輕型載重汽車轉(zhuǎn)向橋總成設(shè)計(jì)-前橋總成含開題及2張CAD圖
輕型載重汽車轉(zhuǎn)向橋總成設(shè)計(jì)-前橋總成含開題及2張CAD圖,輕型,載重汽車,轉(zhuǎn)向,總成,設(shè)計(jì),前橋,開題,cad
中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告XX設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目名稱:輕型載重汽車轉(zhuǎn)向橋總成設(shè)計(jì) 院系名稱: 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 20XX年03月1本課題所涉及的內(nèi)容國(guó)內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述1.本課題所涉及的內(nèi)容國(guó)內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述汽車自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來(lái),已經(jīng)走過了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時(shí)18公里的速度,跑到現(xiàn)在,竟然誕生了從速度為零到加速到100公里/小時(shí)只需要三秒鐘多一點(diǎn)的超級(jí)跑車。這一百年,汽車發(fā)展的速度是如此驚人!同時(shí),汽車工業(yè)也造就了多位巨人,他們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國(guó)經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的著名公司。一 汽車的市場(chǎng)現(xiàn)狀在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下,我國(guó)汽車無(wú)論在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展,但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比,差距仍很大。直到近年來(lái),中國(guó)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,居民收入的持續(xù)增長(zhǎng)以及擴(kuò)大內(nèi)需、拉動(dòng)消費(fèi)的財(cái)政政策,特別是在中國(guó)加入WTO以后,汽車關(guān)稅不斷下調(diào),國(guó)外知名的汽車巨頭也瞄準(zhǔn)了中國(guó)這個(gè)巨大的市場(chǎng),陸續(xù)在華投資設(shè)廠,越來(lái)越多款式新穎、乘坐舒適安全的汽車隨之進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng),加速了轎車進(jìn)入家庭的步伐。中國(guó)人被壓抑以久的購(gòu)買熱情得以釋放,汽車市場(chǎng)出現(xiàn)井噴行情,業(yè)界普遍認(rèn)為2003年是中國(guó)汽車正式進(jìn)入家庭的元年。這兩年來(lái)我國(guó)汽車的銷量,特別是轎車的銷量取得了大幅增長(zhǎng),有些產(chǎn)品如雅閣、波羅等還供不應(yīng)求,甚至有的還出現(xiàn)需要“加價(jià)”才能購(gòu)買的情況。中國(guó)汽車市場(chǎng)火爆的局面也似乎預(yù)示著中國(guó)汽車工業(yè)迎來(lái)了真正發(fā)展的春天。 2.轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系是用來(lái)改變或保持汽車行駛方向的機(jī)構(gòu)稱為汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(steering system)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)汽車的行駛安全至關(guān)重要,因此汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零件都稱為保安件。1.設(shè)計(jì)要求1)汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。2)轉(zhuǎn)向輪具有自動(dòng)回正能力。3)在行駛狀態(tài)下,轉(zhuǎn)向輪不得產(chǎn)生自振,轉(zhuǎn)向盤沒有擺動(dòng)。4)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào),應(yīng)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)最小。5)轉(zhuǎn)向靈敏,最小轉(zhuǎn)彎直徑小。6)操縱輕便。7)轉(zhuǎn)向輪傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。8)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)有間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。9)轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。10)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向與汽車行駛方向的改變相一致。正確設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu),可以保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向輪的自動(dòng)回正能力決定于轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù)和轉(zhuǎn)向器逆效率的大小.合理確定轉(zhuǎn)向輪的定位參數(shù),正確選擇轉(zhuǎn)向器的形式,可以保證汽車具有良好的自動(dòng)回正能力。轉(zhuǎn)向系中設(shè)置有轉(zhuǎn)向減振器時(shí),能夠防止轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生自振,同時(shí)又能使傳到轉(zhuǎn)向盤上的反沖力明顯降低。為了使汽車具有良好的機(jī)動(dòng)性能,必須使轉(zhuǎn)向輪有盡可能大的轉(zhuǎn)角,其最小轉(zhuǎn)彎半徑能達(dá)到汽車軸距的22.5倍。轉(zhuǎn)向操縱的輕便性通常用轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的切向力大小和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)多少兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。轎車轉(zhuǎn)向盤從中間位置轉(zhuǎn)到第一端的圈數(shù)不得超過2.0圈,貨車則要求不超過3.0圈。 2.發(fā)展趨勢(shì)改革開放以來(lái),我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展迅猛。作為汽車關(guān)鍵部件之一的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展,基本已形成了專業(yè)化、系列化生產(chǎn)的局面。有資料顯示,國(guó)外有很多國(guó)家的轉(zhuǎn)向器廠,都已發(fā)展成大規(guī)模生產(chǎn)的專業(yè)廠,年產(chǎn)超過百萬(wàn)臺(tái),壟斷了轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn),并且銷售點(diǎn)遍布了全世界。1、現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的設(shè)計(jì)趨勢(shì)1.1適應(yīng)汽車高速行駛的需要從操縱輕便性、穩(wěn)定性及安全行駛的角度,汽車制造廣泛使用更先進(jìn)的工藝方法,使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器?!白兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙a(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。1.2充分考慮安全性、輕便性隨著汽車車速的提高,駕駛員和乘客的安全非常重要,目前國(guó)內(nèi)外在許多汽車上已普遍增設(shè)能量吸收裝置,如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊等,并逐步推廣。從人類工程學(xué)的角度考慮操縱的輕便性,已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。1.3低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的惡化,石油危機(jī)造成經(jīng)濟(jì)衰退,汽車生產(chǎn)愈來(lái)愈重視經(jīng)濟(jì)性,因此,要設(shè)計(jì)低成本、低油耗的汽車和低成本、合理化生產(chǎn)線,盡量實(shí)現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。對(duì)零部件生產(chǎn),特別是轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn),更表現(xiàn)突出。1.4汽車轉(zhuǎn)向器裝置的電腦化汽車的轉(zhuǎn)向器裝置,必定是以電腦化為唯一的發(fā)展途徑。2、現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的發(fā)展趨勢(shì)2.1現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向裝置的使用動(dòng)態(tài)隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)也有很大變化。汽車轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)很多,從目前使用的普遍程度來(lái)看,主要的轉(zhuǎn)向器類型有4種:有蝸桿肖式(WP型)、蝸桿滾輪式(WR型)、循環(huán)球式(BS型)、齒條齒輪式(RP型)。這四種轉(zhuǎn)向器型式,已經(jīng)被廣泛使用在汽車上。據(jù)了解,在世界范圍內(nèi),汽車循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占45左右,齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器占40左右,蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器占10左右,其它型式的轉(zhuǎn)向器占5。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器一直在穩(wěn)步發(fā)展。