汽车前桥设计结构设计

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1、汽车前桥设计结构设计一、前言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、前梁等零部件。前桥是通过悬架与车架相连,用以承受地面与车架之间的垂直载荷外,还承受制动力和侧向力以及这些力所构成的力矩,并保证转向轮作正确的运动。车桥通过悬架与车架连接,支撑着汽车大部分重量,并将车轮的牵引力或者制动力,以及侧向力经过悬架传给车架。在汽车使用中,转向桥的受力状况比较复杂,因此应具有足够的强度。为保证转向车轮的正确定位角度,使操纵轻便并减轻轮胎的磨耗,转向桥也应有足够的刚度。此外,还应尽量减轻转向桥的重量。总之,由于在汽车的行驶过程中,前桥所处的

2、工作环境恶劣,工况复杂,其承受的载荷也多为交变载荷,从而其零部件易出现疲劳裂纹甚至断裂现象。这就要求其在结构设计上必须有足够的强度、刚度和抗疲劳破坏的能前轴:是前桥的主要承重零部件,我公司有管式和锻打式两种结构形式,但主要以锻打式为主。 前桥承受汽车的前部重量,把汽车的前进推力从车架传给车轮,并与转向装置的有关机件作关节式联系,实施汽车的转向。前桥是利用它的两端通过主销与转向节连接,用以转向节的摆转来实现汽车的方向。1、使用性能要求为使汽车在行驶中具有较好的直线行驶能力,前桥应满足下列要求:(1)足够的强度,以保证可靠的承受车轮与车架(或承载式车身)之间的作用力。(2)正确的车轮定位,

3、使转向轮运动稳定,操纵轻便并减轻轮胎的磨损。前轮定位包括主销内倾,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,稳定行使。16(6)前桥的质量应尽可能小,以减少非簧载质量,提高汽车行驶平顺性。2、结构参数选择CJ6590A型汽车总布置整车参数见表1:表1汽车总质量Ga(N)前轴轴载质量G1(N)汽车质心至前轴中民线距离L1(mm)汽车质心至后轴中心线距离L2(mm)轴距L(mm)汽

4、车质心高度hg(mm)前钢板弹簧座中心距B〞(mm)36422136221878112230001007760主销中心距B′(mm)前轮距B1(mm)车轮滚动半径rr(mm)主销内倾角β主销后倾角ﻻ前轮外倾角a前轮前束(mm)132914803657.5°1°1°1-32.1、从动桥结构形式本前桥采用非断开式转向从动桥。2.2、选择前桥结构型式及参数(1)前轴结构形式:圆管形断面中部下沉前梁,两端为拳式。(2)转向节结构型式:整体锻造式。(3)主销结构型式:圆柱实心主销。(4)转向节止推轴承结构形式:止推滚柱轴承。(5)主销轴承结构形式:滚针轴承(6)轮毂轴承结构形式:单列向心球轴承2

5、.3、前轮定位角(1)前轮定位角的作用:前轮16定位的作用是减小前轮偏转时的阻力矩,使转向操纵轻便、灵活,且使前轮具有自动回正的作用,保证拖拉机直线行驶的稳定性,减少轮胎磨损。(2)本型前轮定位角选择见表116二、前桥强度计算1、前轴强度计算1.1、前轴受力简图1.2、前轴载荷计算1)紧急制动二、前桥强度计算1、前轴强度计算1.1、前轴受力简图如图1所示:图1汽车向左侧滑时前轴受力图1.2、前轴载荷计算1)紧急制动汽车紧急制动时,纵向力制动力达到最大值,因质量重新分配,而使前轴上的垂直载荷增大,对后轮接地点取矩得取路面附着糸数Ф=0.7制动时前轴轴载质量重新分配分配糸数m1===1.6

6、28垂直反作用力:Z1l=Z1r==11090N横向反作用力:X1l=X1r=Ф=7763N162)侧滑3)越过不平路面2)侧滑汽车侧滑时,因横向力的作用,汽车前桥左右车轮上的垂直载荷发生转移。(1)确定侧向滑移附着糸数:在侧滑的临界状态,横向反作用力等于离心力F离,并达到最大值F离=,Ymax=G1Ф′,为保证不横向翻车,须使V滑

7、。载货汽车取动载荷糸数=2.0载荷计算结果列表,如下表2:16载荷计算结果列表1.3、弯矩及扭矩计算1)紧急制动表2单位N紧急制动Z1X1侧滑Z1lZ1rY1lY1r越过不平路面Z1′1.3、弯矩及扭矩计算①选择下述四个部位计版式其断面的弯矩、扭矩。Ⅰ-Ⅰ断面位于钢板弹簧座内侧,属于前轴中部最弱部位。此断面内弯矩最大(钢板弹簧座可视为梁的固定端),故两钢板弹簧之间这段梁可不考虑受扭);Ⅱ-Ⅱ断面位于钢板弹簧座外侧附近,此断面内就弯矩最大,而扭矩

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