资源描述:
《车轮螺栓受力分析》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、车轮螺栓受力分析车轮螺栓、螺母受力分析汽车行驶时,汽车车轮承受汽车的重力、行驶中的滚动阻力,以及转弯时或在倾斜路面上产生的侧向力,汽车制动时还受到路面的制动力,随着车轮转动,路面对车轮产生的冲击力。相应地车轮螺栓、螺母也承受这些力,这些力构成车轮螺栓、螺母的交变循环应力。一、车轮螺栓、螺母受力分析简图下图为汽车车轮螺栓的受力情况。图屮:G—后轴负荷(重力)通过轮毂作用于车轮螺栓上的力;N-地面反力通过轮辋作用于车轮螺栓上的力;FM1-杯形螺母拧紧时产生的对车轮螺栓的拉力(预紧力);FX—转向或侧倾时产生的侧向横力;FM—紧固螺
2、母对FM1的反作用力;FM2—紧固螺母对FX的反作用力;FW-汽车牵引力作用于车轮螺栓上的力;FS—汽车行驶阻力;FZ-汽车制动时产生的制动力;FG—轮毂对FZ的作用反力。其中,G=N,FX=FM2,FM1=FM,FW=FS,FZ=FG2、车轮螺母受力分析简图下图为汽车车轮杯形螺母的受力情况。车轮球面螺母受力情况较为简单,略。图屮:G—后轴负荷(重力)通过轮轮螺栓作用于车轮螺母上的力;N-地妞反力通过轮辋作用于车轮螺母上的力;FM1-轮辋对车轮螺母的推力(预紧力);FX—转向或侧倾时产生的侧向力;FM—紧固螺母对FM1的反作用
3、力;FM2—车轮螺栓对FX的反作用力;FW—汽车牵引力作用于车轮螺母上的力;FS-汽车行驶阻力;FZ—汽车制动时产生的制动力;FG—通过轮毂传到螺母对FZ的作用反力。其中,G=N,FX=FM2,FM1=FM,FW=FS,FZ=FG二、车轮螺栓、螺母受力情况分析(一)平行于车轮平面受力情况由于车轮螺母拧紧时,产生的预紧力作用在内、外轮辋及轮毂上,从而在轮辋与轮毂贴合面上产生巨大的摩擦力。而车轮受到的各种平行于车轮平面的力,如重力、阻力、路面冲击力以及制动力等,不全部是由车轮螺栓、螺母承受,它还要克服轮辋与轮毂之间摩擦力。也就是说
4、,轮毂、半轴及桥壳也承受分担了上述各种力。1、车轮螺母拧紧预紧力计算:已矢11:M=515±30N.m,D=37mm,d=33mm,p=1.5,d2=19.025mm,??atg??p??=1.43763,螺纹副摩擦因数I?d2??取0.35(无润滑油取0.3至0.4),P=atg=19.29(€取0.3时,P=16.699)。单个车轮螺母拧紧预紧力为P0?2M?2?D?d?d2?tg??????22?dD?d2???33?=44848N(最小42235N式屮:M-车轮螺母拧紧力矩?一车轮螺栓螺纹螺旋角螺纹摩擦角螺母球面接触人
5、径d2—螺纹中径P—摩擦因数,钢对钢取P=0.15N900车每侧车轮螺栓数为6个,因此,每侧车轮螺母总的预紧力为P=63P0=369088N2、轮辋与轮毂之间的摩擦力计算:轮辋与轮毂之间的最大静摩擦力为:F=U2P=55363.2N3、后轮最大垂直负载(冲击力)计算:N=l/2g2k2G2=0.539.832.532500=30625N式中,g为重力加速度,k为过载系数(货车取2.5),G2为后轴满载轴荷。4、最大制动力计算:FZ=l/2g2ip2G2=0.539.830.832500=4900N式屮,巾为路面附着系数,一般取
6、巾=0.8。5、制动时重力与制动力的合力:F=N0?FZ?13194N22比较上面计算结果可以看出,路面最大冲击力最大。而轮辋与轮毂之间的摩擦力要比它大得多。一般货车正常行驶时,路面冲击力还要小些。6、车轮螺栓所受的剪切力计算:A、螺栓联结件的许用剪切应力(参见GB3098.1-82):S?????Sx=720/5=144Mpa式中:?S为屈服极限,9.8级螺栓取720Mpa;Sx为螺栓联接的安全系数,对于合金钢,一般取3.5—5B、螺栓所受的剪切应力计算:车轮螺栓规格6-M2031.5,机械性能等级9.8,螺栓受剪切处最小直
7、径d0=19S=3d02/4=283.5mm2单个车轮螺栓所受的剪切应力:t=N/6S=30625/6/283.5=18N/mm2??=144(二)垂直于车轮平面受力情况当汽车转向时,由于离心作用车辆发生侧倾,外铡车轮将受到一个路面反作用力一向心力。当汽车行驶在倾斜路面上时,车辆也会侧倾,重力将产生一个与路顺平行的分力。此两个力都是车轮螺栓承受的侧向力。下图为车辆侧倾时车轮螺栓受力情况。以左侧车轮为例:当车辆右倾时,轮毂上部受挤,上方车轮螺栓受拉力小,下方车轮螺栓受拉力最大;当车辆左倾时,轮毂下部受挤,上方车轮螺栓受拉力最
8、大,下方车轮螺栓受拉力小车轮螺栓所受拉力计算:下面计算当车辆右倾极限情况下,左侧车轮螺栓所受的拉力。当车辆在30Q横向斜坡路面上时,车轮螺栓所受的侧向力Fy=0.5G2。假设最下方螺栓所受的拉力为侧向力的一半:FX?12Fy?12250N车轮螺栓拉应力计算:已知,9.8级螺栓