在西歐小客車中,齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器有很大的發(fā)展。日本汽車轉(zhuǎn)向器的特點(diǎn)是循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占的比重越來(lái)越大,日本裝備不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)的各類型汽車,采用不同類型轉(zhuǎn)向器,在公共汽車中使用的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,已由60年代的625,發(fā)展到現(xiàn)今的100了(蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器在公共汽車上已經(jīng)被淘汰)。大、小型貨車大都采用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,但齒條齒輪式轉(zhuǎn)向器也有所發(fā)展。微型貨車用循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器占65,齒條齒輪式占35。綜合上述對(duì)有關(guān)轉(zhuǎn)向器品種的使用分析,得出以下結(jié)論:循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器和齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,已成為當(dāng)今世界汽車上主要的兩種轉(zhuǎn)向器;而蝸輪#0;蝸桿式轉(zhuǎn)向器和蝸桿肖式轉(zhuǎn)向器,正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車上發(fā)展轉(zhuǎn)向器的觀點(diǎn)各異,美國(guó)和日本重點(diǎn)發(fā)展循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,比率都已達(dá)到或超過90;西歐則重點(diǎn)發(fā)展齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,比率超過50,法國(guó)已高達(dá)95。由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的種種優(yōu)點(diǎn),在小型車上的應(yīng)用(包括小客車、小型貨車或客貨兩用車)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展;而大型車輛則以循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為主要結(jié)構(gòu)。參考文獻(xiàn):1.劉濤 汽車設(shè)計(jì) 北京大學(xué)出版社 20072本課題有待解決的主要關(guān)鍵問題轉(zhuǎn)向橋的一個(gè)三維立體圖汽車的轉(zhuǎn)向橋結(jié)構(gòu)基本相同,主要由前軸、主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)和輪轂等四部分組成,如圖所示。通常,轎車中不設(shè)獨(dú)立的主銷,而以轉(zhuǎn)向節(jié)上、下球頭中心的連線為主銷的軸線。 前軸用中碳鋼鑄造,斷面呈工字形,以提高抗彎強(qiáng)度。兩端由工字形斷面過渡到方形斷面,以提高抗扭強(qiáng)度。中部?jī)商幱靡灾С袖摪鍙椈傻牡鬃?,其上鉆有四個(gè)安裝騎馬螺栓的通孔和一個(gè)位于中心的鋼板彈簧定位凹坑。前軸中部向下彎曲,使發(fā)動(dòng)機(jī)位置降低,降低汽車質(zhì)心,減小傳動(dòng)軸與變速器輸出軸之間夾角。前軸兩端各有一個(gè)拳形,主銷插入孔內(nèi)。主銷中部切有槽,用楔形鎖銷將主銷固定在拳部孔內(nèi)。 轉(zhuǎn)向節(jié)是一個(gè)叉形部件,上、下兩叉制有同軸銷孔,通過主銷與前軸拳部相連,使前輪可以繞主銷偏轉(zhuǎn)一定角度而使汽車轉(zhuǎn)向。為了減小磨損,轉(zhuǎn)向節(jié)銷孔內(nèi)壓入青銅或尼龍襯套,襯套上開有油槽,用油嘴注入潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。為使轉(zhuǎn)向靈活輕便,在轉(zhuǎn)向節(jié)下銷孔與前軸拳部下端面之間裝有推力軸承。上銷孔與拳部上端面之間有調(diào)整墊片。 車輪輪轂通過兩個(gè)圓錐滾子軸承和支承在轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸上,軸承的松緊度可用調(diào)整螺母加以調(diào)整。輪轂內(nèi)側(cè)裝有油封,以防止?jié)櫥M(jìn)入制動(dòng)器內(nèi)。輪轂外端裝有金屬罩,以防止泥水和塵土侵入。此次設(shè)計(jì)主要是圍繞輕型載重汽車轉(zhuǎn)向器設(shè)計(jì)展開的,通過從汽車中選出一個(gè)典型的部件,并對(duì)其設(shè)計(jì)和分析。通過近斷時(shí)間查閱資料和畢業(yè)調(diào)研,我對(duì)本課題的主要設(shè)計(jì)意圖有了一定的了解,認(rèn)真分析了要完成的設(shè)計(jì)任務(wù)。本課題要解決的關(guān)鍵問題主要包括以下四點(diǎn):1.汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí),全部車輪應(yīng)該繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn),任何車輪不應(yīng)有側(cè)移。2.懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共同工作時(shí),應(yīng)使運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)產(chǎn)生的車輪擺動(dòng)最小。3.轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處,有消除因摩擦而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu)。4.設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向橋,繪制裝配圖和零件圖。3對(duì)課題要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 (包括解決關(guān)鍵問題技術(shù)和所需條件兩方面)一.汽車轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)方案論證從動(dòng)橋即非驅(qū)動(dòng)橋,又稱從動(dòng)車橋。它通過懸架與車架(或承載式車身)相聯(lián),兩側(cè)安裝著從動(dòng)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。從動(dòng)橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。 根據(jù)從動(dòng)車輪能否轉(zhuǎn)向,從動(dòng)橋分為轉(zhuǎn)向橋與非轉(zhuǎn)向橋。一般汽車多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。為提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性,有些轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向。多軸汽車除前輪轉(zhuǎn)向外,根據(jù)對(duì)機(jī)動(dòng)性的要求,有時(shí)采用兩根以上的轉(zhuǎn)向橋直至全輪轉(zhuǎn)向。 一般載貨汽車采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后橋驅(qū)動(dòng)的布置形式,故其前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向從動(dòng)橋。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng),越野汽車均為全輪驅(qū)動(dòng),故它們的前橋既是轉(zhuǎn)向橋又是驅(qū)動(dòng)橋,稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。 從動(dòng)橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同,也可分為非斷開式與斷開式兩種。與非獨(dú)立懸架相匹配的非斷開式從動(dòng)橋是一根支承于左、右從動(dòng)車輪上的剛性整體橫梁,當(dāng)又是轉(zhuǎn)向橋時(shí),則其兩端經(jīng)轉(zhuǎn)向主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián)。斷開式從動(dòng)橋與獨(dú)立懸架相匹配。非斷開式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)及轉(zhuǎn)向主銷組成。轉(zhuǎn)向節(jié)利用主銷與前梁鉸接并經(jīng)一對(duì)輪轂軸承支承著車輪的輪轂,以達(dá)到車輪轉(zhuǎn)向的目的。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。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(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)的銷孔內(nèi)壓入帶有潤(rùn)滑油槽的青銅襯套以減小磨損。為使轉(zhuǎn)向輕便,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。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(dòng)。轉(zhuǎn)向橋是汽車前橋的一部分,作為汽車的轉(zhuǎn)向部分汽車轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)非常重要。轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下的基本要求:1. 具有足夠的強(qiáng)度,以保證可靠地承受車輪與車架之間的作用力。2. 保證真確的車輪定位,使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定,操作輕便并減輕輪胎的磨損。從動(dòng)橋要有足夠的剛度,以使車輪定位參數(shù)保持不變。3. 轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)與前粱之間的摩擦力應(yīng)盡可能的小,以保證轉(zhuǎn)向操作的輕便性,并有足夠的耐磨性。4. 轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)盡可能的小,以保證汽車的正常、穩(wěn)定行駛。5. 從動(dòng)橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能的小,以減輕非懸掛質(zhì)量,提高汽車行駛平順性。