汽车前桥设计说明书

1、汽车前桥设计说明书一、概述车桥通过悬架与车架连接，支承着汽车大部分重量，并将车轮的牵引力或制动力，以及侧向力经悬架传给车架。为了便于与不同悬架相配合，汽车的车桥分为整体式和断开式两种。按使用功能划分，车桥又可分为转向桥、转向驱动桥、驱动桥和支持桥。本文设计的是JY1061A型采用前置后轮驱动的载货汽车前桥，因此该前桥作为从动桥。从动桥的功用：从动桥也称非驱动桥，又称从动车轴。它通过悬架与车架（或承载式车身）相联，两端安装从动车轮，用以承受和传递车轮与车架之间的力（垂直力、纵向力、横向力）和力矩。并保证转向轮作正确的转向运动。1、设计要求：（1）保证有足够的强度：以保证可靠的承受车轮与车架之间的

2、作用力。（2）保证有足够的刚度：以使车轮定位参数不变。（3）保证转向轮有正确的定位角度：以使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。（4）从动桥的质量应尽可能小：以减少非簧上质量，提高汽车行驶平顺性。通过对CJ1061A型前桥的设计，可以加深我们的设计思想，即:(1)处理好设计的先进性和生产的可能性之间的关系；(2)协调好产品的继承性和产品的“三化”之间的关系。2、结构参数选择JY1061A型汽车总布置整车参数见表1：汽车总质量Ga(N)前轴轴载质量G1(N)汽车质心至前轴中民线距离L1(mm)汽车质心至后轴中心线距离L2(mm)轴距L(mm)汽车质心高度hg(mm)前钢板弹簧座中心距B&q

3、uot;(mm)58359207272133117533081060780主销中心距Bz(mm)前轮距Bl(mm)车抡滚动半径rr(inm)主销内倾角0主销后倾角y前轮外倾角a前轮前束(mm)141515844808°2.5°1°21 / 17汽车前桥设计说明书2.1、 从动桥结构形式本前桥采用非断开式转向从动桥2.2、 选择前桥结构型式及参数(1)前轴结构形式：工字形断面加叉形转向节主销固定在前轴两端的拳部里。(2)转向节结构型式：整体锻造式。(3)主销结构型式:圆柱实心主销。(4)转向节止推轴承结构形式：止推滚柱轴承。(5)主销轴承结构形式：滚针轴承(6)轮毂

4、轴承结构形式：单列向心球轴承2.3、 前轮定位角本型前轮定位角选择见表1'二、前桥强度计算1、前轴强度计算1 .K前轴受力简图12.前轴载荷计算i)紧急制动工汽车紧急制动时，纵向力制动力达到最大值，因质量重新分配，而使前轴上的垂直载荷增大，对后轮接地点取矩得取路面附着系数0=0.7制动时前轴轴载千质量重新分配分配系数ml=詈+1=詈+1:1.63垂直反作用力：叫1.63x20727 =16891.6N横向反作用力：Xn=Xir=-4=11824.1N2ii）侧滑汽车侧滑时，因横向力的作用，汽车前桥左右车轮上的垂直教荷发生转移。（1）确定侧向滑移附着系数：GV2在侧滑的临界状态，横向反作

5、用力等于离心力F高，并达到最大值F育=5r，Ym*G2'gR，为保证不横向翻车，须使V清V则有：历37;用，所以，2,得到'2hg2hg'v=0747取，=0.652x1060（2）对车轮接地点取矩垂直反作用力：七。八2/吆'、20727八2x1060x0.65.心”Zv=（1+-）=x（l+）=19360.5N"2Bl21584Zl?。-誓）=1346.5N横向反作用力Y尸?（1+'=12584.3NYlr=守（1-3臀-）'=875.2Niii）越过不平路面汽国越过不平路面时，因路面不平引起垂直动载荷，至使垂直反作用力达到最大值取动

6、载荷系数5=2.5Z；=乙=0刍=2,5x世卫=25883.75Nn,r22载荷计算结果列表，如下表2：表2单位N紧急制动Z11689L6XI11824.1侧滑Z1119360.5Zlr1346.5Y11125843Ylr875.2越过不平路面zr25883.751.3、弯矩及扭矩计算选择下述四个部位计版式其断面的弯矩、扭矩11断面位于钢板弹簧座内侧，属于前轴中部最弱部位。此断面内弯矩最大（钢板弹簧座可视为梁的固定端），故两钢板弹簧之间这段梁可不考虑受扭）nII断面位于钢板弹簧座外侧附近，此断面内就弯矩最大，而扭矩最小m-m断面处的弯矩，扭矩均较大w-w断面位于梁端，此断面内扭矩最大，而弯矩最

