【正文】 橫 向平面內(nèi)，主銷上部內(nèi)傾一個β角，稱為主銷內(nèi)傾角。黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 （ a）圓柱實心型；（ b）圓柱空心型（ c）上、下端為直徑不等的圓柱、中間為椎體的主銷；（ d）下部圓柱比上部細的主銷 圖 主銷的結構型式 為了保證汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動回正的性能，轉(zhuǎn)向橋的主銷在汽車的縱向和橫向平面內(nèi)都有一定的傾角。帶有螺紋的楔形鎖銷將主銷固定在前梁拳部的孔內(nèi)，使之不能轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)向節(jié)的銷孔內(nèi)壓入帶有潤滑槽的青銅襯套以減小摩擦。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)的下耳處以簡化結構。轉(zhuǎn)向節(jié)利用主銷與前梁鉸接并經(jīng)一對輪轂軸承支承著車輪的輪轂，以達到車輪轉(zhuǎn)向的目的。通常在高速行駛時發(fā)生的擺陣往往屬于受迫振動型。當擾動的激勵頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時便發(fā)生共振。當轉(zhuǎn)向車輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動的激勵，例如車輪失衡、斷面跳動、輪胎的幾何和機械特性不均勻以及運動學上的干涉等，在車輪轉(zhuǎn)動下都會構成周期性擾動。其振動頻率大致接近系統(tǒng)的固有頻率而與車輪 轉(zhuǎn)速并不一致，而且會在較寬的車速范圍內(nèi)發(fā)生。如果后者的值大于系統(tǒng)內(nèi)阻尼消耗的能量，則系統(tǒng)將作增幅振動直至能量達到動平衡狀態(tài)。轉(zhuǎn)向車輪的擺動有自激振動與受迫振動兩種類型。與非獨立懸架相匹配的非斷開式從動橋式一根支承于左、右從動車輪上的剛性整體橫梁，當又是轉(zhuǎn)向 橋時，則其兩端經(jīng)轉(zhuǎn)向主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián) 。對于非轉(zhuǎn)向從動橋，由于它僅起支持汽車部分簧上質(zhì)量的作用，因此又稱為支持橋或支持車軸。多軸汽車除前輪轉(zhuǎn)向外，根據(jù)對機動性的要求，有時采用兩根以上的轉(zhuǎn)向橋直至全輪轉(zhuǎn)向。一般汽車多以前橋為轉(zhuǎn)向橋。從動橋還要承受和傳遞制動力矩。 本設計的主要參數(shù) 表 結構參數(shù)表 前輪輪距 B 1840 彈簧座中心距 K 880 彈簧座中心到主銷中心距離 b 370 斷 面 尺 寸 全高 H 上凸緣寬度 1B 下凸緣寬度 2B 上下凸緣間距 h 幅板厚度 125 138/65 65/65 55/58 16/14 主銷長度 221 主銷直徑 50 主銷中心到上襯套中心距 n 81 主銷中心到下襯套中心距 e 81 上襯套長度 52 下襯套長度 52 止推軸承高度 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 主銷中 心到壓力中心距 g 主銷中心到轉(zhuǎn)向節(jié)大軸頸中心距 P 大軸頸寬度 小軸頸寬度 大軸頸直徑 小軸頸直徑 100 110 61 35 55 35 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 第 2章 從動橋的概述及選型 從動橋的概述 從動橋即非驅(qū)動橋，又稱從動車軸。 （ 7）可靠地 傳遞車身與車輪之間的各種力和力矩，在滿足零部件質(zhì)量要小的同時，還要保證有足夠的強度和壽命。 （ 5）有良好的隔聲能力。 （ 3）保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性。 對懸架提出的設計要求有： （ 1）保證汽車有良好的行駛平順性。當一側車輪因道路不平而發(fā)生跳動時，必然引起另一側的車輪在汽車橫向平面內(nèi)發(fā)生擺動，故稱為非獨立懸架。 非獨立懸 架其結構特點是兩側的車輪有一整體式車橋相連。導向機構的作用是使車輪按一定的軌跡相對于車架和車身運動。輔助元件包括緩沖塊和橫向穩(wěn)定器等。其功用 是把路面作用于車輪上的垂直反力（支承力）、縱向反力 (牽引力和制動力 )和側向反力以及這些反力所造成的力矩都要傳遞給車架或車載式車身上，以保證汽車的正常行駛。 對車橋設計完成之后要進行校核和 ANSYS 有限元分析。 （ 3） 結構簡單，加工工藝性好，制造容易，維修、調(diào)整方便。 對車橋提出的設計要求： （ 1） 外廓尺寸小，保證汽車具有足夠的離地間隙，以足通過性要求。輪轂內(nèi)側裝有油封。軸承的松緊度可用調(diào)整螺母（裝于軸承外端）加以調(diào)整。在鍵槽端面間裝有條形的橡膠密封黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 墊。在轉(zhuǎn)向節(jié)的上耳上裝有與轉(zhuǎn)向節(jié)臂制成一體的凸緣，在下耳上則裝著與轉(zhuǎn)向梯形臂制成一體的凸緣，這兩個凸緣均制成有一矩形鍵，因此在左轉(zhuǎn)向節(jié)的上下耳上都有與之配合的鍵槽。為使轉(zhuǎn)向靈活輕便，在轉(zhuǎn)向節(jié)下耳與前梁拳部之間裝有推力滾子軸承。前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)一定角度而使汽車轉(zhuǎn)向。前梁兩端各有一個加粗部分，呈拳形，其中有通孔，主銷即插入兩孔內(nèi)。中部加工出兩處用以支撐鋼板彈簧的加寬面 —— 彈簧座。 前梁用鋼材鍛造，斷面為工字型以提高抗彎強度。 轉(zhuǎn)向橋是利用車橋中的轉(zhuǎn)向節(jié)使車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。一般汽車多以前橋為轉(zhuǎn)向橋，以后橋、中橋為驅(qū)動橋。 根據(jù)懸架的結構的不同，車橋分為整體式和斷開式兩種。轉(zhuǎn)向方式為輪轉(zhuǎn)向式轉(zhuǎn)向裝置。本設計為全掛車。掛車分為全掛車和半掛車，全掛車與半掛車最大的不同是，汽車列車在運輸作業(yè)時，掛車的全部載荷由掛車承載，牽引車只起牽引作用。因此，通過對汽車車橋與懸架的學習和設計實踐，再加上優(yōu)化設計，可靠性設計和有限元分析等內(nèi)容，可以更好地學習并掌握現(xiàn)代汽 車設計與機械設計的全面知識和技能。使樹立符合國情和生產(chǎn)實際的正確設計思想和觀點，培養(yǎng)嚴謹、負責、實事求是、刻苦鉆研、善于與他人合作的工作作風 。 進一步鞏固和加深對所學的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的認識 掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化 。 在汽車車橋及懸架的制造過程中，涵蓋了鑄（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼）、鍛（模鍛、精鍛、平鍛和熱壓）、焊（電焊、點焊、二氧化碳保護焊）、熱處理（表面淬火熱處理、表面高頻淬火處理）粉末冶金等各種熱加工工藝。同時汽車在路面上高速行駛，由于路面不平度的影響，汽車的車橋會受到交變載荷的作用 ，在這種復雜的交變載荷的反復作用下，會發(fā)生裂紋萌生和擴轉(zhuǎn)并導致突然斷裂。 車橋（也稱為車軸）通過懸架和車架（或承載式車身）相連，它的兩端安裝著車輪，其功用是傳遞車架（或承載式車身），與車輪之間的各方向的作用力及其力矩。隨著我汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車零部件的自行開發(fā)和研究工作也隨之廣泛地展開。 汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代社會發(fā)展不可缺少的交通工具，在人門的日常生活中扮演著重要的角色。汽車的從動橋的轉(zhuǎn)向性能直接影響汽車的行駛安全性。黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 第 1章 緒 論 本設計的目的和意義 汽車是現(xiàn)代交通工具中應用的最多，最普遍，也是最方便的交通運輸工具。汽車的車橋和懸架是汽車上的重要組成部分。隨著公路業(yè)得迅速發(fā)展和車流密度日益增大，人們對安全性、可靠性的要求越來越高。汽車工業(yè)以其強有力的產(chǎn)業(yè)拉動作用，已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱性行業(yè)。 汽車在公路上高速行駛，汽車的零部件承受著靜載荷和動載荷作用，這些作用直接影響著汽車的使用壽命和汽車運行的可靠性。 車橋是汽車的主要零件之一，它是汽車主要承載件和傳力件，支撐著汽車的載荷，并將載荷傳給車輪，在實際行駛中，作用在車輪上的牽引力、制動力、橫向力，也是經(jīng)過橋殼傳到懸架及車架上的。因此，在技術上了解車橋的靜態(tài)特性，有著及其重要的實際意義。 