一、轉(zhuǎn)向梯形結(jié)構(gòu)方案分析1、整體式轉(zhuǎn)向梯形整體式轉(zhuǎn)向梯形是由轉(zhuǎn)向橫拉桿l,轉(zhuǎn)向梯形臂2和汽車前軸3組成,如圖1-1所示。其中梯形臂呈收縮狀向后延伸。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)整前束容易,制造成本低;主要缺點(diǎn)是一側(cè)轉(zhuǎn)向輪上、下跳動(dòng)時(shí),會(huì)影響另一側(cè)轉(zhuǎn)向輪。圖1-1整體式轉(zhuǎn)向梯形1轉(zhuǎn)向橫拉桿 2轉(zhuǎn)向梯形臂 3前軸。 當(dāng)汽車前懸架采用非獨(dú)立懸架時(shí),應(yīng)當(dāng)采用整體式轉(zhuǎn)向梯形。整體式轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿可位于前軸后或前軸前(稱為前置梯形)。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)位置低或前輪驅(qū)動(dòng)汽車,常采用前置梯形。前置梯形的梯形臂必須向前外側(cè)方向延伸,因而會(huì)與車輪或制動(dòng)底板發(fā)生干涉,所以在布置上有困難。為了保護(hù)橫拉桿免遭路面不平物的損傷,橫拉桿的位置應(yīng)盡可能布置得高些,至少不低于前軸高度。 2、斷開式轉(zhuǎn)向梯形 轉(zhuǎn)向梯形的橫拉桿做成斷開的,稱之為斷開式轉(zhuǎn)向梯形。斷開式轉(zhuǎn)向梯形方案之一如圖1-2斷開式轉(zhuǎn)向梯形的主要優(yōu)點(diǎn)是它與前輪采用獨(dú)立懸架相配合,能夠保證一側(cè)車輪上、下跳動(dòng)時(shí),不會(huì)影響另一側(cè)車輪;與整體式轉(zhuǎn)向梯形比較,由于桿系、球頭增多,所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高,并且調(diào)整前束比較困難。圖1-2斷開式轉(zhuǎn)向梯形二.主銷的形式 主銷的幾種結(jié)構(gòu)型式如下圖所示,其中比較常用的是(a),(b)兩種。 (a) (b) (c) (d)圖2-1主銷結(jié)構(gòu)形式(a)圓柱實(shí)心型 (b) 圓柱空心型 (c) 上,下端為直徑不等的圓柱,中間為錐體的主銷 (d)下部圓柱比上部細(xì)的主銷 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(dòng)軸承,例如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐波子軸承等。也有采用青銅止推墊片的。主銷上、下軸承承受較大的徑向力,多采用滑動(dòng)軸承,也有采用滾針軸承的結(jié)構(gòu)。后者的效率高,轉(zhuǎn)向阻力小,且可延長(zhǎng)使用壽命。三.轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)選擇 1、類型 根據(jù)轉(zhuǎn)向器所用傳動(dòng)副的不同,轉(zhuǎn)向器有多種。常見的有循環(huán)球式球面蝸桿蝸輪式、蝸桿曲柄銷式和齒輪齒條式等。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式,決定了其效率特性以及對(duì)角傳動(dòng)比變化特性的要求。選用那種效率特性的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有汽車用途來(lái)決定,并和轉(zhuǎn)向系方案有關(guān)。經(jīng)常行駛在好路面上的轎車和市內(nèi)用客車,可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。2、特點(diǎn)效率高、工作可靠、平穩(wěn),蝸桿和螺母上的螺旋槽在淬火后經(jīng)過磨削加工,所以耐磨且壽命較長(zhǎng)。齒扇和齒條嚙合間隙的調(diào)整工作容易進(jìn)行。和其它形式轉(zhuǎn)向器比較,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)主要零件加工精度要求較高。 蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制,不能完全滿足設(shè)計(jì)者的意圖。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此制造容易,成本低,正、逆效率都高。為了防止和緩和反向沖擊傳給方向盤,必須選擇較大的傳動(dòng)比,或裝有吸振裝置的減振器。四.結(jié)論本設(shè)計(jì)為輕型載重汽車轉(zhuǎn)向前橋,因此應(yīng)該本著耐用經(jīng)濟(jì)的思想進(jìn)行方案的選擇,為了降低生產(chǎn)成本,又在結(jié)構(gòu)上滿足要求的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨(dú)立懸架相配合,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但性能比較好,多用于轎車等以載人為主的高級(jí)車輛。非斷開式又稱整體式,它與非獨(dú)立懸架配合。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,承載能力大,這種形式再現(xiàn)在汽車上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開式從動(dòng)橋。轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的主要零件有前梁,轉(zhuǎn)向節(jié),主銷,注銷上下軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套,轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承。各種車型的非斷開式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式基本相同,作為主要零件的前梁是用中碳鋼或中碳合金鋼的,其兩端各有一呈拳形的加粗部分為安裝主銷的前梁拳部;為提高其抗彎強(qiáng)度,其較長(zhǎng)的中間部分采用工字形斷面并相對(duì)兩端向下偏移一定距離,以降低發(fā)動(dòng)機(jī)從而降低傳動(dòng)系的安裝位置以及傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強(qiáng)度,兩端與拳部相接的部分采用方形斷面,而靠近兩端使拳部與中間部分相聯(lián)接的向下彎曲部分則采用兩種斷面逐漸過渡的形狀。中間部分的兩側(cè)還要鍛造出鋼板彈簧支座的加寬文承面。主銷采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)心的圓柱形如上圖a所示。對(duì)于上述關(guān)鍵問題,雖然處理起來(lái)比較困難,但自己也要一步步解決。本課題需要運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械原理、計(jì)算機(jī)二、三維設(shè)計(jì)等多學(xué)科的知識(shí),需要相當(dāng)廣闊的知識(shí)面和較高的專業(yè)水平。具體解決方法包括以下幾個(gè)方面:1.在課題研究初期,我借閱了大量有關(guān)汽車方面的書籍,同時(shí)在互聯(lián)網(wǎng)上搜索了大量關(guān)于汽車轉(zhuǎn)向橋的資料與論文。2.深入工廠進(jìn)行課題調(diào)研,了解轉(zhuǎn)向橋設(shè)計(jì)實(shí)際工作中需要考慮的問題。虛心向工人師傅們請(qǐng)教本課題中遇到的不解之處,為以后的設(shè)計(jì)提供資料和積累寶貴經(jīng)驗(yàn),避免走不必要的彎路。同時(shí),虛心向?qū)I(yè)老師請(qǐng)教設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。3.通過所學(xué)知識(shí)和大量查閱資料對(duì)零件進(jìn)行工藝分析和工藝參數(shù)計(jì)算,根據(jù)零部件的實(shí)際生產(chǎn)情況。同時(shí)運(yùn)用AutoCAD繪制二維模具裝配圖和零件圖。 4完成本課題的工作計(jì)劃及進(jìn)度安排2.163.01 畢業(yè)實(shí)習(xí);3.013.15 方案論證,確定方案,完成調(diào)研報(bào)告、開題報(bào)告和外文翻譯;3.164.12 進(jìn)行沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)(第九周中期檢查);4.145.10 沖壓加工工藝草案,復(fù)合沖壓模具草圖,主要零部件設(shè)計(jì),按學(xué)院規(guī)定的統(tǒng)一規(guī)范化要求撰寫設(shè)計(jì)說明書(完成初稿);5.125.20 審查設(shè)計(jì),準(zhǔn)備答辯;5.205.25 答辯資格評(píng)審;5.255.30 畢業(yè)答辯; 6.16.10 修改畢業(yè)設(shè)計(jì)。5指導(dǎo)教師審閱意見指導(dǎo)教師(簽字): 年 月 日6指導(dǎo)小組意見 指導(dǎo)小組組長(zhǎng)(簽字): 年 月 日說明:1. 本報(bào)告前4項(xiàng)內(nèi)容由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生獨(dú)立撰寫;2. 本報(bào)告必須在第八學(xué)期開學(xué)兩周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見;3. 學(xué)生須在小組內(nèi)進(jìn)行報(bào)告,并進(jìn)行討論;4. 本報(bào)告作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)小組審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題和是否按時(shí)完成進(jìn)度的檢查依據(jù),并接受學(xué)校的抽查。