汽车前桥的设计说明书[带图纸].doc

摘要中国改革开放以来，在农村实行家庭联产承包责任制的改革，使农村的经济空前活跃。农村的货运量和人口流动量急剧增加，加快了运输机械化成为农村经济发展的迫切需要，随之小型载货汽车也就应运而生，而前桥作为汽车上一个重要的零部件，也显得尤为重要。前桥一般位于汽车的前部，也称转向桥或驾驶桥。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构成的力矩，并保证转向轮作正确的运动。在汽车使用中，转向桥的受力情况比较复杂，因此应具有足够的强度。如何保证转向车轮的正确定位角度，转向桥有足够的刚度，使操纵轻便并减轻轮胎的磨耗、汽车能快速平稳的行驶，就是一个重要问题。于是就有了本课题的研究和设计。本文首先对汽车前桥的发展历史做了相关描述，然后小型载货汽车的特点及国内外的发展现状进行了相关的描述，详细分析了前桥的组成和各部件的作用，之后对转向前桥做了详细的设计计算，主要计算了前梁、转向节等在制动和侧滑两种工况下的工作应力。本次设计的绘图均由CAD绘图完成。关键字：汽车；前桥；前梁；转向节AbstractTheimplementationofthereformofthehouseholdcontractresponsibilitysysteminruralChinasincethereformandopeningup,theruraleconomyismoreactivethanever.Thedramaticincreaseinthevolumeofcargoinruralareasandpopulationflows,speedupthetransportmechanizationbecomeanurgentneedforruraleconomicdevelopment,alsocameintobeingalongwithasmalltruck,thefrontaxleasanimportantvehicleparts,especiallyimportant.Thefrontaxleisgenerallylocatedinfrontofthecar,alsoknownasthesteeringaxleordrivingbridge.Isconnectedtothesuspensionandtheframetowithstandtheverticalloadsbetweenthegroundandtheframe,butalsotowithstandthebrakingforceandlateralforceandtorqueoftheseforcesconstitutes,andensurethecorrectmovementofsteeringrotation.Theuseofthecar,thesteeringaxlebymorecomplexandthereforeshouldbeofsufficientstrength.Howtoensurethecorrectpositioningoftheangleofthesteeringwheel,steeringaxlehaveenoughstiffnesstomakethemanipulationoflightandreducetirewear,thecarcanbefastandsmoothdrivingisanimportantissue.Sotherewillbethesubjectofresearchanddesign.Thispaperfirstdescribedthehistoryofthedevelopmentofthecarbeforethebridge,thenthecharacteristicsofthesmalltruckandthecurrentdevelopmentathomeandabroadaredescribedinthedetailedanalysisofthecompositionofthefrontaxleandtheroleofthevariouscomponentsofthesteeringbridgetodothedetaileddesigncalculations,themaincalculationofthefirstbeam,knuckleandotherconditionsofworkinbothbrakingandskiddingstress.ThedesignofthegraphicsarecompletedbytheCADdrawing.Keywords:car；frontaxle；beamsteering；knuckle目录1、绪论.11.1汽车前桥的发展简史.11.2课题的研究现状.11.3前桥的作用与组成.11.4前桥的设计步骤.21.4.1前桥的结构形式.21.4.2前桥设计.22、前桥的概述和设计要求.22.1前桥简介.22.2前桥的基本参数.22.3前桥的设计要求.32.3.1设计要求.32.3.2结构参数.33、前桥的结构.43.1前桥的结构概述.43.2前桥的选择.53.3整车参数.54、汽车前桥的设计计算.64.1前桥在不同工作条件下的受力分析.64.1.1汽车在制动时前梁的应力计算.74.1.2汽车在侧滑时前梁的应力计算.94.2转向节在受力分析.104.2.1汽车在制动时转向节的应力计算.104.2.2汽车在侧滑时转向节的应力计算.114.3其他零部件的选用.115、结论.126、参考文献.137、致谢.14中国地质大学长城学院2012届毕业设计11绪论1.1汽车前桥的发展简史100多年前，汽车刚刚诞生初期，其转向操纵是仿照马车和自行车的转向方式，即用一个操纵杆或手柄来使前轮偏转，从而实现转向。由于操纵费力且不可靠，以至于时常发生车毁人亡的事故。第一辆不用马拉的四轮车问世时，已经把前桥和前轮组成一个总成，此总成安装在曲轴上，可以绕前桥的中心的一个点转动，利用一个杆柱,连接前桥的重点，通过地板往上延伸，方向盘就紧固在杆柱上端，以此操纵汽车。这种装置在汽车车速不超过马车的速度时，还是很好使的，但当车速提高后，驾驶员就要求提高转向的准确性，以减少轮胎的磨损，提高轮胎的使用寿命。1817年，德国人林肯斯潘杰提出类似于现代汽车、将前轮用转向节与前梁连接的方式，他研制了一种允许汽车前轮在主轴上独立回转的结构，这就是把车轮与转向节连接起来，转向节又用可转动的销轴与前轴连接，从而发明了现代转向梯形机构。1.2课题的研究现状中国改革开放以来，在农村实行家庭联产承包责任制的改革，使农村的经济空前活跃。农村的货运量和人口流动量急剧增加，加快了运输机械化成为农村经济发展的迫切需要，也正是这一市场的需要使具有中国特色的运输机械小型载货汽车的应运而生。它解决了农村运输的急需，填补了村际、乡际，城镇及城乡结合部运输网络的空白，活跃了农村经济，为农村富裕劳动力找了一条出路，从而使数以万计的农民走上了小康之路。小型载货汽车制造工艺简单，价格便宜，购车农户一般在一年左右就可收回成本。另外，公路的快速建设也促进了小型载货汽车的发展，目前全国98%的乡村都通上了公路，使得全国小型载货汽车有了用武之地。我们要开发的小型载货汽车要多进行优化设计，使产品新颖化，品种多样化以适应多种需要。在小型载货汽车的设计中，如何在复杂的路况下保证汽车能快速平稳的行驶，就是一个重要问题。于是就有了本课题的研究和设计。1.3前桥的作用与组成汽车前桥是行驶系统的重要组成部分，它通过悬架与车架相连，两端安装汽车的转向车轮，用于支持车架并传递车轮与车架之间的各种作用力，并驱使转向节的摆动来实现汽车的转向。利用铰链装置使车轮偏转一定角度，以实现车辆转向的车桥称为转向桥，一般汽车都以前桥为转向桥，本题前桥即为转向桥。转向桥不仅能使装在前端的左右车轮偏转中国地质大学长城学院2012届毕业设计2一定的角度来实现转向，还应能承受垂直载荷和由道路、制动等力产生的纵向力和侧向力以及这些力所形成的力矩。因此，转向桥必须有足够的强度和刚度。车轮转向过程中内部件之间摩擦力应该尽可能小，并且保证汽车转向轻便和方向的稳定性。转向桥一般由前轴、转向节、转向节臂，转向节主销及轮毂组成。1.4前桥的设计步骤1.4.1前桥的结构形式前桥按与之匹配的悬架结构不同，可分为非断开式与断开式两种。小型载货汽车要求价廉，所以多采用非断开式前桥。非断开式的前桥主要有前梁、转向节和转向主销组成。1.4.2前桥设计转向前桥主要零件尺寸的确定，前梁、无缝钢管型断面，可采用常规设计。零件工作应力计算:制动时前梁应力计算；最大侧压力的情况下的应力计算；其他零件的选用。2、前桥的概述和设计要求2.1前桥简介前桥一般位于汽车的前部，也称转向桥或驾驶桥。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构成的力矩，并保证转向轮作正确的运动。在汽车使用中，转向桥的受力情况比较复杂，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