轻型载重汽车转向前桥总成系统毕业设计机械设计

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绪论

1.1 轻型载重汽车转向桥的设计意义
汽车是现代交通工具中用得最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。汽车转向系是汽车上的一个重要系统,它是汽车转向运动的装置。汽车的转向性能直接影响汽车的行驶安全性。随着公路业的迅速发展和车流密度的日益增大,人们对安全性、可靠性要求越来越高，为保证人身和车辆的安全,必须为汽车配备十分可靠的转向系统。本次毕业设计题目为轻型载重汽车转向桥总成设计。
通过查阅相关的资料，运用专业基础理论和专业知识，确定载重量为三顿的转向桥总成设计方案，进行部件的设计计算和结构设计。使其达到以下要求：
 具有足够的强度，以保证可靠地承受车轮与车架之间的作用力。
 保证真确的车轮定位，使转向轮运动稳定，操作轻便并减轻轮胎的磨损。从动桥要有足够的刚度，以使车轮定位参数保持不变。
 转向节与主销、转向节与前粱之间的摩擦力应尽可能的小，以保证转向操作的轻便性，并有足够的耐磨性。
 转向轮的摆振应尽可能的小，以保证汽车的正常、稳定行驶。
 从动桥的质量应尽可能的小，以减轻非悬挂质量，提高汽车行驶平顺性。
1.2 前桥和转向系组成和设计步骤
前桥通过悬架与车架(或承载式车身)相联，两侧安装着从动午轮，用以在车架(或承载式车身)与车轮之间传递铅垂力、纵向力和横向力。从动桥还要承受和传递制动力矩。从动桥按与其匹配的悬架结构的不同，也可分为非断开式与断开式两种。从动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。由于要求价廉，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。
1.2.1从动桥结构形式
1、非断开式转向从动桥
2、合纵臂式后支持桥
一般多采用非断开式转向从动桥。
1.2.2 从动桥设计
1、转向从动桥主要零件尺寸的确定，前梁，工字型断面，可采用常规设计，也可采用计算机程序可靠性优化设计。
2、零件工作应力的计算
（1）在制动工况下的前梁应力计算
（2）在最大侧压力工况下的应力计算
（3）转向节在制动和侧滑工况下的应力计算
（4）主销和转向衬套在制动和侧滑工况下的应力计算
（5）转向节推力轴承和止推垫片的计算
1.2.3 转向系设计
1、转向器方案分析
2、转向器主要性能参数设计
3、转向梯形的优化设计

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从动桥的结构形式

3.1 总述
各种车型的非断开式转向从动桥的结构型式基本相同，如图1—1所示。

作为主要零件的前梁是用中碳钢或中碳合金钢的，其两端各有一呈拳形的加粗部分为安装主销的前梁拳部；为提高其抗弯强度，其较长的中间部分采用工字形断面并相对两端向下偏移一定距离，以降低发动机从而降低传动系的安装位置以及传动轴万向节的夹角。为提高其抗扭强度，两端与拳部相接的部分采用方形断面，而靠近两端使拳部与中间部分相联接的向下弯曲部分则采用两种断面逐渐过渡的形状。中间部分的两侧还要锻造出钢板弹簧支座的加宽文承面。
有的汽车的转向从动桥的前梁采用组合式结构，即由其采用无缝钢管的中间部分与采用模锻成形的两端拳形部分组焊而成。这种组合式前梁适于批量不太大的生产并可省去大型缎造设备。
转向节多用中碳合金钢模级成整体式结构。有些大型汽车的转向节，由于其尺寸过大，也有采用组焊式结构的，即其轮轴部分是经压配并焊接上去的。
主销的几种结构型式如下图所示，其中比较常用的是(a)，(b)两种。

转向节推力轴承承受作用于汽车前梁上的重力，为减小摩擦使转向轻便可采用滚动轴承，例如推力球轴承、推力圆锥滚子轴承或圆锥波子轴承等。也有采用青铜止推垫片的。
主销上、下轴承承受较大的径向力，多采用滑动轴承，也有采用滚针轴承的结构。后者的效率高，转向阻力小，且可延长使用寿命。
3.2 轻型载重汽车的从动桥
本设计为轻型载重汽车转向前桥，因此应该本着耐用经济的思想进行方案的选择，为了降低生产成本，又在结构上满足要求的情况下应尽量简单。
转向前桥有断开式和非断开式两种。断开式前桥与独立悬架相配合，结构比较复杂但性能比较好，多用于轿车等以载人为主的高级车辆。非断开式又称整体式，它与非独立悬架配合。它的结构简单，承载能力大，这种形式再现在汽车上得到广泛应用。因此本次设计就采用了非断开式从动桥。
转向从动桥的主要零件有前梁，转向节，主销，注销上下轴承及转向节衬套，转向节推力轴承。主销采用结构简单的实心的圆柱形如上图a所示。
另外为了保证汽车转弯行驶时所有车轮能绕一个转向瞬时转向中心，在不同的圆周上作无滑动的纯滚动，本次设计有进行了转向梯形的优化设计。本方案转向梯形布置在前轴之后，进行梯形的最佳参数和强度计算。

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转向桥的设计计算

(其余完整详见下载！)

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结 论

本次毕业设计参考汽车的转向从动桥和转向器多种结构形式而确定轻型载重转向从动桥及转向器的方案:主销采用实心圆柱形,前轴为整体式的结构,转向器采用循环球式。
车辆在制动和侧滑情况下,出现重量前移的现象,此时转向从动桥受力最大。因此本次设计在制动和侧滑两中工况下对前轴,转向节主销,转向节衬套,转向推力轴承进行应力校核。
前轴校核:前两钢板弹簧座附近断面处的应力最大,在此处校核其弯曲应力和扭转应力的大小。主销:在汽车制动时它的最大载荷发生在下转向节衬套的中点,对其进行校核。转向节衬套进行挤压应力校核。推力轴承进行最大当量载荷校核。
转向梯形的优化设计保证了汽车转弯行驶时所有车轮能绕一个瞬时转向中心,车轮在圆周上作无滑动的纯滚动.也可以编程对其优化设计。
此次毕业设计可以说在某种程度上是一种尝试，通过查阅大量的有关汽车前桥及汽车构造等资料后，使我学到了很多有关汽车转向桥的相关知识，这对我设计的课题起到了十分重要的作用，当然，此次设计并不能称得上是最完美的作品，但至少能在某种程度上缓解或克服汽车在转向时出现的一些问题。同时，毕业设计也是对我大学四年学习情况的一次检验，使我受益匪浅。

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