汽車(chē)前橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)副本

1、汽車(chē)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(論文)題目: HX6850前橋設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué)生姓名 專 業(yè)_ 車(chē)輛工程 學(xué) 號(hào)_ 班 級(jí)_ 2009 級(jí) 2班 指導(dǎo)教師 成 績(jī)_ 工程技術(shù)學(xué)院 2012年 6 月目 錄一、前言21、使用性能要求22、結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇32.1、從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式32.2、選擇前橋結(jié)構(gòu)型式及參數(shù)32.3、前輪定位角3二、前橋強(qiáng)度計(jì)算51、前軸強(qiáng)度計(jì)算51.1、前軸受力簡(jiǎn)圖51.2、前軸載荷計(jì)算51.3、彎矩及扭矩計(jì)算72、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算162.1、截面系數(shù)計(jì)算162.2、彎矩計(jì)算172.3、應(yīng)力計(jì)算162.4、轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核173、主銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算173.1、主銷(xiāo)作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖617

2、3.2、計(jì)算載荷183.3、彎矩計(jì)算203.4應(yīng)力計(jì)算203.5、主銷(xiāo)材料及許用應(yīng)力21三 結(jié)論21四 參考文獻(xiàn)：21一、前言前橋一般位于汽車(chē)的前部，也稱轉(zhuǎn)向橋或從動(dòng)橋。前橋是汽車(chē)上一個(gè)重要的總成件，主要包括轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向主銷(xiāo)、前梁等零部件。前橋是通過(guò)懸架與車(chē)架相連，用以承受地面與車(chē)架之間的垂直載荷外，還承受制動(dòng)力和側(cè)向力以及這些力所構(gòu)成的力矩，并保證轉(zhuǎn)向輪作正確的運(yùn)動(dòng)。車(chē)橋通過(guò)懸架與車(chē)架連接，支撐著汽車(chē)大部分重量，并將車(chē)輪的牽引力或者制動(dòng)力，以及側(cè)向力經(jīng)過(guò)懸架傳給車(chē)架。在汽車(chē)使用中，轉(zhuǎn)向橋的受力狀況比較復(fù)雜，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。為保證轉(zhuǎn)向車(chē)輪的正確定位角度，使操縱輕便并減輕輪胎的磨耗，轉(zhuǎn)向橋

3、也應(yīng)有足夠的剛度。此外，還應(yīng)盡量減輕轉(zhuǎn)向橋的重量?？傊?，由于在汽車(chē)的行駛過(guò)程中，前橋所處的工作環(huán)境惡劣，工況復(fù)雜，其承受的載荷也多為交變載荷，從而其零部件易出現(xiàn)疲勞裂紋甚至斷裂現(xiàn)象。這就要求其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗疲勞破壞的能前軸：是前橋的主要承重零部件，我公司有管式和鍛打式兩種結(jié)構(gòu)形式，但主要以鍛打式為主。  前橋承受汽車(chē)的前部重量，把汽車(chē)的前進(jìn)推力從車(chē)架傳給車(chē)輪，并與轉(zhuǎn)向裝置的有關(guān)機(jī)件作關(guān)節(jié)式聯(lián)系，實(shí)施汽車(chē)的轉(zhuǎn)向。前橋是利用它的兩端通過(guò)主銷(xiāo)與轉(zhuǎn)向節(jié)連接，用以轉(zhuǎn)向節(jié)的擺轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的方向。1、使用性能要求為使汽車(chē)在行駛中具有較好的直線行駛能力，前橋應(yīng)滿足下列要求：(

