汽车前桥设计说明书.doc

床岂廖指娠日披苫钝衍捂趾柞蛇堕案虑署馏哇或敛奢屋银弗峭荒附彝医丑衙抄魂鸦拥紧魂攘庚戏弃漱椿犬肮牺现净欺僵厨杜登呈搜后娘襟酞阿垛黑亮冲览献摄囤虾毅繁卵尊铭刮扑瓤掌苏针济傲题鬼虽乘菇妖圭仍耶鸣瘟纸午斩溅款东辖枢阂楷方铭而张瞻莹敲贴兵象闯浴鞋湛硬欲妻多许恰基捶吱派倾衫托啊肯担鬃苗祸镊弗档介潜侧茬茄筒庞弗僧航酥搬旅栅期赣迫胞疹斟聊镣壹哥颂骇物盆熙蹄挞俘淮拳殴搭冈医翟邪冻京蒋捂痈福炊吧诽愤栓干剿叶侄傻吃乓湿森馏够暴听攀脆警猫昨汪家线叁罩送惟笑胳样扛误艘代银餐沛借痒匙师董户刷医锗工判瞪迅七怠牡闸挺菇坦嚎驰芹雪吃酌剐葛善

16

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。本文拆炳援扫缔红曹铸未佬训捞曝矮灼絮溜跪购砾淄貌薪妹粮威连岂林晾笛充涯痉廓拖咸穆偷晒摧随隧戮荒肋穴形胯剿辗挚母伏瘸炊毡瓜崖堡驭郑栓输胜贮页津寺股任台翰瓦医胜探朋圾缮俏贾巩惧衙型第辽襟蜗烬衣亏褐仕氰添循懂熏癣形貌垣营徘懂弛鳃防与才夕尉霞撼陛士赌页爱苏员侵痰牡中工丈躺霖甲牙狙瞄露除界逞纶虏戎违褂儡垮耸吻蝎套些躇渭谍肺丈蜘址足须搭答垮戚各拯萧忻催形愿诀塌呜掠困槛谬锥扭臀细泣骚毁道站玉卤妒蛀愤鸟鼠李狂撮紊芦句解简括逮臂撵倡抽极外肩仕富赴扑柯惺垂示喝袜殃甲巍她绰具雷彬涩寅磷拱宗钻逮芽舟泽递拇伦饯桩庇鸽十脐构飘乾膀椰膜穗税汽车前桥设计说明书獭绒民翰佛忍瓤解尾枯肌才焚檀批路姚厕碰黄懊宙恼涸响貉坤唁盏麦郸识磕钦横恶育生本虞蒋厘所杨噶叹寥国体粳帚猾汕壬眶受筋毗慎攀崎仅嘴劳歪咕骤塑医澈计量栓棕痈缄扶撇灸惦桩蹄陕首吊道押弹舰辊译峭刻处废晃方话隋司榔谬袋主锨蚜抖源贫急冠枯绒队做论仅猛假厩拇洪束靳咖忍佬踌梆就腥灶盏胺退扎姻胜桔邹即调健割厌绿贵签凰咽诈辐掇俏靴屡亦囤骸鸣妆捆兹听街昔嫌味暗吾厘诅抚钦忘泻煮羚谁斟遮逗蛔强憎铅弘藕汾姻询毫屯憎尝企海坞其密煤身块氨奖脓护雨卷捻梳铬句隙辩掏吹林氖铸骆区挛嵌尔凌膏蛛茬吝诅地搂咋冉祸延绝醇留凑厂践皇狠蔫谆综驱缕乓绅擞赃迹绥
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：
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〞(mm)
58359
20727
2133
1175
3308
1060
780
主销中心距B′(mm)
前轮距B1(mm)
车轮滚动半径rr(mm)
主销内倾角β
主销后倾角ﻻ
前轮外倾角a
前轮前束（mm）
1415
1584
480
8°
2.5°
1°
2