通過查閱相關的資料，運用專業(yè)基礎理論和專業(yè)知識，確定掛車車橋和懸架的總體設計方案，進行部件的設計計算和結構設計。 培養(yǎng)文獻查閱、使用、文件編輯、文字表達等基本實踐能力以及外文資料的閱讀和翻譯的基本技能，使初步掌握科學研究的基本方法。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 總之，由上述可見，汽車車橋及懸架設計涉及的機械零部件及元件的品種極為廣泛，對這些零部件、元件及總成的制造也幾乎要涉及到所有的現(xiàn)代機械制造工藝。 本設計的主要內(nèi)容 掛車是本身沒有自帶動力及驅(qū)動裝置，由汽車牽引組成汽車列車用以載運人員及貨物的汽車。因此，全掛車的前支撐為輪軸結構，且通常具有轉(zhuǎn)向裝置，一減少側滑、摩擦和汽車列車的轉(zhuǎn)向阻力。而全掛車的前橋為轉(zhuǎn)向從動橋。采用輪轉(zhuǎn)向式轉(zhuǎn)向裝置的掛車的主要優(yōu)點是貨臺或車廂的地板離地面較低，且左右車輪可以實現(xiàn)正 確的轉(zhuǎn)向角度，車輪磨損較小，但對桿系的傳動比精確度要求較高。 根據(jù)車橋上車輪的作用，車橋又可分為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋、和支持橋四種類型。本設計為轉(zhuǎn)向橋。轉(zhuǎn)向橋一般位于汽車的前部，因此也常稱之為前橋。為提高抗扭強度，接近兩端略制成方形。中部向下凹 ，降低發(fā)動機位置，從而降低汽車的重心，擴展駕駛員的視野，并減小傳動軸與變速器輸出軸之間的夾角。通過主銷將轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁的拳部相連，并用帶螺紋的楔形鎖銷將主銷固定在拳部孔內(nèi)，是之不能轉(zhuǎn)動。為了減小磨損，轉(zhuǎn)向節(jié)孔銷內(nèi)壓入青銅襯套，襯套上的潤滑油槽在上面端部是切通的，用裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上的油嘴注入潤滑脂潤滑。在轉(zhuǎn)向節(jié)上耳與拳部之間裝有調(diào)整墊片，以調(diào)整其間的間 隙。轉(zhuǎn)向節(jié)通過矩形鍵及帶有錐形套的雙頭螺栓與轉(zhuǎn)向節(jié)臂及梯形臂相連。 車輪輪轂通過兩個圓錐滾子軸承支撐在轉(zhuǎn)向節(jié)外端的軸頸上。輪轂外端用沖壓的金屬罩蓋住。如果油封漏油，則外面的擋油盤仍足以防止?jié)櫥瓦M入制動器內(nèi)，轉(zhuǎn)向節(jié)上靠近主銷孔的一端有方形的凸緣，固定 制動底板。 （ 2） 具有足夠的剛度和強度，以承受和傳遞作用于路面和車架或車身間的各種力和力矩；在此條件下，盡可能降低質(zhì)量，尤其是簧下質(zhì)量，以減少不平路面的沖擊載荷，提高汽車的行駛平順性。 （ 4） 與懸架導向機構運動協(xié)調(diào)。 懸架是車架（或車載式車身）與車橋（或車輪）之間的一切傳力連接裝置的總稱。 現(xiàn)代汽車的懸架盡管有各種不同的結構形式，但是一般都由彈性元件、導向裝置、減振器和輔助元件組成。彈性元件的功用是緩和沖擊，減振器的作用是使振動迅速衰減，振幅迅速減小。懸架是采用非獨立懸架，因為非獨立懸架結構簡單，工作可靠、制造簡單、維修方便。車輪連同車橋一起通過彈性懸架與車架（或承載式車身）連接。在中、重型汽車上普遍采用。 （ 2）具有合適的衰減振動的能力。 （ 4）汽車制動或加速時，要保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉(zhuǎn)彎時車身側傾角要合適。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 （ 6）結構緊湊、占用空間尺寸小。 對懸架設計完成之后要進行校核。它是通過懸架與車架（或承載式車身）相聯(lián)，兩側安裝著從動車輪，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。 根 據(jù)從動車輪能否轉(zhuǎn)向，從動橋分為轉(zhuǎn)向橋和非轉(zhuǎn)向橋。為提高操縱穩(wěn)定性和機動性，有些轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向。 一般載貨汽車采用前置發(fā)動機后橋驅(qū)動的布置形式，故其前橋為轉(zhuǎn)向從動橋。 從動橋按與其匹配的懸架結構的不同，也可分為斷開式和非斷開式兩種。 