4、1) 足夠的強(qiáng)度，以保證可靠的承受車(chē)輪與車(chē)架（或承載式車(chē)身）之間的作用力。(2)正確的車(chē)輪定位，使轉(zhuǎn)向輪運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。前輪定位包括主銷(xiāo)內(nèi)傾，主銷(xiāo)后傾，前輪外傾和前輪前束。(3) 足夠的剛度，使受力后變形要小，保證主銷(xiāo)和轉(zhuǎn)向輪有正確的定位角度保持不變。(4) 轉(zhuǎn)向節(jié)與主銷(xiāo)，轉(zhuǎn)向節(jié)與前橋之間的摩擦力應(yīng)盡可能小，以保證轉(zhuǎn)向操作的輕便性，并有足夠的耐磨性。 (5) 轉(zhuǎn)向輪的擺振應(yīng)盡可能小，以保證汽車(chē)的正常，穩(wěn)定行使。(6) 前橋的質(zhì)量應(yīng)盡可能小，以減少非簧載質(zhì)量，提高汽車(chē)行駛平順性。2、結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇HX6850A型汽車(chē)總布置整車(chē)參數(shù)見(jiàn)表1：表1汽車(chē)總質(zhì)量Ga（N）前軸軸載質(zhì)量G1

5、（N）汽車(chē)質(zhì)心至前軸中民線距離L1（mm）汽車(chē)質(zhì)心至后軸中心線距離L2(mm)軸距L（mm）汽車(chē)質(zhì)心高度hg(mm)前鋼板彈簧座中心距B(mm)91385295472937140043001170740主銷(xiāo)中心距B(mm)前輪距B1(mm)車(chē)輪滾動(dòng)半徑rr(mm)主銷(xiāo)內(nèi)傾角主銷(xiāo)后傾角前輪外傾角a前輪前束（mm）148017004858°1.5°1°102.1、從動(dòng)橋結(jié)構(gòu)形式 本前橋采用非斷開(kāi)式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋。2.2、選擇前橋結(jié)構(gòu)型式及參數(shù)（1）前軸結(jié)構(gòu)形式：工字形斷面加叉形轉(zhuǎn)向節(jié)主銷(xiāo)固定在前軸兩端的拳部里。（2）轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)型式：整體鍛造式。（3）主銷(xiāo)結(jié)構(gòu)型式:圓柱實(shí)心

6、主銷(xiāo)。（4）轉(zhuǎn)向節(jié)止推軸承結(jié)構(gòu)形式：止推滾柱軸承。（5）主銷(xiāo)軸承結(jié)構(gòu)形式：滾針軸承（6）輪轂軸承結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)瘟邢蛐那蜉S承2.3、前輪定位角（1）前輪定位角的作用：前輪定位的作用是減小前輪偏轉(zhuǎn)時(shí)的阻力矩，使轉(zhuǎn)向操縱輕便、靈活，且使前輪具有自動(dòng)回正的作用，保證拖拉機(jī)直線行駛的穩(wěn)定性，減少輪胎磨損。（2）本型前輪定位角選擇見(jiàn)表1二、前橋強(qiáng)度計(jì)算1、前軸強(qiáng)度計(jì)算1.1、前軸受力簡(jiǎn)圖1.2、前軸載荷計(jì)算1）緊急制動(dòng)2）側(cè)滑 3）越過(guò)不平路面載荷計(jì)算結(jié)果列表1.3、彎矩及扭矩計(jì)算1）緊急制動(dòng)2）側(cè)滑3）越過(guò)不平路面彎扭矩計(jì)算結(jié)果4) 斷面糸數(shù)計(jì)算a) 斷面簡(jiǎn)圖b)計(jì)算斷面糸數(shù)2）- 斷面（1）算斷面簡(jiǎn)圖（

7、2）垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)(3)水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)(4) 抗扭斷面系數(shù)3) -斷面(1) 換算斷面簡(jiǎn)圖如圖5(2) 垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)(3) 水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：(4) 抗扭斷面系數(shù)4) -斷面(1) 畫(huà)出斷面簡(jiǎn)圖(2) 垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：(3) 水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：(4) 抗扭斷面系數(shù)：5) 各斷面尺寸參數(shù)見(jiàn)表5：（5）應(yīng)力計(jì)算1) 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)2) 汽車(chē)側(cè)滑時(shí)3) 汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí)應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表HX6850A前軸材料的許用應(yīng)力2、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算2.1、截面系數(shù)計(jì)算2.2、彎矩計(jì)算 A緊急制動(dòng)時(shí)B側(cè)滑時(shí) C超越不平路面時(shí)2.3、應(yīng)力計(jì)算A）緊急制動(dòng)B）側(cè)滑時(shí)C）超越不平路面