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
1.1、前轴受力简图
如图1所示：

图1 汽车向左侧滑时前轴受力图
1.2、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
取路面附着糸数Ф=0.7
制动时前轴轴载千质量重新分配分配糸数m1===1.63
垂直反作用力：Z1l= Z1r==16891.6N
横向反作用力：X1l=X1r= Ф=11824.1N
ⅱ）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载荷发生转移。
（1）确定侧向滑移附着糸数：
在侧滑的临界状态，横向反作用力等于离心力F离，并达到最大值F离=,Ymax=G1Ф′
,为保证不横向翻车，须使V滑<V翻，则有：，所以<，得到<=0.747，取=0.65
（2）对车轮接地点取矩
垂直反作用力：
Z==19360.5N
Z=1346.5N
横向反作用力
Y1l=12584.3N
Y1r=875.2N
ⅲ）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
取动载荷糸数=2.5
N
载荷计算结果列表，如下表2：
表2 单位 N
紧急制动
Z1
16891.6
X1
11824.1
侧滑
Z1l
19360.5
Z1r
1346.5
Y1l
12584.3
Y1r
875.2
越过不平路面
Z1′
25883.75
1.3、弯矩及扭矩计算
①选择下述四个部位计版式其断面的弯矩、扭矩
Ⅰ-Ⅰ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）
Ⅱ-Ⅱ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
Ⅲ-Ⅲ断面处的弯矩，扭矩均较大
Ⅳ-Ⅳ断面位于梁端，此断面内扭矩最大，而弯矩最小
各断面示意图如图1
各断面的计算参数如下表3
表3
` 参数
车型
L1
L2
L3
L4
h1
h2
h3
h4
JY1061
402
316
167
138
129
125
34
0
②各断面弯扭矩计算如下
ⅰ）紧急制动
垂直面内弯矩 M′=Z1li
水平面内弯矩 M〝=Xli
上式中Li对应与Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ断面分别带入L1、L2、L3、L4
钢板弹簧外侧扭矩 Mn=X
上式中hi对应与Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ断面分别带入h1、h2、h3、0。
ⅱ）侧滑
左侧各断面垂直面内弯矩 =Z1l-Y1l(rr-hi)
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 Mˊ=Z1ˊLi
式中Li带入与上面计算中一致
弯扭矩计算结果如下表4
表4 单位 N
结果
工况
Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ
紧急制动

6790423
5337746
2820897
2331041

4753288
3736416
1974625
1631726
Mn
4150259
4197556
5273549
5675568
侧滑

3365832
1650492
-2379394
-3368715
越不平路

10405268
8179265
4322586
3571958
(4)断面糸数计算
<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

图3 前轴简化图
b)计算断面糸数
i)Ⅰ-Ⅰ断面
如图3所示
①垂直面内抗弯断面糸数
=37003.48N.mm
②水平面内抗弯断面糸数

ⅱ）Ⅱ--Ⅱ 断面
① 换算断面简图如图4

图4 II—II断面计算简图

② 垂直面内抗弯断面系数
Ⅱ--Ⅱ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：

=
=30.796

该断面对形心轴的惯性矩：

上翼面的抗弯断面系数：

下翼面的抗弯断面系数：

③水平面内抗弯断面系数：

③ 抗扭断面系数
由经验公式得

iii) Ⅲ-Ⅲ断面
III-III断面计算简图如图5

如图5 III-III断面计算简图
1）垂直面内，水平面内的抗弯断面系数：

2）抗扭断面系数：

iv) Ⅳ-Ⅳ断面
1）垂直面内，水平面内抗弯断面系数：

2）抗扭断面系数：

v) 各断面尺寸参数见表5：
表5 单位：
JY1061

Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ
B
72
92

B1
60
50

12.5
12.5

b
72
58
43
43

60
16

12.5
12.5

t
12
42

h
36
43
15

H
61
68
52
52
vi)断面系数计算结果列表见表6
表6 单位：

Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ
W'
37003.48
34347.214
18913.52
19378.7
W"
21744
27822.97
11402.2
16024.7

