【正文】 較小時(shí)，由主簧單獨(dú)起作用，當(dāng)掛車滿載或裝載質(zhì)量較大時(shí)，由主簧和副簧共同起作用。 如下圖 所示載貨汽車主、副鋼板彈簧后懸架。當(dāng)汽車空載或是實(shí)際裝載質(zhì)量不大時(shí)，副簧不承受載荷而由主 簧單獨(dú)工作。由主鋼板彈簧和副鋼板彈簧疊合而成，是貨車懸架常用的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使轉(zhuǎn)向搖臂球頭中心布置在鋼板彈簧瞬時(shí)跳動中心附近。因此轉(zhuǎn)向節(jié)臂球頭的運(yùn)動，既隨車架上下運(yùn)動，又受到轉(zhuǎn)向直拉桿前后運(yùn)動的牽連。這就是說，懸架的設(shè)計(jì)還必須與整車參數(shù)和其他系統(tǒng)有良好的協(xié)調(diào)和配合。另外，在整個(gè)懸架設(shè)計(jì)過程中，不僅要涉及懸架本 身的彈性和阻尼特性，即行駛平順性問題，還要涉及列車的操縱穩(wěn)定性和通過性能等。 汽車列車懸架設(shè)計(jì)中的匹配問題： 汽車列車懸架設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是選型和匹配問題。 前后懸架形式的選擇 掛車懸架設(shè)計(jì)要點(diǎn)：在設(shè)計(jì)汽車列車懸架時(shí)，必須解決以下幾個(gè)主要問題：①正確選擇彈性元件、減振器及導(dǎo)向裝置的最佳特性；②確定懸架所有零部件的最合理的結(jié)構(gòu)形式和尺寸；③保證懸架中各零部件的必要的可靠性和壽命；④使用維護(hù)費(fèi)用低，磨損部件少，潤滑點(diǎn)少，調(diào)整方便；⑤懸架結(jié) 構(gòu)參數(shù)與整車參數(shù)及有關(guān)系統(tǒng)具有最佳的匹配，保證列車具有良好的行駛性能。若懸架的剛 度過大，則列車在通過不平路面時(shí)，將產(chǎn)生很大的沖擊和劇烈的垂直振動，乘坐不舒適，駕駛員容易疲勞，所運(yùn)載的貨物也容易遭致?lián)p壞。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 為了緩和列車的垂直振動，希望所設(shè)計(jì)的懸架剛度要小。液壓懸架主要用于運(yùn)載大噸位成套設(shè)備的低速、超寬、超重噸位的掛車上。據(jù)報(bào) 道，在空氣彈簧生產(chǎn)地的歐洲，目前已有超過 50%的新型掛車使用了空氣彈簧懸架。在一些較大裝載質(zhì)量的掛車上，因其具有多軸承載，為保證各軸車輪與地面均有良好的接觸及使懸架系統(tǒng)的載荷均勻，多采用鋼板彈簧平衡懸架。掛車的懸架應(yīng)用最普遍的是縱置鋼板彈簧非獨(dú)立懸架、獨(dú)立的或是非獨(dú)立的空氣彈簧懸架、鋼板彈簧平衡懸架和液壓彈簧平衡懸架等。掛車的懸架也是由彈性元件、減震器和導(dǎo)向裝置三部分組成的。采用彈性聯(lián)接后，汽車可以看作是由懸掛質(zhì)量（即簧載質(zhì)量）、非懸架質(zhì)量（即非簧載質(zhì)量）和彈簧（彈性元件）組成的振動系統(tǒng)，承受來自不平路面、空氣動力及傳動系、發(fā)動機(jī)的激勵(lì)。 懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架（或承載式車身）之間的一切力和力矩，并緩和汽車行駛過不平路面時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證汽車的行駛平順性。這些零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算都是從兩方面進(jìn)行的，即在制動工況下和最大側(cè)向力（側(cè)滑）工況下，其中前梁的力學(xué)要求比較高，所以針對前梁做了 ANSYS 分析，進(jìn)一步對所設(shè)計(jì)的前梁進(jìn)行校核分析，以保證本設(shè) 計(jì)的質(zhì)量。 ???? ?? iiKL )s i n (s i ns i n 00 ????? ?? ii LK （ ） 代入得： 0 4 82 5 6 6 2 0 ???OA 1 6 5 5 0 08 6 6 6 2 0 ?????? 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的幾何尺寸參數(shù)有：兩轉(zhuǎn)向主銷中心線與地面交點(diǎn)間的距離K , 轉(zhuǎn)向橫拉桿兩端球鉸接中心間的距離 n ，轉(zhuǎn)向梯形臂長 m 和梯形底角 ? 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 。 ,? 愈接近 1，則該轉(zhuǎn)向梯形愈能精確地反映式（ ）的要求，使轉(zhuǎn)向亦愈順暢。 (見圖 )。若要保證全部車輪繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心行駛，則梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系為： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 LKi ?? ?? c otc ot 0 () 若自變角為 0? ，則因變角 i? 的期望值為： )c o t ( c o t)( 00 LKa rcfi ??? ??? () 轉(zhuǎn)向梯形 機(jī)構(gòu)實(shí)際上不能完全精確地滿足公式（ ）的要求，而只能以足夠的工程精度接近該式。