8、時(shí)彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表2.4、轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核3主銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算3.1、主銷(xiāo)作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖63.2、計(jì)算載荷3.3、彎矩計(jì)算3.4應(yīng)力計(jì)算3.5、主銷(xiāo)材料及許用應(yīng)力三 結(jié)論四 參考文獻(xiàn)Z=945.50N橫向反作用力Y1l=19449.02NY1r=642.94N3）越過(guò)不平路面汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí)，因路面不平引起垂直動(dòng)載荷，至使垂直反作用力達(dá)到最大值。載貨汽車(chē)取動(dòng)載荷糸數(shù)=2.0N載荷計(jì)算結(jié)果列表，如下表2： 表2 單位 N緊急制動(dòng)Z123489.87X116442.91側(cè)滑Z1l28601.50Z1r945.50Y1l19449.02Y1r642.94越過(guò)不平路面Z12954

9、71.3、彎矩及扭矩計(jì)算選擇下述四個(gè)部位計(jì)版式其斷面的彎矩、扭矩。-斷面位于鋼板彈簧座內(nèi)側(cè)，屬于前軸中部最弱部位。此斷面內(nèi)彎矩最大（鋼板彈簧座可視為梁的固定端），故兩鋼板彈簧之間這段梁可不考慮受扭）；-斷面位于鋼板彈簧座外側(cè)附近，此斷面內(nèi)就彎矩最大，而扭矩最?。?斷面處的彎矩，扭矩均較大；-斷面位于梁端，此斷面內(nèi)扭矩最大，而彎矩最?。桓鲾嗝媸疽鈭D如圖1各斷面的計(jì)算參數(shù)如下表3表3 參數(shù)車(chē)型L1L2L3L4h1h2h3h4HX6850480390250155113113300各斷面彎扭矩計(jì)算如下1）緊急制動(dòng)垂直面內(nèi)彎矩 水平面內(nèi)彎矩 上式中Li對(duì)應(yīng)與-、-、-、-斷面分別帶入。鋼板彈簧外側(cè)扭矩

10、上式中對(duì)應(yīng)與-、-、-、-斷面分別帶入。2）側(cè)滑 左側(cè)各斷面垂直面內(nèi)彎矩 上式中帶入值與緊急制動(dòng)時(shí)一致3）越過(guò)不平路面垂直面內(nèi)彎矩 式中Li帶入與上面計(jì)算中一致彎扭矩計(jì)算結(jié)果如下表4表4 單位 N.mm 結(jié)果工況-緊急制動(dòng)11275137.69161049.35872467.53640929.857892596.86412734.94110727.52548651.05Mn6116762.526116762.527481524.057974811.35側(cè)滑6493.453919.56 -1699.05-4999.61越不平路14182.5611523.335909.404579.794) 斷面

11、糸數(shù)計(jì)算<A>A工字形斷面前軸a) 斷面簡(jiǎn)圖本汽車(chē)前軸簡(jiǎn)化為換算斷面形狀后如圖3所示HX6850汽車(chē)前梁具工字形斷面，兩端為拳式、中部下沉。為便于各斷面系數(shù)的計(jì)算，需將各實(shí)際斷面形狀簡(jiǎn)化為換算斷面形狀。簡(jiǎn)化時(shí)，突緣厚度取為平均值。 圖3 前軸簡(jiǎn)化圖b)計(jì)算斷面糸數(shù)1)-斷面如圖3所示（1）垂直面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)（2）水平面內(nèi)抗彎斷面糸數(shù)2）- 斷面（1）算斷面簡(jiǎn)圖如圖4圖4 IIII斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖（2）垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù) -斷面為上，下翼緣不等長(zhǎng)的工字形斷面。計(jì)算其垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)的關(guān)系是確定出形心軸坐標(biāo)。形心軸Xc-Xc的坐標(biāo)： = = 40.30 該斷面對(duì)形心軸的慣性矩：上翼