12設(shè)計(jì)說明書目 錄主要符號(hào)11 緒論31.1 輕型載重汽車轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)意義31.2 前橋和轉(zhuǎn)向系組成和設(shè)計(jì)步驟32 概述52.1 前橋簡(jiǎn)介52.2 前橋各參數(shù)對(duì)汽車穩(wěn)定性的作用與影響53 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式83.1 總述83.2 輕型載重汽車的從動(dòng)橋94 轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)形式114.1 概述114.2轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式及選擇114.3 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理125 轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)計(jì)算145.1 從動(dòng)橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算145.2 在最大側(cè)向力(側(cè)滑)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算165.3 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力175.4 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算185.5轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的計(jì)算215.6轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)215.7轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算246經(jīng)濟(jì)性分析277 結(jié) 論28參考文獻(xiàn)29致 謝30主要符號(hào)汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷,N汽車制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)輪胎與路面的附著系數(shù)車輪(包括輪毅、制動(dòng)器等)所受的重力,NB前輪輪距S前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑主銷直徑h 轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離x設(shè)計(jì)變量 外轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角,輪胎的滾動(dòng)半徑W 前軸彎曲截面系數(shù)滿載時(shí)車廂分配給前橋的垂向總載荷1 緒論1.1 輕型載重汽車轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)意義汽車是現(xiàn)代交通工具中用得最多,最普遍,也是最方便的交通運(yùn)輸工具。汽車轉(zhuǎn)向系是汽車上的一個(gè)重要系統(tǒng),它是汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的裝置。汽車的轉(zhuǎn)向性能直接影響汽車的行駛安全性。隨著公路業(yè)的迅速發(fā)展和車流密度的日益增大,人們對(duì)安全性、可靠性要求越來(lái)越高,為保證人身和車輛的安全,必須為汽車配備十分可靠的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為輕型載重汽車轉(zhuǎn)向橋總成設(shè)計(jì)。通過查閱相關(guān)的資料,運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí),確定載重量為三頓的轉(zhuǎn)向橋總成設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使其達(dá)到以下要求:l 具有足夠的強(qiáng)度,以保證可靠地承受車輪與車架之間的作用力。l 保證真確的車輪定位,使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定,操作輕便并減輕輪胎的磨損。從動(dòng)橋要有足夠的剛度,以使車輪定位參數(shù)保持不變。l 轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷、轉(zhuǎn)向節(jié)與前粱之間的摩擦力應(yīng)盡可能的小,以保證轉(zhuǎn)向操作的輕便性,并有足夠的耐磨性。l 轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)盡可能的小,以保證汽車的正常、穩(wěn)定行駛。l 從動(dòng)橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能的小,以減輕非懸掛質(zhì)量,提高汽車行駛平順性。1.2 前橋和轉(zhuǎn)向系組成和設(shè)計(jì)步驟前橋通過懸架與車架(或承載式車身)相聯(lián),兩側(cè)安裝著從動(dòng)午輪,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。從動(dòng)橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。從動(dòng)橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同,也可分為非斷開式與斷開式兩種。從動(dòng)橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同可分為非斷開式與斷開式兩種。由于要求價(jià)廉,所以多采用非斷開式前橋。非斷開式的前橋主要有前梁,轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷組成。1.2.1從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式1、非斷開式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋2、合縱臂式后支持橋一般多采用非斷開式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋。1.2.2 從動(dòng)橋設(shè)計(jì)1、轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋主要零件尺寸的確定,前梁,工字型斷面,可采用常規(guī)設(shè)計(jì),也可采用計(jì)算機(jī)程序可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)。2、零件工作應(yīng)力的計(jì)算(1)在制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算(2)在最大側(cè)壓力工況下的應(yīng)力計(jì)算(3)轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算(4)主銷和轉(zhuǎn)向襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算(5)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承和止推墊片的計(jì)算1.2.3 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)1、轉(zhuǎn)向器方案分析2、轉(zhuǎn)向器主要性能參數(shù)設(shè)計(jì)3、轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)2 概述2.1 前橋簡(jiǎn)介從動(dòng)橋即非驅(qū)動(dòng)橋,又稱從動(dòng)車橋。它通過懸架與車架(或承載式車身)相聯(lián),兩側(cè)安裝著從動(dòng)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。從動(dòng)橋還要承受和傳遞制動(dòng)力矩。根據(jù)從動(dòng)車輪能否轉(zhuǎn)向,從動(dòng)橋分為轉(zhuǎn)向橋與非轉(zhuǎn)向橋。一般汽車多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。為提高操縱穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性,有些轎車采用全四輪轉(zhuǎn)向。多軸汽車除前輪轉(zhuǎn)向外,根據(jù)對(duì)機(jī)動(dòng)性的要求,有時(shí)采用兩根以上的轉(zhuǎn)向橋直至全輪轉(zhuǎn)向。 一般載貨汽車采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)后橋驅(qū)動(dòng)的布置形式,故其前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向從動(dòng)橋。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前橋驅(qū)動(dòng),越野汽車均為全輪驅(qū)動(dòng),故它們的前橋既是轉(zhuǎn)向橋又是驅(qū)動(dòng)橋,稱為轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。 從動(dòng)橋按與其匹配的懸架結(jié)構(gòu)的不同,也可分為非斷開式與斷開式兩種。與非獨(dú)立懸架相匹配的非斷開式從動(dòng)橋是一根支承于左、右從動(dòng)車輪上的剛性整體橫梁,當(dāng)又是轉(zhuǎn)向橋時(shí),則其兩端經(jīng)轉(zhuǎn)向主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)相聯(lián)。斷開式從動(dòng)橋與獨(dú)立懸架相匹配。非斷開式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋主要由前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)及轉(zhuǎn)向主銷組成。轉(zhuǎn)向節(jié)利用主銷與前梁鉸接并經(jīng)一對(duì)輪轂軸承支承著車輪的輪轂,以達(dá)到車輪轉(zhuǎn)向的目的。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。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(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)的銷孔內(nèi)壓入帶有潤(rùn)滑油槽的青銅襯套以減小磨損。為使轉(zhuǎn)向輕便,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。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(dòng)。2.2 前橋各參數(shù)對(duì)汽車穩(wěn)定性的作用與影響為了保持汽車直線行駛的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性及汽車轉(zhuǎn)向后使前輪具有自動(dòng)回正的性能,轉(zhuǎn)向橋的主銷在汽車的縱向和橫向平而內(nèi)都有一定傾角。在縱向平面內(nèi),主銷上部向后傾斜一個(gè)角,稱為主銷后傾角。在橫向平面內(nèi),主銷上部向內(nèi)傾斜一個(gè)角,稱為主銷內(nèi)傾角。主銷后傾使主銷軸線與路面的交點(diǎn)位于輪胎接地中心之前,該距離稱為后傾拖距。當(dāng)直線行駛的汽車的轉(zhuǎn)向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉(zhuǎn)時(shí),汽車就偏離直線行駛而有所轉(zhuǎn)向,這時(shí)引起的離心力使路面對(duì)車輪作用著一阻礙其側(cè)滑的側(cè)向反力,使車輪產(chǎn)生繞主銷旋轉(zhuǎn)的回正力矩,從而保證了汽車具有較好的直線行駛穩(wěn)定性。