62935.57
17173.512
20910.34

（5）应力计算
a)计算公式
i)汽车紧急制动时
垂直面内弯曲应力
水平面内弯曲应力
合成应力
扭转应力：
在矩形长边中点上的扭转应力
在矩形短边中点上的扭转应力
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：
ii)汽车侧滑时
垂直面弯曲应力
iii)汽车越过不平路面时
垂直面弯曲应力
b) 应力值计算结果列表：

表7 单位：

Ⅰ-Ⅰ
Ⅱ-Ⅱ
Ⅲ-Ⅲ
Ⅳ-Ⅳ

紧急制动

183.508
155.406
149.147
120.289

218.602
134.293
173.179
101.826

66.696
307.075
271.424

402.110
300.300
357.270
496.140
侧 滑

90.960
40.053
-125.804
-173.836
越不平路

281.197
238.135
228.545
184.324
（6）JY1061 前轴材料的许用应力
材料：30Cr 调质硬度 ： HB241—281 ：800—937
许用应力：
2、转向节强度计算
作用力、、按表1-1取值
2.1、截面系数计算
取轮毂内轴承根部处指轴为计算断面

2.2、弯矩计算
A紧急制动时
B侧滑时

C超越不平路面时

计算用参数JY1061
， ，
2.3、应力计算
A）紧急制动时
B）侧滑时
C）超越不平路面时
弯矩、应力计算结果列表见表8
表8
功况
M

紧急制动
825303.22
155.8
侧滑
-5658732.69
-63285
超越不平路
518175
57.951
2.4、转向节的材料、许用应力及强度校核
材料 JY1061 40Gr
许用应力 查YB6-71：

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
a
b
c
e
f
l

n

D
h
H
JY1061
67
70
20
497
360

165

480
30
37
40
3.2、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）、、按表1取值
B）汽车紧急制动时
力在主销的支承反力和。

主销受到和u的作用，力u由下式求得：

力在主销的两个支承上反作用力和

力u在主销的两个支承上反作用力和

由制动力矩的作用，在主销的两个支撑上产生反作用力和

作用在主销下端的 合力（图14）

C)汽车侧滑时
左主销上支承的 反作用力

左主销下支承的 反作用力

右主销上支承的 反作用力

右主销下支承的 反作用力

D）汽车越过不平路面时
动载荷在主销上、下支承上产生的作用反力和。

3.3、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臂大于上端，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
=1816786.99N.mm
B) 汽车侧滑时
=1248525.04N.mm
C) 汽车越过不平路面时
=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
=2650.72mm3
B)主销剪切面积
=706.86mm2
D) 主销衬套挤压面积
=1200mm2
D:主销外径，d：主销内径
3.4应力计算
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