7、小各断面示意图如图1各断面的计算参数如下表3表3车L1L2L3L4hlh2h3h4JY1061402316167138129125340各断面弯扭矩计算如下i）紧急制动垂直面内弯矩=Ztli水平面内弯矩M”=X1L上式中u对应与1-1、nn、皿-m、iv-w断面分别带入li、l2、ls、l4钢板弹簧外侧扭矩Mn=X一4)上式中hi对应与ii、nn、nun、wiv断面分别带入i】i、h2、h3、0。ii)侧滑左侧各断面垂直面内弯矩M产ZkYmrMii)上式中Li,hi带入值与紧急制动时一致iii)越过不平路面垂直面内弯矩M'Zi'Li式中LI带入与上面计算中一致弯扭矩计算结果如下

8、表4表4单位N工况I-In-nni-inIV-IV篡制动M6790423533774628208972331041Mn4753288373641619746251631726Mn5675568侧滑-23793943368715越不平路M(4)断面系数计算<A>A工字形断面前轴a)断面简图本汽车前轴简化为换算断面形状后如图3所示9 / 17图3前轴简化图b)计算断面系数i)I-1断面如图3所示垂直面内抗弯断面系数BH3fh36H-72x613-60x3636x61=37003.48N.nnn水平面内抗弯断面系数%;= 21744 N.nun ii) D - II 断面2flB?+岛_

9、2x12.5x723+36x1236B6x72换算断面简图如图4图411H断面计算简图垂直面内抗弯断面系数IIII断面为上，下翼缘不等长的工字形断面。计算其垂直面内抗弯断面系数的关系是确定出形心轴坐标。形心轴Xc-Xc的坐标：Fiyi_*l/2r,一1/2)+(8-4)*"(乙+h/2)“=附+初2+(8_.)/?=30.796%=H-%=68-30.796色=y2-t2=37.204-12.5=24.704/z,=h-h2=43-24.704=18,296=37,204该断面对形心轴的惯性矩：3上翼面的抗弯断面系数：=1708769/XC1708769 "30.796下翼

10、面的抗弯断面系数:=55486.72/,J叫=*必_1708769-37.204=45929.72加水平面内抗弯断面系数:W=需协+4+力?）抗扭断面系数=27822.98"3由经验公式得H-h68-43G=28'-1.26()=2x75-1.26x(-)=136.14H-hC2-1.67()+1.76(3'-b9)2,68-43,=68-1.67x-+1.76x(75-43)=103.4458，=工2=75"=3'-，=75-42=33=乙3B'-b'1136.14()3+103.445(7533)3一2"37533=62

11、935.973III-III断面计算简图如图5如图5IIMII断面计算简图1）垂直面内，水平面内的抗弯断面系数:43吗=/6"（"3一43）=（523153）=18913.52/6x52.b2432nW,=（"一"）=一（5215）=11402.2?3662）抗扭断面系数:h52,“m=1.29此=0.216x433 =17173.512h43取”0.1712=0.216iv）WIV断面1）垂直面内,水平面内抗弯断面系数:W4 =生=9至= 19378 .7/b2H 432 x522）抗扭断面系数:=16024 .7mm51，匕=尸3=0.263x433

12、=20910.343，）各断面尺寸参数见表5：表5单位：mmJY1061I-In-nni-inIV-IVB7292Bl6050八12.512.5b72584343A6016t212.512.5t1242汽车前桥设计说明书h364315H61685252vi）断面系数计算结果列表见表6表6单位：N.mmI-In-nm-mIV-IVW'37003.4834347.21418913.5219378.7W*2174427822.9711402.216024.762935.5717173.51220910.34（5）应力计算a）计算公式i）汽车紧急制动时M'垂直面内弯曲应力b=1W9水平

13、面内弯曲应力赤w合成应力b含=b+b扭转应力：在矩形长边中点上的扭转应力rmax=2Wn在矩形短边中点上的扭转应力r="max工字形断面中所产生的最大应力和最大扭转应力是作用在梁断面上的不同点处。对于上翼面长边中点，其相当应力：%=g2+3Lii）汽车侧滑时M'垂直面弯曲应力0'=百W出）汽车越过不平路面时M，垂直面弯曲应力0'=三b）应力值计算结果列表:汽车前桥设计说明书表7单位：xN/mm2I-In-nm-niIV-IV紧急制动<7'183.508155.406149.147120.289218.602134.293173.179101.82

