【正文】 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(cè)滑兩種 工況下的工作應(yīng)力。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 1制動工況下的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖； 2側(cè)滑工況下的彎矩圖 圖 轉(zhuǎn)向從動橋在制動和側(cè)滑工況下的受力分析簡圖 在制動工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 制動時前輪承受的制動力 Pr和垂向力 Z1傳給前梁，使前梁承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。 1m —— 汽車制動時對前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)，對轎車和載貨汽車的前橋可取 ~。此時，前梁的垂直載荷增大，水平彎曲力矩達(dá)最大值，同時還存在巨大的制動扭轉(zhuǎn)力矩。 代入得： ?m 。 前輪所承受的制動力為： Pr=Z1? （ ） 式中 ： ? —— 輪胎與路面的附著系數(shù)，取 ?? ； Z1—— 前輪所承受的地面垂向反力， N。 由 Z1和 Pr對前梁引起的垂向彎矩 vM 和水平方向的彎矩 hM 在兩鋼板彈簧座之間達(dá)到最大值，分別為 ? ?gtZM ?? 1v （ ） hM = Pr(t+g ） （ ） 式中： 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 ； Z1—— 前輪所承受的地面垂向反力， N； Pr—— 前輪所承受的制動力， N。mm； hM = N 制動力 Pr還使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩 : T= Pr r () 式中： Pr—— 前輪所承受的制動力， N； r — 輪胎的滾動半徑，取為 500mm。mm。該斷面的垂向彎曲截面系數(shù)： H htBHW 6 313v －? () 代入得 ： 333v mm2 4 4 0 4 01 2 56 85201 2 51 0 0 ?? ??? －W。 前梁在鋼板彈簧座附近危險斷面處 (拳部 )抗扭截面系數(shù)： 3T CW ?? () 式中： ? —— 查表取 ? ? ； C —— 拳部截面寬取 C ? 80mm 。 前梁在鋼板彈簧座附近危險斷面處的彎曲應(yīng)力： kkvvw WMWM ＋?? （ ） 代入得： MP ?? 。 前梁可采用 45， 30Cr， 40Cr 等中碳鋼或中碳合金鋼制造，本設(shè)計(jì)采用 40Cr，硬度為 HB241～ 285HB， ? ? MPa300w ?? ， ? ? MPa150 ?? ； ? ?ww ?? ? ， ???? ? 。 在最大側(cè)向力（側(cè)滑）工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算 掛車發(fā)生側(cè)滑時，車輪上的橫向力達(dá)到最大值。 代入得： Z1L=； Z1R=； Y1L=； Y1R=。 代入得： ?M Nmm； 23288077L2 ?M Nmm。 代入得： ??W 。 可見前梁在側(cè)滑工況下的彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力值，故滿足使用條件。加載時加的為面力，則載荷情況為 Pamm N 7 9 1 7 4 23 8 7 2 0 0 6 5 6 ?。查看 結(jié)果并分析 查看變形結(jié)果： General PostProc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu/DOF Solution。有些大型汽車的轉(zhuǎn)向節(jié)，由于其尺寸過大，也有采用組焊式結(jié)構(gòu)的，即其輪軸部分是經(jīng)壓配并焊接上去的，作用效果良好。也有采用青銅止推墊片的。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 轉(zhuǎn)向節(jié)、主銷及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的計(jì)算用圖 在制動工況下 的計(jì)算 Ⅲ — Ⅲ 剖面處的軸徑僅受垂向彎矩 vM 和水平方向的彎矩 hM 而不受轉(zhuǎn)矩，因制動力矩不經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞而直接由制動底板傳給在轉(zhuǎn)向節(jié)上的安裝平面。 代入得： w? =。故 ? ?ww ?? ? 彎曲應(yīng)力小于許用應(yīng)力，滿足使用條件。輪軸根部的圓角滾壓處理。