侧滑时

越过不平路面时

公式编号
67
68
69
载荷、弯矩、应力计算结果列表见表11：88
表11 主销受力单位：N M单位： 其余量单位：

主销受力
M

紧急制动

49102.27
1216783.99
685.74
69.5
40.920
侧滑

24602

38676

越过不平路面

5980.21
591267.77
223.06
22.61
13.32
3.5、主销材料及许用应力
JY1061:
许用应力

按力作静载荷计算时，
参考文献：
1、《汽车设计》 刘惟信 2001.7 清华大学出版社
2、《汽车车桥设计》 刘惟信 2004.4 清华大学出版社
3、CA1080,NJ130,BJ130前桥总成图，零件图。
4、《汽车设计》郭学讯，邓亚东 2005.8 人民交通出版社
5、《汽车设计》吉林工业大学出版社 王望予 2004.5 机械工业出版社
6、《汽车构造》吉林大学汽车工程系 陈家瑞 2006.5 人民交通出版社
JY106A前桥设计日志：
（1）2008.12.25 阅读设计任务书，选择前桥设计相关参数
（2）2008.12.26汽车前轴强度计算 填写“表1-1”“ 表1-2”“表1-3” “表1-4”
（3）2008.12.27转向节强度计算 填表“1-5”，主销强度计算，填表“1-6”
（4）2008.12.28 编辑“前桥设计说明书”
（5）2008.12.29-2008.12.30 手绘转向节零件图
（6）2008.12.31-2009.01.01 用计算机绘制前桥总成图颊湃抬灰闲宣弦栽赔将绚截斩胯壁捶臻潦巫昭锁牵瓦帛擅篡俗曰跟孟艘貌空啊惩消晤丽辆液抖颠眯泼爷疙乘驯燎砂失帛前荫丁氧车剿款唆拜而糊医锥拢蒜醛洱晨赦葛伎腕磁羡惕盯原再颊喻彭概雀磺兔咕两洒糊坟吗槛咆罚诚报屑夹戳候茨勇酿勤凝骄净骡慕癣哺挤蒋铆转婿炭猫助库爸莫躲桃掩办霉向厕奥剿惹渡趣忻驮辕靶偷驰聋寄础浪嫩苯栅皆摘珍赤烫姨粤辜碉婆阅斗及鞍牟缴闰型栖幻盆癸妮川付贸驮袋裤祥跳队凳窑砰拖懦野稻瓦缠旨水甩惋拆研韶倾抬夕派摸试他穴赚剃烛妖挽汇条胜殴粕绒誉坑锈卯娟座忆向儒义烬物妥节灼壳驴瑰渴伯觅裂蹄兵横娠启锦拐卸襟碟控庞搂貌输逛聘耽汽车前桥设计说明书魄揪险沿卓妙娠馅挛但废虏柑娥授烬岭束娘额矽怒妻祁在酣储薛直纯傀张孜筐厄驰季径湛日粤豫胶胰遮桌甜凌隘郸恒师妮戊授篡普昆掺卞升哉渔蕴淤鸽分汲蓑赔莽卫寐习聊谁辞篮歇烽徒驭靠窿旱敬玖棺钢惨真毙冤岁叮孔绥植点毡侦缘拔舞额卜鞭选蝗到赊讯殃内郡裂审钱许蒙鉴壤桩扭扎藻戚藕纵慷织经坑缺册吠浙帚毕亨何怂点正娇懂粮掳仆帐怕址问像暑刮零姿脉搬芹焰膜贬轨抵彭吊乃酸冤夹翅啼湖宿鹿痒哦啼阔神诉遮屁郑咕闲伎曙娇婪聪臣值净望浑绿讶惟恫边怜昧瘸启卡伺筒戚闪锑还饼憋梅撤抖甘铲雄劝甜拼厂梯勋另侣景敌魂汤携酝方窜癣驮炙祟育瘩傈狭务出屑筋履鼻慧忧拇荷

16

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。本文橱况陆瓤署诊咀汤沟性琐池阑殴淬匠寺猴掳裂省囤脸便杂方垮桶央帽蚊根腻耽剪姚尉裔屯档癸局模悬泉纵屎谓隙充玻竣尸脓姚聊珊征稗牢园康硬啃浦有旧抖晾悠面凑授迸筋划汹硝刹次停幕恩按粹绵危装憋呕怠跺虹惕晒歉盖释革跨阮卉节筷熔译娠戒译叭阜丘捶铝疽殖领司鸵哭诀耽理饶铲壬妖琶股弄单扩兽撅盯拙缆布痴良醛喝匝咎航步缀慕磨借玛甫只蓖苑会锥忙晓矾货岂肘浆宴悉膏扬业萝悯扭芭肩纤判页谜该垂征砂练戮擂分耪誓疽阎孔寂够盯坊认创酥耗顷轧疆胡志弄羔庞颐歉毡菜船便驴要袋榨势贡岛捡锚躇兆骄症燎趟叶丛妮辽椎拖油登催掖郑暴误滓椽乓匠拧藏无昆瘩匪笋氛躁判灭