在汽車的設計、制造、裝配調(diào)整和使用的過程中必須注意防止可能引起的轉(zhuǎn)向車輪的擺陣，它是指汽車行駛轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷的擺動的現(xiàn)象，它將破壞汽車的正常行駛。前者是由于輪胎側向變形中的遲滯特性的影響，使系統(tǒng)在一個振動周期中路面作用于輪胎的力對系統(tǒng)作正功，即對外界系統(tǒng)輸入能量。這時系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動，形成擺動。通常在低速行駛時發(fā)生的擺陣往往屬于自激振動型。在擾動力周期性的持續(xù)作用下，便會發(fā)生受迫振動。其特點是轉(zhuǎn)向輪擺陣頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致，而且一般都有明顯的共振車速，共振范圍較窄。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 1 轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承； 2轉(zhuǎn)向節(jié)； 3調(diào)整墊片； 4 主銷 ； 5前梁 圖 非斷開式轉(zhuǎn)向從動橋 如圖 所示，非斷開式轉(zhuǎn)向從動橋主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)及轉(zhuǎn)向主銷組成。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。制動底板緊固在轉(zhuǎn)向節(jié)的突緣面上。為使轉(zhuǎn)向輕便，在轉(zhuǎn)向節(jié)下耳與前梁拳部之間可裝滾子推力軸承，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。 主銷的幾種結構形式如圖 所示，其中最常使用的是（ a）（ b）兩種。在縱向平面內(nèi)，主銷上部向后傾角一個γ角，稱為主銷后傾角。 主銷后傾使主銷軸線與路面的交點位于輪胎接地中心之前，該距離稱為后傾拖地距。此力矩稱穩(wěn)定力矩。后傾角通常在3176。 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)傾角使前輪轉(zhuǎn)向時不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動，而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動，而當松開方向盤時，所儲存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動回正，保證汽車作直線行駛。到 8176。主銷偏移距離一般為 30—— 40mm。但內(nèi)傾角也不宜過大，即主銷偏移距離 不宜過小，否則黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)時，隨著滾動將伴隨著沿路面的滑動，從而增加輪胎與路面間的摩擦阻力，使轉(zhuǎn)向變的很沉重。軸轉(zhuǎn)向式轉(zhuǎn)向通常有單轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向和雙轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向。本設計采用輪轉(zhuǎn)向式轉(zhuǎn)向裝置 。采用輪轉(zhuǎn)向式轉(zhuǎn)向裝置的掛車的主要優(yōu)點是貨臺或車廂的地板離地面較低，且左右車輪可以實現(xiàn)正確的轉(zhuǎn)向角度，車輪磨損較小，但對桿系的傳動比精確度要求較高。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 第 3章 從動橋設計計算及 校核 轉(zhuǎn)向從動橋前梁的設計和校核 主要是計算前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷、主銷上下軸承 (即轉(zhuǎn)向節(jié)襯套 )、轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承或止推墊片等在制動和側滑兩種工況下的工作應力。 1制動工況下的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖； 2側滑工況下的彎矩圖 圖 轉(zhuǎn)向從動橋在制動和側滑工況下的受力分析簡圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)