12、面的抗彎斷面系數(shù)：下翼面的抗彎斷面系數(shù)：(3) 水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：(4) 抗扭斷面系數(shù)視工字形斷面由幾個(gè)矩形斷面組成。引用材料力學(xué)關(guān)于“矩形及狹長(zhǎng)形截面等直桿在純扭轉(zhuǎn)”時(shí)的公式進(jìn)行計(jì)算，任一個(gè)矩形截面的和為：當(dāng)；當(dāng)；其中矩形長(zhǎng)邊的長(zhǎng)，矩形短邊的長(zhǎng)系數(shù)1.01.52.03.04.06.08.010.00.1400.2940.4570.7901.1231.7892.4563.1230.2080.3460.4930.8011.1501.7892.4563.1231.00.8590.7950.7530.7450.7430.7420.742對(duì)上方矩形截面，對(duì)中間矩形截面，使用插值法得，對(duì)下方矩形，所

13、以， 3) -斷面(1) 換算斷面簡(jiǎn)圖如圖5如圖5 III-III斷面計(jì)算簡(jiǎn)圖(2) 垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù) -斷面為上，下翼緣不等長(zhǎng)的工字形斷面。計(jì)算其垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)的關(guān)系是確定出形心軸坐標(biāo)。形心軸Xc-Xc的坐標(biāo)： 該斷面對(duì)形心軸的慣性矩：上翼面的抗彎斷面系數(shù)：下翼面的抗彎斷面系數(shù)：(3) 水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：(4) 抗扭斷面系數(shù)視工字形斷面由幾個(gè)矩形斷面組成。引用材料力學(xué)關(guān)于“矩形及狹長(zhǎng)形截面等直桿在純扭轉(zhuǎn)”時(shí)的公式進(jìn)行計(jì)算，任一個(gè)矩形截面的和為：當(dāng)；當(dāng)；其中矩形長(zhǎng)邊的長(zhǎng)，矩形短邊的長(zhǎng) 對(duì)上方矩形截面，使用插值法得，對(duì)中間矩形截面，使用插值法得，對(duì)下方矩形，使用插值法得，所以， 4

14、) -斷面 (1) 畫(huà)出斷面簡(jiǎn)圖(2) 垂直面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：(3) 水平面內(nèi)抗彎斷面系數(shù)：(4) 抗扭斷面系數(shù)：，使用插值法得，5) 各斷面尺寸參數(shù)見(jiàn)表5： 單位：HX6850-B7510875608440161620b75686565604430161625t152435h606025H92927070表6 單位： -82321.7485465.2454315.0353083.333045040147.7834008.8949291.6718142.49421697.6962958.33（5）應(yīng)力計(jì)算a)計(jì)算公式1) 汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)垂直面內(nèi)彎曲應(yīng)力 水平面內(nèi)彎曲應(yīng)力 合成應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：在

15、矩形長(zhǎng)邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 在矩形短邊中點(diǎn)上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 工字形斷面中所產(chǎn)生的最大應(yīng)力和最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是作用在梁斷面上的不同點(diǎn)處。對(duì)于上翼面長(zhǎng)邊中點(diǎn)，其相當(dāng)應(yīng)力： 2) 汽車(chē)側(cè)滑時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力 3) 汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí)垂直面彎曲應(yīng)力 a) 應(yīng)力值計(jì)算結(jié)果列表：表7 單位： -緊急制動(dòng)136.96107.19108.1268.59259.20159.73120.8751.7186.06178.0185.91422.21290.79329.80191.35側(cè) 滑78.8845.86-31.28-94.18越不平路172.28 134.83108.6586.28（6） HX6850A前軸材料的許用應(yīng)力