此力矩稱穩(wěn)定力矩。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)致方向盤沉重。后傾角通常在以內(nèi)?,F(xiàn)代轎車采用低壓寬斷面斜交輪胎,具有較大的彈性回正力矩,故主銷后傾角就可以減小到接近于零,甚至為負(fù)值。但在采用子午線輪胎時(shí),由于輪胎的拖距較小,則需選用較大的后傾角。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)也可減小轉(zhuǎn)向輪傳到方向盤上的沖擊力。主銷內(nèi)傾使前輪轉(zhuǎn)向時(shí)不僅有繞主銷的轉(zhuǎn)動(dòng),而且伴隨有車輪軸及前橫梁向上的移動(dòng),而當(dāng)松開方向盤時(shí),所儲(chǔ)存的上升位能使轉(zhuǎn)向輪自動(dòng)回正,保證汽車作直線行駛。內(nèi)傾角一般為;主銷偏移距一股為3040mm。輕型客車、輕型貨車及裝有動(dòng)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(dòng)回正性能。但內(nèi)傾角也不宜過大,即主銷偏移距不宜過小,否則在轉(zhuǎn)向過程中車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)時(shí),隨著滾動(dòng)將伴隨著沿路面的滑動(dòng),從而增加輪胎與路面間的摩擦阻力,使轉(zhuǎn)向變得很沉重。為了克服因左、右前輪制動(dòng)力不等而導(dǎo)致汽車制動(dòng)時(shí)跑偏,近年來(lái)出現(xiàn)主銷偏移距為負(fù)值的汽車。前輪定位除上述主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角外,還有車輪外傾角及前束,共4項(xiàng)參數(shù)。車輪外傾指轉(zhuǎn)向輪在安裝時(shí),其輪胎中心平面不是垂直于地面,而是向外傾斜一個(gè)角度 ,稱為車輪外傾角。此角約為,一般為左右。它可以避免汽車重載時(shí)車輪產(chǎn)生負(fù)外傾即內(nèi)傾,同時(shí)也與拱形路而相適應(yīng)。由于車輪外傾使輪胎接地點(diǎn)向內(nèi)縮,縮小了主銷偏移距,從而使轉(zhuǎn)向輕便并改善了制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。前束的作用是為了消除汽車在行駛中因車輪外傾導(dǎo)致的車輪前端向外張開的不利影響(具有外傾角的車輪在滾動(dòng)時(shí)猶如滾錐,因此當(dāng)汽車向前行駛時(shí),左右兩前輪的前端會(huì)向外張開),為此在車輪安裝時(shí),可使汽車兩前輪的中心平面不平行,且左右輪前面輪緣間的距離A小于后面輪緣間的距離B,以使車輪在每一瞬時(shí)的滾動(dòng)方向是向著正前方。前束即(B-A),一般汽車約為35mm,可通過改變轉(zhuǎn)向橫拉桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整。設(shè)定前束的名義值時(shí),應(yīng)考慮轉(zhuǎn)向梯形中的彈性和間隙等因素。在汽車的設(shè)計(jì)、制造、裝配調(diào)整和使用中必須注意防止可能引起的轉(zhuǎn)向車輪的擺振,它是指汽車行駛時(shí)轉(zhuǎn)向輪繞主銷不斷擺動(dòng)的現(xiàn)象,它將破壞汽車的正常行駛。轉(zhuǎn)向車輪的擺振有自激振動(dòng)與受迫振動(dòng)兩種類型。前者是由于輪胎側(cè)向變形中的遲滯特性的影響,使系統(tǒng)在一個(gè)振動(dòng)周期中路面作用于輪胎的力對(duì)系統(tǒng)作正功,即外界對(duì)系統(tǒng)輸入能量。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(dòng)直至能量達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)。這時(shí)系統(tǒng)將在某一振幅下持續(xù)振動(dòng),形成擺振。其振動(dòng)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,且會(huì)在較寬的車速范圍內(nèi)發(fā)生。通常在低速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于自攝振動(dòng)型。當(dāng)轉(zhuǎn)向車輪及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)受到周期性擾動(dòng)的激勵(lì),例如車輪失衡、端面跳動(dòng)、輪胎的幾何和機(jī)械特性不均勻以及運(yùn)動(dòng)學(xué)上的干涉等,在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)下都會(huì)構(gòu)成周期性的擾動(dòng)。在擾動(dòng)力周期性的持續(xù)作用下,便會(huì)發(fā)生受迫振動(dòng)。當(dāng)擾動(dòng)的激勵(lì)頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí)便發(fā)生共振。其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)向輪擺振頻率與車輪轉(zhuǎn)速一致,而且一般都有明顯的共振車速,共振范圍較窄(35km/h)。通常在高速行駛時(shí)發(fā)生的擺振往往屬于受迫振動(dòng)型。轉(zhuǎn)向輪擺振的發(fā)生原因及影響因素復(fù)雜,既有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因和制造方面的因素如車輪失衡、輪胎的機(jī)械特性、系統(tǒng)的剛度與阻尼、轉(zhuǎn)向輪的定位角以及陀螺效應(yīng)的強(qiáng)弱等;又有裝配調(diào)整方面的影響,如前橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)間的間隙(影響系統(tǒng)的剛度)和摩擦系數(shù)(影響阻尼)等。合理地選擇這些有關(guān)參數(shù)、優(yōu)化它們之間的匹配,精心地制造和裝配調(diào)整,就能有效地控制前輪擺振的發(fā)生。在設(shè)計(jì)中提高轉(zhuǎn)向器總成與轉(zhuǎn)向拉桿系統(tǒng)的剛度及懸架的縱向剛度,提高輪胎的側(cè)向剛度,在轉(zhuǎn)向拉桿系中設(shè)置橫向減震器以增加阻尼等,都是控制前輪擺振發(fā)生的一些有效措施。 3 從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)形式3.1 總述各種車型的非斷開式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)型式基本相同,如圖11所示。圖16-1 汽車轉(zhuǎn)向橋 1-制動(dòng)鼓;2-輪轂;3、4-輪轂軸承;5-轉(zhuǎn)向節(jié);6-油封;7-襯套;8-調(diào)整墊片;9-轉(zhuǎn)向節(jié)臂;10-主銷;11-滾子推力軸承;12-前軸 作為主要零件的前梁是用中碳鋼或中碳合金鋼的,其兩端各有一呈拳形的加粗部分為安裝主銷的前梁拳部;為提高其抗彎強(qiáng)度,其較長(zhǎng)的中間部分采用工字形斷面并相對(duì)兩端向下偏移一定距離,以降低發(fā)動(dòng)機(jī)從而降低傳動(dòng)系的安裝位置以及傳動(dòng)軸萬(wàn)向節(jié)的夾角。為提高其抗扭強(qiáng)度,兩端與拳部相接的部分采用方形斷面,而靠近兩端使拳部與中間部分相聯(lián)接的向下彎曲部分則采用兩種斷面逐漸過渡的形狀。中間部分的兩側(cè)還要鍛造出鋼板彈簧支座的加寬文承面。有的汽車的轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的前梁采用組合式結(jié)構(gòu),即由其采用無(wú)縫鋼管的中間部分與采用模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種組合式前梁適于批量不太大的生產(chǎn)并可省去大型緞造設(shè)備。轉(zhuǎn)向節(jié)多用中碳合金鋼模級(jí)成整體式結(jié)構(gòu)。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。主銷的幾種結(jié)構(gòu)型式如下圖所示,其中比較常用的是(a),(b)兩種。 (a) (b) (c) (d)圖3-1主銷結(jié)構(gòu)形式(a)圓柱實(shí)心型 (b) 圓柱空心型 (c) 上,下端為直徑不等的圓柱,中間為錐體的主銷 (d)下部圓柱比上部細(xì)的主銷 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(dòng)軸承,例如推力球軸承、推力圓錐滾子軸承或圓錐波子軸承等。也有采用青銅止推墊片的。主銷上、下軸承承受較大的徑向力,多采用滑動(dòng)軸承,也有采用滾針軸承的結(jié)構(gòu)。后者的效率高,轉(zhuǎn)向阻力小,且可延長(zhǎng)使用壽命。3.2 輕型載重汽車的從動(dòng)橋本設(shè)計(jì)為輕型載重汽車轉(zhuǎn)向前橋,因此應(yīng)該本著耐用經(jīng)濟(jì)的思想進(jìn)行方案的選擇,為了降低生產(chǎn)成本,又在結(jié)構(gòu)上滿足要求的情況下應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)向前橋有斷開式和非斷開式兩種。斷開式前橋與獨(dú)立懸架相配合,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但性能比較好,多用于轎車等以載人為主的高級(jí)車輛。非斷開式又稱整體式,它與非獨(dú)立懸架配合。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,承載能力大,這種形式再現(xiàn)在汽車上得到廣泛應(yīng)用。因此本次設(shè)計(jì)就采用了非斷開式從動(dòng)橋。轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的主要零件有前梁,轉(zhuǎn)向節(jié),主銷,注銷上下軸承及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套,轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承。主銷采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的實(shí)心的圓柱形如上圖a所示。另外為了保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車輪能繞一個(gè)轉(zhuǎn)向瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心,在不同的圓周上作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng),本次設(shè)計(jì)有進(jìn)行了轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本方案轉(zhuǎn)向梯形布置在前軸之后,進(jìn)行梯形的最佳參數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算。