此時(shí)兩轉(zhuǎn)向軸線的延長線應(yīng)交在后軸延長線上，如圖 所示。此點(diǎn)位置與前輪和后輪的側(cè)偏角大小有關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)中首先是要確定轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的幾何尺寸參數(shù)，其次是進(jìn)行零件的強(qiáng)度計(jì)算。 整體式轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用來保證轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)汽車的車輪均能繞同一瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心在不同半徑的圓周上作無滑動的純滾動。 在靜載荷下，上式的計(jì)算載荷?。? 01c 21ld engG????? () 代入得： M ?? 。 代入得： M ?? 。 可見主銷的彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力都在許用值范圍內(nèi)，故滿足使用條件。 代入得 ： M P ?? ； M ?? 。 上端 ： en gZhYS ? ???? L12L1U () 下端 ： en gZhYS ? ???? L11L1D () 代入得： ?S ； ?S 。 代入得： N6 8 8 6 6 0 511 ???? SS ； N425 852 ??S ； N42 5 0 852 ??S ； N82 983 ??S ； ??S ； N9 1 3 11 944 ???? SS 。應(yīng)力的許用值為 [ L? ]=550MPa ， ? ?LL ?? ? ， 故滿足使用條件。 指軸根部的彎曲應(yīng)力： WMLL ?? () 代入得： M ?? 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 轉(zhuǎn)向節(jié)的抗彎斷面系數(shù)： 33 ddW ?? ? () 式中： d —— 轉(zhuǎn)向節(jié)的指軸根部軸徑為 84mm。 代入得： ?M N 在側(cè)滑工況下 的計(jì)算 轉(zhuǎn)向節(jié)上的作用力按側(cè)滑情況考慮。轉(zhuǎn)向節(jié)采用 40Cr 中碳合金鋼制造，心部硬度 HB245，高頻淬火后表面硬度 HRC60，硬化層深 。 上式的許用彎曲應(yīng)力為 ? ?w? =550MPa。這時(shí)可按公式計(jì)算其垂向彎矩 vM 和水平方向 的彎矩 hM ，則 Ⅲ — Ⅲ 剖面處的合成彎曲應(yīng)力： ? ?312,112,11322 dmGgmGlW MM whvw????????????? ?????? （ ） 式中 ： d1—— 轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑， mm； 1G —— 汽車停于水平路面前橋軸荷， N； 1m —— 質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)。 如圖 所示，從動橋轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面在軸徑為 d1的輪軸根部剖面處。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)向輕便可采用滾動軸承，例如推力球軸承、推力 圓錐滾子軸承或圓錐滾子軸承等。X 、 Y、 Z 和總變形 最大變形量 DMX=， 變形 轉(zhuǎn)向從動橋轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)和校核 轉(zhuǎn)向節(jié)多用中碳合金鋼模鍛成整體式結(jié)構(gòu)。 求解 Solve/CurrentLS/Ok/Close。 約束和加載 當(dāng)大梁校正儀安裝完畢保持穩(wěn)定是時(shí)，支架最低面就是固定面，所以約束就加在支架最低的面， 支撐重量全部作用在方口鋼立柱的上部截面上，豎直向下。 彎曲應(yīng)力： WM?? L2? () 代入得： ?? ， ? ?w??? 。 拳部的抗彎斷面系數(shù)： 62cbW ?? () 式中： c —— 拳部的高度，取 85mm?c b —— 拳部的長度，取 80mm?b 。mm； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 255913R2 ?M Nmm； ?M N 左鋼板彈簧座處彎矩： ? ?r1L1L1 rgtZM ????? () 右鋼板彈簧座處彎矩： )r( r1R1R1 ?＋gtZM ??? () 左拳部彎矩： rL1L2 r??YM () rR1R2 r??YM () 式中： Z1L—— 左車輪承受地面的垂向反力； Z1R—— 右車輪承受地面的垂向反力； Y1L—— 左車輪承受地面的側(cè)向反力； Y1R—— 右車輪承受地面的側(cè)向反力； g —— 車輪中心至轉(zhuǎn)向節(jié)主銷中心的水平距離，取為 100mm ； t—— 轉(zhuǎn)向節(jié)主銷中心至鋼板彈簧座中心的水平距離，取為 350mm ； 1? —— 橫向附著系數(shù)，取為 。