14、6max66.696307.075271.424%402.110300.300357.270496.140侧滑cf90.96040.053-125.804-173.836越不平路6281.197238.135228.545184.324(6)JY1061前轴材料的许用应力材料：30Cr调质硬度：HB241281b(N/加800937许用应力：b合<b、=(0.6-0.7)0-/,t<ts=0.7b,2、转向节强度计算作用力Z”、X-九按表11取值2.1、截面系数计算取轮毅内轴承根部处指轴为计算断面w=三±_=8941.642.2、弯矩计算3232A紧急制动时=GJz；+X

15、：=20X6902.872x2+1183O2x2=825303.22B侧滑时M制=4£-工乙=-565832 .60=19379 .22 x 20-12596 .49 x 480C超越不平路面时M=Z；C=25908.75x20=518175中ij1i计算用参数JY10614=45,G=20,cL=302.3、 应力计算A）紧急制动时。=%1=名变召_=92.3W8941.64B)侧滑时b =M 恻 _ - 56588732 .608941.64=-632.85C）超越不平路面时6=°"。=57.951W8941.64弯矩、应力计算结果列表见表8表8功况Ma紧急制

16、动825303.22155.8侧滑-5658732.6963285超越不平路51817557.9512.4、 转向节的材料、许用应力及强度校核材料JY106140Gr许用应力b。J查YB6-71：cyb=980N/mm2cr5=(0.65-0.75)。3、主销强度计算3.1、 主销作用力计算简图如图6如图6主销作用力计算简图主销受力计算参数见表9表9参数车行abcef1hn1DhHJY1061677020497360BB'2165BB"24803037403.2、 计算载荷计算时，忽略主销倾角的影响，并假定力的作用点位于主销衬套中点。A)匕按表1取值B)汽车紧急制动时力在主销

17、的支承反力S；和S：。,.16902.87+1?S414155, =S=J=2=1。425.5%主销受到尤和11的作用，力Ua+b67+70由下式求得：/345，”M=X=11832x=6059.4力七在主销的两个支承上反作用力52和5211165，b70S,=X1=11832x=6045.55N-a+b67+7013 / 17汽车前桥设计说明书S'=X,-=11832x=5786.457Va+b67+70力U在主销的两个支承上反作用力S；和S3”S；=-A-=6059.4X?=3096.04N由制动力矩X力.的作用，在主销的两个支撑上“b,0/1=6059.4x=2963.36/Va

18、+b137产生反作用力S；和S：，r480S4=S4=X=11832x=41455.18N作用在主销下端的合力（图14）a+b137J99ffH99Se+S3/+（§2+丛）2=（10425.5+2963.363+（5786.45+41451581C）汽车侧滑时=49102.277V左主销上支承的反作用力_兀/-乙，_12596.5x360-19379.22x84.5上=a+b=37左主销下支承的反作用力=21147.4212596.5 x 497-19379.22 x 84.5137=33743.727V右主销上支承的反作用力Yf+ZIS=","=3133.35

19、N右主销下支承的反作用力a+bV+N/S下=J4OO9.417VD）汽车越过不平路面时a+b动载荷在主销上、下支承上产生的作用反力S；和S：.汽车前桥设计说明书s'=s：=z/=15980.21a+h3.3、 弯矩计算在紧急制动和侧滑时，主销下支承的反作用力为最大，在越过不平路面时，因主销下端的作用力皆大于上端，所以只需要计算主销下支承处的弯矩（图15）A）汽车紧急制动时M=%'力=1816786.99N.n】mB）汽车侧滑时M=S1h=1248525.04NjnmC）汽车越过不平路面时M=S'/?=2650.72N.mm（5）抗弯断面系数、剪切面积和主销衬套挤压面积的计算A）主销抗弯断面系数W=三-（1-=2650.72mm3B）主销剪切面积F=（D-d2）=706.86mm24D）主销衬套挤压面积尸'=£）”=1200mm2D:主销外径，（1：主销内径3.4、 力计算分别计算个工况下的弯曲应力、剪切应力、挤压应力见表10。表10弯曲应力剪切应力挤压应力紧急制动时Mb=WffS.T=F，sb=尸侧滑时Mb=W亚FS下<7=-尸越过不平路面时M<7=W，