabaz1labbz1rabaz1lab3-133-143-15a- 至车轮中心线的距离，取 a=50 ；b - 至车轮中心线的距离，取b=50 所以有： s51237022.25046277.8212692.6n1ls2 l505125037022.250505046277.8166414.8n50505050s1r5122177.8502722.212511.4n50505050s5122177.8502722.29789.

48、2 n2 r50505050依据这些力与前梁在板簧座处的垂向力可绘出前梁与轮轴在汽车侧滑时的垂向受力弯矩图；由该弯矩图可见， 前梁的最大弯矩发生在侧滑方向一侧拳部的主销孔处；另一侧那么在板簧座处，可由下式直接求出：m-z 1l l1y1l rr3-16式中 m- 弯矩，n mm；m -z1 rl 2y1rr r3-17所以可以求出：m -46277 .8103 .537022 .25121. 410 7 nm -2722 .25802177 .85122 .710 6 n那么弯曲应力为：m-1.4107162.4 mpawv86189.4(3) 前梁材料、许用应力与强度校核前梁采纳 30cr

49、合金钢；许用应力为 :428mpa ，171mpaw395mpa46.7mpa所以 h=124mm, b=116mm, = 1 =10mm的前梁符合条件；如图 3-2 所示，转向节的危急断面在轴径为d1 的轮轴根部即 - 剖面；1截面系数运算图 3-3转向节、主销与转向节衬套的运算用图3wd1 75343096.4mm332322在制动工况下转向节的受力分析与应力运算iii iii剖面处的轴径仅受垂向弯矩m v 和水平方向的弯矩m h 而不受转矩，因制动力矩不经转向节的轮轴传递而直接由制动底板传给在转向节上的安装平面；这时的mv ， m h 与 iii iii剖面处的合成弯矩应力w mpam vz1g wl33-18m hpl33-19mm22vhww3-20式中：