发布时间 : 星期二 文章车辆工程毕业设计56货车转向桥设计更新完毕开始阅读4c39db3fcaaedd3382c4d318
本设计以DD1021汽车为研究对象，其有关参数为： 前轴轴荷：820kg； 整车质心高度：540mm； 滚动半径：314mm。
主要是计算前梁、转向节、主销、主销上下轴承（即转向节衬套）、转向节推力轴承或止推垫片等在制动和侧滑两种工况下的工作应力。绘制计算用简图时可忽略车轮的定位角，即认为主销内倾角、主销后倾角及车轮外倾角均为零，而左、右转向节轴线重合且与主销轴线位于同一侧向垂直平面内，如图（3-2）所示[3]。
图3-2 转向桥在制动和侧滑工况下的受力分析简图
Fig.3-2 The force analysis of steering axle
（a）制动工况下的弯矩图和转矩图；（b）侧滑工况下的弯矩图
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3.2 非断开式转向从动桥前梁应力计算
3.2.1 在制动情况下的前梁应力计算
制动时前轮承受的制动力Pr和垂向力Z1传给前梁，使前梁承受转矩和弯矩。考虑到制动时汽车质量向前转向桥的转移，则前轮所承受的地面垂向反力为
Z1=G1m1'/2=8200×1.5/2=6150N (3-4)
式中：G1——汽车满载静止于水平路面时前桥给地面的载荷；
m1'——汽车制动时对前桥的质量转移系数，对前桥和载货汽车的前桥可取1.4~1.7。
前轮所承受的制动力为
Pr=Z1? =6150×1.0=6150N (3-5)
式中：?——轮胎与路面的附着系数。
由Z1和Pr对前梁引起的垂向弯矩Mv和水平方向弯矩Mh在两钢板弹簧座之间达最大值，分别为
Mv=（Z1-gw）l2=(1380?720G1m1'B?S8200?1.5?gw)?908)=(=1.73×106 N?mm 2222(3-6)
1380?720B?S=6150×1.0×=2.03×106 N?mm (3-7)
22式中：l2——为轮胎中线至板簧座中线间的距离，mm;
Mh=Prl2= Z1? gw——车轮（包括轮毅、制动器等）的重力，N； B——前轮轮距，mm；
S——前轮上两板簧座中线间的距离，mm。 制动力Pr还使前梁在主销孔至钢板弹簧座之间承受转矩T:
T=Prrr=6150×314=1.93×106 N?mm (3-8)
式中：rr——轮胎的滚动半径。
图3-2给出了前梁在汽车制动工况下的弯矩图及转矩图。
前梁在钢板弹簧座附近危险断面处的弯曲应力?w和扭转应力?（单位均为MPa）分别为
?w=
MvMh17300002030000??==300MPa (3-9) WvWh30400836010
?=
TT?WTJk/?=
max1930000=150MPa (3-10)
12866式中：WT——前梁在危险断面处的扭转截面系数，mm;
?max——前梁横断面的最大厚度，mm;
Jk——前梁横截面的极惯性矩，对工字形断面：
Jk=0.4?h?3 mm4
h——工字形断面矩形元素的长边长，mm;
?——工字形断面矩形元素的短边长，mm
前梁应力的许用值为[?w]=340MPa；[?]=150MPa。
前梁可采用45,30Cr,40Cr等中碳钢或中碳合金钢制造，硬度为241～285HB。
3.2.2 在最大侧向力（侧滑）工况下的前梁应力计算
当汽车承受大侧向力时无纵向力作用，左、右前轮承受的地面垂向反力Z1L,Z1R和侧向反力Y1L、Y1R各不相等，则可推出前轮的地面反力（单位均为N）分别为
G12hg?182002?540?1.0Z1L?（1?)=（1?）=7308.70N (3-11)
2B1213802hg?18200G12?540?1.01?)=（1?） Z1R?（=902 N (3-12)
213802B12hg?18200G12?540?1.0Y1L?（1?)=（1?）=7308.70N (3-13)
2B121380G12hg?182002?540?1.0)=（1?） Y1R?（1?=902 N (3-14)
2B121380式中：G1——汽车停于水平路面时的前桥轴荷，N； B1——汽车前轮轮距，mm; hg——汽车质心高度，mm;
?1——轮胎与路面的侧面附着系数。取?1=1.0。 侧滑时左、右钢板弹簧对前梁的垂向作用力（N）为
T1l=0.5G1’+G1?1(hg-rr’)/s=0.5×8200+8200×1.0（540-260）/720=7288.9N (3-15) T1R=0.5G1’-G1?1(hg-rr’)/s=0.5×8200-8200×1.0（540-260）/720=911.1N (3-16)
式中：G1’——汽车满载时车厢分配给前桥的垂向总载荷，N； rr’——板簧座上表面的离地高度，mm；
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S——两板簧座中心间的距离，mm。
汽车侧滑时左、右前轮轮毂内、外轴承的径向力（单位为N）分别为
S1L=
rrb31420Y1L?Z1L=?7308.70??7308.70=49991.5N (3-17) a?ba?b23?2023?20rra31420Y1L?Z1L=?7308.70??7308.70=56752.9N (3-18) S2L=
a?ba?b23?2023?20rrb31420Y1R?Z1R=?902??902=7004.1N (3-19) S1R=
a?ba?b23?2023?20rra31420Y1R?Z1R=?902??902=6165.2N (3-20) S2R=
a?ba?b23?2023?20式中：rr——轮胎的滚动半径，mm;
a——S1L、S1R至车轮中线的距离，mm; b——S2L、S2R至车轮中线的距离，mm。
求得Z1L，Z1R，Y1L，Y1R即可求得左、右前轮轮毂内轴承对轮毅的径向支承S1L、S1R
和外轴承对轮毅的径向支承力S2L、S2R，这样就求出了轮毅轴承对轴轮的径向支承反力。根据这些力及前梁在钢板弹簧座处的垂向力T1L,T1R,可绘出前梁与轮轴在汽车侧滑时的垂向受力弯矩图（见图3-3）。由弯矩图可见，前梁的最大弯发生在汽车侧滑方向一侧的主销孔处（Ⅰ—Ⅰ剖面处）；而另一侧则在钢板弹簧座处（Ⅱ—Ⅱ剖面处），可由下式直接求出：
MⅠ—Ⅰ= Y1Lrr -Z1Ll1=7308.7×314-7308.7×99=1.57×106 N?mm (3-21) MⅡ—Ⅱ=Z1Rl2+Y1Rrr=902×340+902×314=5.90×105 N?mm (3-22)
式中：M——弯矩，N?mm;
Z1L, Z1R——左、右前轮承受地面的垂向反力，N； Y1L，Y1R——左、右前轮承受地面的侧向反力，N。
3.3 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算
如下图所示，转向节的危险断面处于轴径为d1的轮轴根部，即Ⅲ—Ⅲ剖面处。
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