4 轉(zhuǎn)向系的結(jié)構(gòu)形式4.1 概述 汽車在行駛過程中,經(jīng)常需要改變方向。就輪式汽車而言,改變行駛方向的方法是,駕駛員通過一套專設(shè)的機(jī)構(gòu),使汽車的轉(zhuǎn)向橋上的車輪相對(duì)于汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)一定角度。此時(shí)路面作用于轉(zhuǎn)向輪上的向后的反力就有了垂直與車輪的分量并成為汽車作曲線運(yùn)動(dòng)的向心力。在汽車直線行駛時(shí),往往轉(zhuǎn)向輪也會(huì)受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用,自動(dòng)偏轉(zhuǎn)而干擾行駛方向。此時(shí),駕駛員也可以利用這一套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反的方向偏轉(zhuǎn),從而使汽車恢復(fù)原來(lái)的行駛方向。這一套用來(lái)改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)即稱作汽車的轉(zhuǎn)向系。 轉(zhuǎn)向系可按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類。在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)中,常用機(jī)械式轉(zhuǎn)向系。機(jī)械式轉(zhuǎn)向系依靠駕駛員的手力轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤,經(jīng)過轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。有些汽車裝有防傷機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向減振裝置。還有一些汽車的專門裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),并借助此機(jī)構(gòu)來(lái)減輕駕駛員的手力,以降低駕駛員的勞累程度。對(duì)轉(zhuǎn)向系的主要要求有:1、操縱輕便。轉(zhuǎn)向時(shí)加在方向盤上的力對(duì)轎車不超過200N,對(duì)中型貨車不超過360N,對(duì)中型貨車不超過450N,方向盤的回轉(zhuǎn)圈數(shù)要少。2、工作安全可靠。3、在轉(zhuǎn)向后,方向盤有自動(dòng)回正能力,能保持汽車有穩(wěn)定的直線行駛能力。4、在前輪受到?jīng)_擊時(shí),轉(zhuǎn)向系傳遞反向沖擊到方向盤上要小。5、應(yīng)盡量減小轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接處的間隙,間隙應(yīng)能自動(dòng)補(bǔ)償即調(diào)整,除了設(shè)計(jì)應(yīng)正確的選擇導(dǎo)向輪的定位角外,轉(zhuǎn)向盤在中間式的自由行程應(yīng)當(dāng)保證直線行駛的穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向盤相對(duì)導(dǎo)向輪偏轉(zhuǎn)角的靈敏度。4.2轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式及選擇1、類型 根據(jù)轉(zhuǎn)向器所用傳動(dòng)副的不同,轉(zhuǎn)向器有多種。常見的有循環(huán)球式球面蝸桿蝸輪式、蝸桿曲柄銷式和齒輪齒條式等。轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)形式,決定了其效率特性以及對(duì)角傳動(dòng)比變化特性的要求。選用那種效率特性的轉(zhuǎn)向器應(yīng)有汽車用途來(lái)決定,并和轉(zhuǎn)向系方案有關(guān)。經(jīng)常行駛在好路面上的轎車和市內(nèi)用客車,可以采用正效率較高的、可逆程度大的轉(zhuǎn)向器。2、特點(diǎn)效率高、工作可靠、平穩(wěn),蝸桿和螺母上的螺旋槽在淬火后經(jīng)過磨削加工,所以耐磨且壽命較長(zhǎng)。齒扇和齒條嚙合間隙的調(diào)整工作容易進(jìn)行。和其它形式轉(zhuǎn)向器比較,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)主要零件加工精度要求較高。 蝸桿曲柄銷式轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比的變化特性和嚙合間隙特性變化受限制,不能完全滿足設(shè)計(jì)者的意圖。 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此制造容易,成本低,正、逆效率都高。為了防止和緩和反向沖擊傳給方向盤,必須選擇較大的傳動(dòng)比,或裝有吸振裝置的減振器。4.3 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及工作原理 循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級(jí)傳動(dòng)副。第一級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副,第二級(jí)是齒條齒扇傳動(dòng)副。 轉(zhuǎn)向螺桿的軸頸支撐在兩個(gè)圓錐滾子軸承上。軸承緊度可用調(diào)整墊片調(diào)整。轉(zhuǎn)向螺母的下平面上加工成齒條,與齒扇軸內(nèi)的齒扇部分相嚙合。通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿時(shí),轉(zhuǎn)向螺母不轉(zhuǎn)動(dòng),只能軸向移動(dòng),并驅(qū)使齒扇軸轉(zhuǎn)動(dòng)。為了減小轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦,其間裝有小鋼球以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面輪廓的螺旋管狀通道。轉(zhuǎn)向螺母外有兩根導(dǎo)管,兩端分別插入螺母的一對(duì)通孔。導(dǎo)管內(nèi)裝滿了鋼球。兩根導(dǎo)管和螺母內(nèi)的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨(dú)立的封閉的鋼球流道。轉(zhuǎn)向器工作是兩列鋼球只是在各自封閉的流道內(nèi)循環(huán),而不脫出。轉(zhuǎn)向螺母上的齒條式傾斜的,因此與之嚙合的齒應(yīng)當(dāng)是分度圓上的齒厚沿齒扇軸線按線性關(guān)系變化的變厚齒扇。因?yàn)檠h(huán)球轉(zhuǎn)向器的正傳動(dòng)效率很高,操作輕便,使用壽命長(zhǎng)。經(jīng)常用于各種汽車。綜上最后本次設(shè)計(jì)選定循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。5 轉(zhuǎn)向橋的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 從動(dòng)橋主要零件工作應(yīng)力的計(jì)算主要是計(jì)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(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。繪制計(jì)算用簡(jiǎn)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)。如下所示:圖 5-1-1轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的受力分析簡(jiǎn)圖1-制動(dòng)工況下的彎矩圖 2-側(cè)滑工況下的彎矩圖制動(dòng)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算:制動(dòng)時(shí)前輪承受的制動(dòng)力和垂直力傳給前梁,使前梁承受彎矩和轉(zhuǎn)矩??紤]到制動(dòng)時(shí)汽車質(zhì)量向前,轉(zhuǎn)向橋轉(zhuǎn)移,則前輪所承受的地面垂直反力為: (5-1) 式中:汽車滿載靜止于水平路面時(shí)前橋給地面的載荷,N;汽車制動(dòng)時(shí)對(duì)前橋的質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù),對(duì)轎車和載貨汽車的前橋可取1.5;質(zhì)量分配給前橋35%;=0.3588551.5=6641.25前輪所承受的制動(dòng)力 式中:輪胎與路面的附著系數(shù)取為0.6;=6641.250.6=3984.75 N由于和對(duì)前梁引起的垂向彎矩和水平方向的彎矩在兩鋼板彈簧座之間達(dá)最大值,分別為: Nmm (5-2) Nmm (5-3)式中:取=285 mm車輪(包括輪毅、制動(dòng)器等)所受的重力,N;取=980N;B前輪輪距取B=1650 mm;S前梁上兩鋼板彈簧座中心間的距離取為550 mm則 =2179581.25 Nmm=1534128.75 Nmm制動(dòng)力還使前梁在主銷孔至鋼板彈簧座之間承受轉(zhuǎn)矩T:T= Nmm式中:輪胎的滾動(dòng)半徑取為373.425 mm則有 T=3984.75373.425=1488005.269 Nmm前梁在鋼板彈簧座附近危險(xiǎn)斷面處的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)(單位均為MPa)分別為: (5-4) (5-5)式中: W 前軸彎曲截面系數(shù),W=。前梁應(yīng)力的許用值為=300500 MPa,當(dāng)取D=68 mm ,d=58 mm時(shí),W=11714.2=2643533.9 Nmm =225.67=300MPa故D=68 mm ,d=58 mm滿足使用條件。5.2 在最大側(cè)向力(側(cè)滑)工況下的前梁應(yīng)力計(jì)算當(dāng)汽車承受最大側(cè)向力時(shí)無(wú)縱向力作用,左、右前輪承受的地面垂向反力和 與側(cè)向反力,各不相等,前輪的地面反力(單位都為N)分別為: 式中:汽車質(zhì)心高度取為840 mm;車輪與地面附著系數(shù)取為0.3;此時(shí),向右作用。則有: 側(cè)滑時(shí)左、右鋼板彈簧對(duì)前梁的垂直作用力為: 式中: 滿載時(shí)車廂分配給前橋的垂向總載荷 板簧座上表面離地高度 取400mm=12399.8=12142.2N; 則有 5.3 轉(zhuǎn)向節(jié)在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力如圖5-3-1所示,轉(zhuǎn)向節(jié)的危險(xiǎn)斷面在軸徑為的輪軸根部即III-III剖面處。 圖5-3-1 轉(zhuǎn)向節(jié),主銷及轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的計(jì)算用圖一、在制動(dòng)工況下IIIIII剖面處的軸徑僅受垂向彎矩和水平方向的彎矩而不受轉(zhuǎn)矩,因制動(dòng)力矩不經(jīng)轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸傳遞而直接由制動(dòng)底板傳給在轉(zhuǎn)向節(jié)上的安裝平面。