前梁在垂直平面內(nèi)的彎矩由垂直載荷和側(cè)滑時(shí)的橫向反作用力造成，且無縱向力作用，左、右車輪承受的地面垂向反力 L1Z 和 R1Z 與側(cè)向反力 L1Y ， R1Y 各不相等，前輪的地面反力 (單位都為N)分別為： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 )21(2 1 1g1L1 BhGZ ??? () )21(2 1 1g1R1 BhGZ ??? () 1L1L1 ?ZY ? () 1R1R1 ?ZY ? () 式中： 1? —— 橫向附著系數(shù)，取為 ； 1B —— 車輪輪距，取 mm18401 ?B ； 1G —— 汽車停于水平路面前橋軸荷， N； gh —— 掛車重心的高度，取 mm1200g ?h 。 可見前梁在制動工況下的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力均小于許用應(yīng)力值，故滿足使用條件。 前梁在 鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面處的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： TWT?? （ ） 代入得： ?? 。 代入得： 3T mm106496?W 。 該斷面的水平平面內(nèi)的抗彎斷面系數(shù)： B htBtW 62 3132h ＋? （ ） 代入得： 333h mm6 7 8 0 01006 2085100202 ?? ???? ＋W。 轉(zhuǎn)向從動橋采用工字形斷面的前梁，可保證其質(zhì)量最小而在垂向平面內(nèi)的剛黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 度大、強(qiáng)度高。 代入得： T = Nmm。 代入得： vM = N 代入得： Pr=。 結(jié)合（ 31）和（ 32）兩式，代入得： Z1=。前梁垂直載荷增大的比例稱為質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù) 1m ： 10g1 ?? bhm ? （ ） 式中： ? —— 車輪與道路的附著系數(shù)，取 ?? ； gh —— 掛車重心的高度，取 mm1200g ?h ； 0b —— 掛車重心到后軸中 心線的距離，取 mm22500 ?b 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 緊急制動是車橋所承受的最惡劣的工況之一。 考慮到制動時(shí)汽車質(zhì)量向前轉(zhuǎn)向橋的轉(zhuǎn)移，則前輪所承受的地面垂向反力為： 111 2 mGZ ? （ ） 式中： 1G —— 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)車橋給地面的載荷，取為N627841 ?G 。繪制計(jì)算用簡圖時(shí)可忽略車輪的定位角，即認(rèn)為主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角、車輪外傾角均為零，而左、右轉(zhuǎn)向節(jié)軸線重合且與主銷軸線位于同一側(cè)向垂直平面內(nèi)，如圖 所示。 本章小結(jié) 本章對掛車前橋進(jìn)行了系統(tǒng)的概述和總結(jié)，系統(tǒng)的分析了前橋的種類、結(jié)構(gòu)形式、及工作原理，并根據(jù)本設(shè)計(jì)所要求的參數(shù)進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)范的選取，選取了適合本設(shè)計(jì)的前橋的結(jié)構(gòu)形式，還對跟前橋有關(guān)的零部件進(jìn)行了細(xì)致地分析和選取，是以后計(jì)算和設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和工作依據(jù)。 掛車的牽引桿通過一個(gè)擺臂將牽引車轉(zhuǎn)向的擺動轉(zhuǎn)變?yōu)橹崩瓧U的推拉運(yùn)動，然后再通過一個(gè)轉(zhuǎn)向拐臂拉動轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的橫拉桿使掛車隨牽引車一起實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。另一種是輪轉(zhuǎn)向式，即轉(zhuǎn)向時(shí)，車輪繞轉(zhuǎn)向主銷轉(zhuǎn)動，而車軸不轉(zhuǎn)動。 從動橋轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu) 形式選擇及確定 全掛車的 轉(zhuǎn)向方式有兩種：一種是軸轉(zhuǎn)向式，即轉(zhuǎn)向時(shí)，車輪除繞其中心旋轉(zhuǎn)外， 還與車軸一起繞車軸中心中點(diǎn)垂直線轉(zhuǎn)動。輕型貨車及裝有動力轉(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)向車輪的自動回正性能。 。內(nèi)傾角一般為 5176。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離減小，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)也可減少轉(zhuǎn)向輪 傳到方向盤上的沖擊力。以內(nèi)。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