16、材料：45 調(diào)質(zhì)硬度 ： HB230255 ：786853 許用應(yīng)力： 2、轉(zhuǎn)向節(jié)強(qiáng)度計(jì)算 作用力、按表1-1取值 2.1、截面系數(shù)計(jì)算 取輪轂內(nèi)軸承根部處指軸為計(jì)算斷面 2.2、彎矩計(jì)算 A緊急制動(dòng)時(shí) B側(cè)滑時(shí) C超越不平路面時(shí) 計(jì)算用參數(shù)HX6850 ， ， 2.3、應(yīng)力計(jì)算 A）緊急制動(dòng)時(shí)B）側(cè)滑時(shí)C）超越不平路面時(shí)彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見(jiàn)表8 表8 功況M緊急制動(dòng)860191.2352.69側(cè)滑-8574720-525.23超越不平路88641054.302.4、轉(zhuǎn)向節(jié)的材料、許用應(yīng)力及強(qiáng)度校核 材料 HX6850A 40MnB 許用應(yīng)力 查YB6-71： 3、主銷(xiāo)強(qiáng)度計(jì)算 3.1、主

17、銷(xiāo)作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖6 如圖6 主銷(xiāo)作用力計(jì)算簡(jiǎn)圖主銷(xiāo)受力計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表9 表9參數(shù)車(chē)行abceflnDhHHX6850A77.582.530562.5402.51934853842483.2、計(jì)算載荷 計(jì)算時(shí)，忽略主銷(xiāo)傾角的影響，并假定力的作用點(diǎn)位于主銷(xiāo)襯套中點(diǎn)。 A）、按表1取值 B）汽車(chē)緊急制動(dòng)時(shí) 力在主銷(xiāo)的支承反力和。 主銷(xiāo)受到和u的作用，力u由下式求得： 力在主銷(xiāo)的兩個(gè)支承上反作用力和 力u在主銷(xiāo)的兩個(gè)支承上反作用力和 由制動(dòng)力矩的作用，在主銷(xiāo)的兩個(gè)支撐上產(chǎn)生反作用力和 作用在主銷(xiāo)上端的 合力（圖14） 作用在主銷(xiāo)下端的 合力（圖14） C)汽車(chē)側(cè)滑時(shí)左主銷(xiāo)上支承的 反作用力 左主銷(xiāo)下

18、支承的 反作用力 右主銷(xiāo)上支承的 反作用力 右主銷(xiāo)下支承的 反作用力 D）汽車(chē)越過(guò)不平路面時(shí) 動(dòng)載荷在主銷(xiāo)上、下支承上產(chǎn)生的作用反力和。 3.載荷、彎矩、應(yīng)力計(jì)算結(jié)果列表見(jiàn)表11：88表11 主銷(xiāo)受力單位：N M單位： 其余量單位： 主銷(xiāo)受力M緊急制動(dòng)61397.73258704.66478.9354.1633.66側(cè)滑26526.2744720.711878269.82348.8439.4524.52越過(guò)不平路面25391.951066461.9198.0722.4013.923.5、主銷(xiāo)材料及許用應(yīng)力HX6850: 許用應(yīng)力 按力作靜載荷計(jì)算時(shí)，三 結(jié)論 根據(jù)各應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明該汽車(chē)前橋滿足強(qiáng)度要求及設(shè)計(jì)要求。四 參考文獻(xiàn)：1、汽車(chē)設(shè)計(jì) 劉惟信 2001.7 清華大學(xué)出版社2、汽車(chē)車(chē)橋設(shè)計(jì) 劉惟信 2004.4 清華大學(xué)出版社3、CA1080,NJ130,BJ130前橋總成圖，零件圖。4、汽車(chē)設(shè)計(jì)郭學(xué)訊，鄧亞?wèn)| 2005.8 人民交通出版社5、汽車(chē)設(shè)計(jì)吉林工業(yè)大學(xué)出版社 王望予 2004.5 機(jī)械工業(yè)出版社6、汽車(chē)構(gòu)造吉林大學(xué)汽車(chē)工程系 陳家瑞 2006.5 人民交通出版社設(shè)計(jì)日志：6 /17 認(rèn)真閱讀前橋設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，并對(duì)重要的地方進(jìn)行標(biāo)注和詳細(xì)分析。對(duì)不對(duì)的地方認(rèn)真思考