這時(shí)的,及IIIIII剖面處的合成彎矩應(yīng)力(MPa)為: (5-6) (5-7) = (5-8)式中:轉(zhuǎn)向節(jié)的輪軸根部軸徑取為50mm,=30 mm,=550 MPa,則 =22.7Mpa550Mpa轉(zhuǎn)向節(jié)采用30Cr,40Cr等中碳合金鋼制造,心部硬度HRC241285,高頻淬火后表面硬度HRC5765,硬化層深1.52.0mm。輪軸根部的圓角液壓處理。二、在側(cè)滑工況下在側(cè)滑時(shí)左、右轉(zhuǎn)向節(jié)在危險(xiǎn)斷面IIIIII處的彎矩是不等的,可分別按下式求得: 因此左右轉(zhuǎn)向節(jié)都符合要求。5.4 主銷與轉(zhuǎn)向節(jié)襯套在制動(dòng)和側(cè)滑工況下的應(yīng)力計(jì)算在制動(dòng)和側(cè)滑工況下,在轉(zhuǎn)向節(jié)上、下襯套的中心,即與輪軸中心線相距分別為c,d的兩點(diǎn)處,在側(cè)向平面(圖5-3-1(c)和縱向平面(圖5-3-1(d)內(nèi),對(duì)主銷作用有垂直其軸線方向的力。一、在制動(dòng)工況下 地面對(duì)前輪的垂向支承反力所引起的力矩,由位于通過主銷軸線的側(cè)向平面內(nèi)并在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處垂直地作用于主銷的力所形成的力偶矩(c+d)所平衡(見圖5-3-1(b),故有 N 式中取95,c取57,d取62 mm;制動(dòng)力矩由位于縱向平面內(nèi)并作用于主銷的力所形成的力偶(c+d)所平衡(見圖5-3-1(c)。故有而作用于主銷的制動(dòng)力,則由在轉(zhuǎn)向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力,平衡(見圖5-3-1(c),且有:N由轉(zhuǎn)向橋的俯視圖(圖5-3-1(d)的下圖)可知,制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向橫拉桿的作用力N為:N=力N位于側(cè)向平面內(nèi)且與輪軸中心線的垂直距離為(取為80 mm)如將N的著力點(diǎn)移至主銷中心線與輪鈾中心線的交點(diǎn)處則需對(duì)主銷作用一側(cè)向力矩N (見圖42(b)。力矩N由位于側(cè)向平面內(nèi)并作用于主銷的力偶矩所平(c+d)衡,故有而力N則內(nèi)存整向節(jié)上下襯套中點(diǎn)處作用于主銷的力,所平衡,且有:=由圖5-3-2(b)可知,在轉(zhuǎn)向節(jié)上襯套的中點(diǎn)作用于主銷的合力和下襯套的中心作用于主銷的合力分別為: (5-9) = =11912.88N (5-10)=16878.59N由上兩式可見,在汽車制動(dòng)時(shí),主銷的最大載荷發(fā)生在轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套的中點(diǎn)處,其值為=16878.59N二、在側(cè)滑工況下 僅有在側(cè)向平面內(nèi)起作用的力和力矩,且作用于左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷的力是不相等的,它們可分別按下式求得: 取中最大的作為主銷的計(jì)算載荷N,計(jì)算主銷在前梁拳部下端面應(yīng)力和剪切應(yīng)力: MPa ; (5-11) MPa; (5-12)式中:主銷直徑取為32 mm; h 轉(zhuǎn)向節(jié)下襯套中點(diǎn)至前梁拳部下端面的距離,見圖52(a),取h=28mm; ; ;其中=500MPa;=100MPa。主銷采用20cr,20CrNi,20crMnTi等低碳合金鋼制造,滲碳淬火,滲碳層深1.01.5mm,HRC5662。轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的擠壓應(yīng)力為:式中:襯套長(zhǎng)為30mm。在靜載荷下,上式的計(jì)算載荷取 N 。5.5轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承的計(jì)算對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承,取汽車以等速40kmh,沿半徑R50m的圓周行駛的工況作為計(jì)算工況。如果汽車向右轉(zhuǎn)彎,外輪即左前左輪的地面垂向反力增大。,將上述計(jì)算工況的有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式,并沒0.5,則有:,可近似地認(rèn)為推力軸承的軸向載荷等于上述前外輪的地面垂向外力,即:N。鑒于轉(zhuǎn)向節(jié)推力軸承在工作中的相對(duì)轉(zhuǎn)角不大及軸承滾輪使圓周破壞帶來(lái)的危險(xiǎn)性,軸承的選擇按其靜承載容量進(jìn)行,且取當(dāng)量靜載荷 ,故此推力軸承滿足要求。5.6轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)用來(lái)保證汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車輪能繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心,在不同的圓周上做無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng)。設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形的主要任務(wù)之一是確定轉(zhuǎn)向梯型的最佳參數(shù)和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開式兩種。一般轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)布置在前軸之后,但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)位置很低或前軸驅(qū)動(dòng)時(shí),也有位于前軸之前的。 兩軸汽車轉(zhuǎn)向時(shí),若忽略輪胎側(cè)偏影響,兩轉(zhuǎn)向前軸的延長(zhǎng)線應(yīng)交于后軸延長(zhǎng)線。設(shè),分別是外內(nèi)轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角,k為兩主銷中心線延長(zhǎng)線到地面交點(diǎn)之間的距離,則梯形機(jī)構(gòu)應(yīng)保證內(nèi)外轉(zhuǎn)向車輪的轉(zhuǎn)角有如下關(guān)系:ctg,若自變角為則因變角的期望值為:,現(xiàn)有轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)僅能滿足上式要求。如下圖所示,在圖上作輔助虛線,利用余弦定理可推得轉(zhuǎn)向梯形所繪出的實(shí)際因變角為:其中 m梯形臂長(zhǎng) 梯形底角圖5-6-1汽車瞬時(shí)轉(zhuǎn)向圖應(yīng)使設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向梯形所繪出的實(shí)際因變角盡可能接近理論上的期望值。其偏差最常使用的中間位置附近小轉(zhuǎn)角范圍應(yīng)盡可能小,以減小高速行駛時(shí)輪胎的磨損。而在不經(jīng)常使用且車速較慢的最大轉(zhuǎn)角時(shí)可適當(dāng)放寬要求,因此在加入加權(quán)因子構(gòu)成評(píng)價(jià)優(yōu)略的目標(biāo)函數(shù)f(x)為: f(x)=將上式代得:f(x)=其中 x設(shè)計(jì)變量 x= 外轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角,又上圖可得:=其中 汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑為6.5m, a主銷偏移距為55mm, K=1650mm L=3600mm = 考慮到此時(shí)使用工況下轉(zhuǎn)角小于,且100以內(nèi)的小轉(zhuǎn)角使用的更加頻繁,因此?。寒?dāng) 建立約束條件時(shí)應(yīng)考慮到:設(shè)計(jì)變量m及過小時(shí),會(huì)使橫拉桿上的轉(zhuǎn)向力過大;當(dāng)m過大時(shí),將使梯形布置困難,故對(duì)m的上、下限及對(duì)的下限應(yīng)設(shè)置約束條件。因越大,梯形越接近矩形f(x)值就越大,而優(yōu)化過程是求f(x)的極小值,故可不必對(duì)的上限加以限制。綜上所述,各設(shè)計(jì)變量的取值范圍構(gòu)成的約束條件為:m- 梯形臂長(zhǎng)度m設(shè)計(jì)時(shí)常取在0.11K,0.15K梯形底角此外,由機(jī)械原理得知,四連桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角不宜過小,通常取。如上圖所示,轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)在汽車向右轉(zhuǎn)彎至極限位置時(shí)達(dá)到最小值,故只考慮右轉(zhuǎn)彎時(shí)即可。利用該圖所作的輔助虛線及余弦定理,可推出最小傳動(dòng)角約束條件為 ,式中,為最小傳動(dòng)角。由上述數(shù)學(xué)模型可知,轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題是一個(gè)小型的約束非線性規(guī)劃問題,可用復(fù)合形法來(lái)求解。5.7轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算1、球頭銷 球頭銷常由于球面部分磨損而損壞,為此用下式驗(yàn)算接觸應(yīng)力式中,F(xiàn)為作用在球頭上的力;A為在通過球心垂直于F力方向的平面內(nèi),球面承載部分的投影面積。許用接觸應(yīng)力為2530。設(shè)計(jì)初期,球頭直徑d可根據(jù)表7-4中推薦的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。表5-7-1 球頭直徑 球頭直徑 mm 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷 N 球頭直徑 mm 轉(zhuǎn)向輪負(fù)荷 N 20 22 25 27 30 到6000 6000-9000 9000-12500 12500-16000 16000-24000 35 40 45 50 24000-34000 34000-49000 49000-70000 70000100000球頭銷用合金結(jié)構(gòu)鋼12CrNiB、15CrMo、20CrNi或液體碳氮共滲鋼35Cr、35CrNi制造。2、轉(zhuǎn)向拉桿拉桿應(yīng)有較小的質(zhì)量和足夠的剛度。拉桿的形狀應(yīng)符合布置要求,有時(shí)不得不做成彎的,這就減小了縱向剛度。拉桿應(yīng)用材料力學(xué)中有關(guān)壓桿穩(wěn)定性計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算。穩(wěn)定性安全系數(shù)不小于1.52.5。拉桿用20、30或40鋼無(wú)縫鋼管制成。