车辆工程毕业设计56货车转向桥设计

本设计以DD1021汽车为研究对象,其有关参数为: 前轴轴荷:820kg; 整车质心高度:540mm; 滚动半径:314mm。

主要是计算前梁、转向节、主销、主销上下轴承(即转向节衬套)、转向节推力轴承或止推垫片等在制动和侧滑两种工况下的工作应力。绘制计算用简图时可忽略车轮的定位角,即认为主销内倾角、主销后倾角及车轮外倾角均为零,而左、右转向节轴线重合且与主销轴线位于同一侧向垂直平面内,如图(3-2)所示[3]。

图3-2 转向桥在制动和侧滑工况下的受力分析简图

Fig.3-2 The force analysis of steering axle

(a)制动工况下的弯矩图和转矩图;(b)侧滑工况下的弯矩图

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3.2 非断开式转向从动桥前梁应力计算

3.2.1 在制动情况下的前梁应力计算

制动时前轮承受的制动力Pr和垂向力Z1传给前梁,使前梁承受转矩和弯矩。考虑到制动时汽车质量向前转向桥的转移,则前轮所承受的地面垂向反力为

Z1=G1m1'/2=8200×1.5/2=6150N (3-4)

式中:G1——汽车满载静止于水平路面时前桥给地面的载荷;

m1'——汽车制动时对前桥的质量转移系数,对前桥和载货汽车的前桥可取1.4~1.7。

前轮所承受的制动力为

Pr=Z1? =6150×1.0=6150N (3-5)

式中:?——轮胎与路面的附着系数。

由Z1和Pr对前梁引起的垂向弯矩Mv和水平方向弯矩Mh在两钢板弹簧座之间达最大值,分别为

Mv=(Z1-gw)l2=(1380?720G1m1'B?S8200?1.5?gw)?908)=(=1.73×106 N?mm 2222(3-6)

1380?720B?S=6150×1.0×=2.03×106 N?mm (3-7)

22式中:l2——为轮胎中线至板簧座中线间的距离,mm;

Mh=Prl2= Z1? gw——车轮(包括轮毅、制动器等)的重力,N; B——前轮轮距,mm;

S——前轮上两板簧座中线间的距离,mm。 制动力Pr还使前梁在主销孔至钢板弹簧座之间承受转矩T:

T=Prrr=6150×314=1.93×106 N?mm (3-8)

式中:rr——轮胎的滚动半径。

图3-2给出了前梁在汽车制动工况下的弯矩图及转矩图。

前梁在钢板弹簧座附近危险断面处的弯曲应力?w和扭转应力?(单位均为MPa)分别为

?w=

MvMh17300002030000??==300MPa (3-9) WvWh30400836010

?=

TT?WTJk/?=

max1930000=150MPa (3-10)

12866式中:WT——前梁在危险断面处的扭转截面系数,mm;

?max——前梁横断面的最大厚度,mm;

Jk——前梁横截面的极惯性矩,对工字形断面:

Jk=0.4?h?3 mm4

h——工字形断面矩形元素的长边长,mm;

?——工字形断面矩形元素的短边长,mm

前梁应力的许用值为[?w]=340MPa;[?]=150MPa。

前梁可采用45,30Cr,40Cr等中碳钢或中碳合金钢制造,硬度为241~285HB。

3.2.2 在最大侧向力(侧滑)工况下的前梁应力计算

当汽车承受大侧向力时无纵向力作用,左、右前轮承受的地面垂向反力Z1L,Z1R和侧向反力Y1L、Y1R各不相等,则可推出前轮的地面反力(单位均为N)

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