要計(jì)算轉(zhuǎn)向節(jié)指軸根部的彎曲應(yīng)力 [7]，如向左側(cè)滑時： rL11L1L rYCZM ?? () 式中： 1C —— 壓力中心到轉(zhuǎn)向節(jié)指軸根部的距離，取為 mm351 ?C 。mm。 代入得： 33 27 ???W 。 轉(zhuǎn)向節(jié)采用 30Cr 中碳合金鋼制造，經(jīng)過調(diào)制處理，心部硬度 HRC241～ 285，高頻淬火后表面硬度 HRC57～ 65， 硬化層深 ～ ，輪軸根部的圓角液壓處理。 轉(zhuǎn)向從動橋的主銷和轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的設(shè)計(jì)和校核 主銷在制動工況下的應(yīng)力計(jì)算 主銷在制動工況下的受力簡圖如圖 所示： 圖 主銷在制動工況下的受力分析簡圖 由 1Z 所產(chǎn)生的反作用力 ?1S 和 ?1S ： en gZSS ????? 111 () 由 Pr所產(chǎn)生的反作用力 ?2S 和 ?2S ： ?1S ?4S ?2S ?3S ?4S?2S ?1S ?3S 1Z ?P 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 enePS ??? ?2 () ennPS ??? ?2 () 由橫拉桿所產(chǎn)生的反作用力 ?3S 和 ?3S ： en elgPS ????? 13 ? () en nlgPS ????? 13 ? () 由制動力矩 T 所產(chǎn)生的反作用力 ?4S 和 ?4S ： enrPSS ?????? r44 ? () 式中： n —— 主銷中心到上襯套中心距，取 mm81?n ； e —— 主銷中心到下襯套中心距，取 mm81?e 。 主銷下端，其合力為： 242231F ?????? ?????????? ????? SSSSS () 代入得： N7 7 1 1 3 2 7 33 6 0 1 7 0 8 3 9 4 8 96 8 1 2 2 5 5 2 5 1 8F ????S 主銷在 側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算 主銷在側(cè)滑工況下的受力簡圖如圖 所示： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 主銷在側(cè)滑工況下的受力分析簡圖 假設(shè)向左側(cè)滑，左側(cè)主銷上的垂直反作用力 ?Z ， 側(cè)向反作用力 ?Y ， 作 用 力 臂 ： 上 端 mm581r1 ??? nrh ， 下端mm419r2 ??? erh ， 左側(cè)主銷上的作用力較大。 取 ?FS ， US ， DS 中最大的作為主銷的計(jì)算載荷，即 ?S ， 計(jì)算主銷在前梁拳部下端面處的彎曲應(yīng)力 w? 和剪切應(yīng)力 s? ： hdS 30Dw ?? () 20Ds 4dS?? ? () 式中： 0d —— 主銷直徑，取為 50mm； h —— 轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)到拳部下端面的距離，取 28mm。 主銷采用 20Cr， 20CrNi， 20CrMnTi 等低碳合金鋼制造，本設(shè)計(jì) 采用 20Cr，US DS 1LZ 1LY 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 滲碳淬火，滲碳層深 ～ ， HRC56～ 62， ? ? MPa500w ?? ， ? ? MPa100s ?? ；? ?ww ?? ? ， ? ?ss ?? ? 。 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的應(yīng)力計(jì)算 轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力 c? 為： 0Dc ldS?? () 式中： l —— 襯套長度，取為 52mm； 0d —— 主銷直徑，取為 50mm。 襯套一般采用 ZCuSn10P1 材料 [10]，其許用擠壓應(yīng)力 MPa50][ c ?? ，][ cc ?? ? 。 此時 ? ? MPa15c ?? ， ? ?cc ?? ? ， 襯套的擠壓應(yīng)力在許用值范圍內(nèi)，故滿足使用條件。為此，轉(zhuǎn)向梯形應(yīng)保證內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的理想 轉(zhuǎn)向關(guān)系如公式 （ ） 所示。 汽車轉(zhuǎn)向行駛時，受彈性輪胎側(cè)偏角的影響，所有車輪不是繞位于后軸延長線上的點(diǎn)滾動，而是繞位于前軸和后軸之間的汽車內(nèi)側(cè)某一點(diǎn)滾動。