3、轉(zhuǎn)向搖臂在球頭銷上作用的力F,對(duì)轉(zhuǎn)向搖臂構(gòu)成彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩的聯(lián)合作用。危險(xiǎn)斷面在搖臂根部,應(yīng)按第三強(qiáng)度理論驗(yàn)算其強(qiáng)度式中,、為危險(xiǎn)斷面的抗彎截面系數(shù)和抗扭轉(zhuǎn)截面系數(shù);尺寸d、e見圖5-7-1。圖5-7-1 轉(zhuǎn)向搖臂受力圖要求 式中,為材料的屈服點(diǎn);n為安全系數(shù),取n=1.72.4。轉(zhuǎn)向搖臂與轉(zhuǎn)向搖臂軸經(jīng)花鍵連接,因此要求驗(yàn)算花鍵的擠壓應(yīng)力和切應(yīng)力。6經(jīng)濟(jì)性分析隨著與國(guó)際接軌的腳步不斷加快,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇,人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。本課題是以EQ1060輕型載重汽車的轉(zhuǎn)向橋?yàn)樵O(shè)計(jì)對(duì)象,通過對(duì)其前橋,轉(zhuǎn)向節(jié),主銷等進(jìn)行設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核。汽車的轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋的前梁可采用組合式結(jié)構(gòu),即由其采用無(wú)縫鋼管的中間部分與采用模鍛成形的兩端拳形部分組焊而成。這種組合式前梁適于批量不太大的生產(chǎn)并可省去大型緞造設(shè)備。但不能滿足強(qiáng)度要求,故不用。而采用整體式工字鋼形式,這種形式結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單,強(qiáng)度也能滿足要求。價(jià)格也不會(huì)太高。轉(zhuǎn)向節(jié)多用中碳合金鋼模級(jí)成整體式結(jié)構(gòu)。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。而本車設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)向節(jié)尺寸不大而不采用焊接形式,而是整體式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)采用鍛造的加工方式,造價(jià)也不高還可滿足設(shè)計(jì)要求。由于轉(zhuǎn)向橋總成較復(fù)雜,主要選擇上述兩個(gè)主要零件進(jìn)行了分析。7 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)參考汽車的轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋和轉(zhuǎn)向器多種結(jié)構(gòu)形式而確定輕型載重轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋及轉(zhuǎn)向器的方案:主銷采用實(shí)心圓柱形,前軸為整體式的結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)向器采用循環(huán)球式。 車輛在制動(dòng)和側(cè)滑情況下,出現(xiàn)重量前移的現(xiàn)象,此時(shí)轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋受力最大。因此本次設(shè)計(jì)在制動(dòng)和側(cè)滑兩中工況下對(duì)前軸,轉(zhuǎn)向節(jié)主銷,轉(zhuǎn)向節(jié)襯套,轉(zhuǎn)向推力軸承進(jìn)行應(yīng)力校核。 前軸校核:前兩鋼板彈簧座附近斷面處的應(yīng)力最大,在此處校核其彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小。主銷:在汽車制動(dòng)時(shí)它的最大載荷發(fā)生在下轉(zhuǎn)向節(jié)襯套的中點(diǎn),對(duì)其進(jìn)行校核。轉(zhuǎn)向節(jié)襯套進(jìn)行擠壓應(yīng)力校核。推力軸承進(jìn)行最大當(dāng)量載荷校核。轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計(jì)保證了汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)所有車輪能繞一個(gè)瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心,車輪在圓周上作無(wú)滑動(dòng)的純滾動(dòng).也可以編程對(duì)其優(yōu)化設(shè)計(jì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說在某種程度上是一種嘗試,通過查閱大量的有關(guān)汽車前橋及汽車構(gòu)造等資料后,使我學(xué)到了很多有關(guān)汽車轉(zhuǎn)向橋的相關(guān)知識(shí),這對(duì)我設(shè)計(jì)的課題起到了十分重要的作用,當(dāng)然,此次設(shè)計(jì)并不能稱得上是最完美的作品,但至少能在某種程度上緩解或克服汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)出現(xiàn)的一些問題。同時(shí),畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)情況的一次檢驗(yàn),使我受益匪淺。參考文獻(xiàn)1 劉惟信.汽車設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社,20002 王望予.汽車設(shè)計(jì)(第三版). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000 3 陳家瑞.汽車構(gòu)造(下冊(cè)). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20054 余志生.汽車?yán)碚?第三版) 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000 5 張洪欣.汽車設(shè)計(jì)(第二版). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996 6 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1999 7 自動(dòng)車技術(shù)協(xié)會(huì)日.小林明.汽車工程手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996 8 劉鴻文.材料力學(xué). 北京:高等教育出版社,19919 祖業(yè)發(fā).工程制圖.重慶:重慶大學(xué)出版社,2001 10 浙江交通學(xué)校.汽車構(gòu)造教學(xué)圖冊(cè).人民交通出版社,198611 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(3、4卷)北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991 12 陳軍.汽車拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向梯形優(yōu)化設(shè)計(jì).西北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000年,第7期,N0.1813 陳思忠.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車, 2000年,第8期,N0.3214 安徽飛彩有限公司.農(nóng)用運(yùn)輸車的發(fā)展趨勢(shì),2001年第3期,N0.1215 張武農(nóng).我國(guó)汽車工業(yè)創(chuàng)新的策略研究,2001年,第6期,N0.916 錢振為.汽車工業(yè)研究,2001年,第4期,N0.1717 閻蔭棠.幾何量精度設(shè)計(jì)與檢測(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996 致 謝轉(zhuǎn)眼間,近一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)就要結(jié)束了,畢業(yè)設(shè)計(jì)是專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),也是理論聯(lián)系實(shí)際,實(shí)踐性很強(qiáng)的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過這樣的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),一方面培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)與技能解決本專業(yè)范圍內(nèi)一項(xiàng)有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)制造、科研實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)管理等課題;另一方面也是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題的能力,獨(dú)立解決問題的能力,為畢業(yè)后參加工作打下良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)期間遇到了很多具體問題,通過老師和同學(xué)們的幫助,這些問題得以即使的解決。我特別要感謝史建茹老師,她給了我大量的指導(dǎo),并為我們提供了良好的實(shí)習(xí)環(huán)境,讓我學(xué)到了知識(shí),掌握了設(shè)計(jì)的方法,也獲得了實(shí)踐鍛煉的機(jī)會(huì)。在我遇到困難的時(shí)候史建茹老師總是能耐心的幫我解答,并且?guī)胰⒂^實(shí)物,了解轉(zhuǎn)向橋的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)向的工作原理,為我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了非常必要的幫助。在此對(duì)史建茹老師的幫助表示最誠(chéng)摯的謝意。進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)后,離畢業(yè)的日子也就不遠(yuǎn)了,能夠圓滿完成畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們所有畢業(yè)生的心愿,這必將成為大學(xué)時(shí)代美好的回憶,同時(shí)更能帶給我們成就感,使自己面對(duì)今后的工作時(shí)更加有信心。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的收獲是巨大的,這不僅僅是由于自己的努力,更重要的還有指導(dǎo)老師、以及同學(xué)們的幫助,在此我再次向幫助過我的人表示深深的謝意。 30
收藏