由于影響輪胎側(cè)偏角的因素很多，且難以精確確定，故下面是在忽略側(cè)偏角的影響的條件下，分析有關(guān)兩軸汽車的轉(zhuǎn)向問題。設(shè) i? 、 0? 分別為內(nèi)、外轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角， L 為汽車軸距， K 為兩主銷中心線延長線到地面交點(diǎn)之間的距離。即轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)使式（ ）中的 L 值不再是汽車的軸距 L ，而是 LL＜39。若令 ??LL39。 （ a）內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的理想轉(zhuǎn)角關(guān)系；（ b）由轉(zhuǎn)向梯形決定的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的實(shí)際轉(zhuǎn)角關(guān)系 圖 不計(jì)輪胎側(cè)向彈性時的汽車轉(zhuǎn)向簡圖 由圖 35（ b）中的 OAB? 有： )s i n (s i n 0??? ?? iiKOA )s in (s ins in 0039。 根據(jù)汽車的總體布置或轉(zhuǎn)向橋的布置圖，首先可找出汽車的軸距 L 及轉(zhuǎn)向主銷間距 K ,再按 nmy? 在圖 (36)的關(guān)系曲線圖上找出 x ，則有： )(a r c t a n [ KxL?? )c o s21( ?yKn ?? ynm? （ ） 代入得： ?? ? ? 圖 轉(zhuǎn)向梯形簡圖及 x 與 LK 的關(guān)系曲線 確定整體式后置轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的幾何尺寸后就進(jìn)行校核，而校核前是按 經(jīng)驗(yàn)公式確定梯形的初選尺寸，即認(rèn)為后置梯形的參數(shù) 32?x Km )( ?? 從而求得： KL34arctan?? () 代入 得： 32?x ??m ?? 本章小結(jié) 本章對掛車的前橋進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，主要有轉(zhuǎn)向從動橋前梁的設(shè)計(jì)計(jì)算、轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算、主銷 和轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的設(shè)計(jì)計(jì)算、轉(zhuǎn)向梯形的計(jì)算。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 第 4章 懸架的概述及選型 懸架的概述 懸架式保證車輪或車橋與汽車承載系統(tǒng)（車架或承載式車身）之間具有彈性聯(lián)系并能傳遞載荷、緩和沖擊、衰減振動以及調(diào)節(jié)汽車行駛中的車身位置等有關(guān)裝置的總稱。為此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來傳遞車輪或車橋與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變 形來吸收能量，達(dá)到緩和沖擊的目的。 掛車懸架是將掛車車架與車軸相連的全套裝置的總稱，其主要功能是傳遞作用在車輪和車架之間的各種載荷，并減少或消除由不平路面通過車軸傳給車架的沖擊和振動，以改善掛車行駛的平順性。懸架彈性元件很多，但掛車常用的彈性元件主要有鋼板彈簧、空氣彈簧、液壓彈簧以及 它們的組合。我國現(xiàn)生產(chǎn)使用的通用型掛車半掛車仍然都裝用鋼板彈簧，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和工藝簡單，安裝維修方便，價格低廉，在緩沖功能方面也能基本滿足要求。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后期，空氣彈簧的結(jié)構(gòu)更加成熟，并且功能更加多樣化，空氣彈簧懸架裝置的使用性能優(yōu)點(diǎn)越來越得到認(rèn)同。但是由于對空氣囊的折疊疲勞壽命、抗老化性能、上下蓋板的粘接強(qiáng)度和氣密性都要求甚嚴(yán)，同時對托臂的板材質(zhì)量及變截面成形工藝設(shè)備也要求很高，因此使得空氣彈簧的成本很高。除了一些客車掛車外，一般掛車懸架很少次用橫向穩(wěn)定器裝置。但懸架過軟，又容易引起車輛的縱向和側(cè)向角振動，制動和轉(zhuǎn)向時產(chǎn)生不安全感，使車輛的操縱惡化。理論和實(shí)踐還證明，在懸架中，若減振器的阻尼特性與系統(tǒng)剛度不匹配，懸架的振動特性比不裝用減振器時還差。另外，所設(shè)計(jì)的懸架系統(tǒng)還應(yīng)使輪