1、汽車前橋設計說明書一、概述車橋通過懸架與車架連接，支承著汽車大部分重量，并將車輪的牽引力或制動力，以及側向力經懸架傳給車架。為了便于與不同懸架相配合，汽車的車橋分為整體式和斷開式兩種。按使用功能劃分，車橋又可分為轉向橋、轉向驅動橋、驅動橋和支持橋。本文設計的是JY1061A型采用前置后輪驅動的載貨汽車前橋，因此該前橋作為從動橋。從動橋的功用：從動橋也稱非驅動橋，又稱從動車軸。它通過懸架與車架（或承載式車身）相聯，兩端安裝從動車輪，用以承受和傳遞車輪與車架之間的力（垂直力、縱向力、橫向力）和力矩。并保證轉向輪作正確的轉向運動。1、設計要求：（1）保證有足夠的強度：以保證可靠的承受車輪與車架之間的

2、作用力。（2）保證有足夠的剛度：以使車輪定位參數不變。（3）保證轉向輪有正確的定位角度：以使轉向輪運動穩定，操縱輕便并減輕輪胎的磨損。（4）從動橋的質量應盡可能小：以減少非簧上質量，提高汽車行駛平順性。通過對CJ1061A型前橋的設計，可以加深我們的設計思想，即:(1)處理好設計的先進性和生產的可能性之間的關系；(2)協調好產品的繼承性和產品的“三化”之間的關系。2、結構參數選擇JY1061A型汽車總布置整車參數見表1：汽車總質量Ga(N)前軸軸載質量G1(N)汽車質心至前軸中民線距離L1(mm)汽車質心至后軸中心線距離L2(mm)軸距L(mm)汽車質心高度hg(mm)前鋼板彈簧座中心距B&q

3、uot;(mm)58359207272133117533081060780主銷中心距Bz(mm)前輪距Bl(mm)車掄滾動半徑rr(inm)主銷內傾角0主銷后傾角y前輪外傾角a前輪前束(mm)141515844808°2.5°1°21 / 17汽車前橋設計說明書2.1、 從動橋結構形式本前橋采用非斷開式轉向從動橋2.2、 選擇前橋結構型式及參數(1)前軸結構形式：工字形斷面加叉形轉向節主銷固定在前軸兩端的拳部里。(2)轉向節結構型式：整體鍛造式。(3)主銷結構型式:圓柱實心主銷。(4)轉向節止推軸承結構形式：止推滾柱軸承。(5)主銷軸承結構形式：滾針軸承(6)輪轂

4、軸承結構形式：單列向心球軸承2.3、 前輪定位角本型前輪定位角選擇見表1'二、前橋強度計算1、前軸強度計算1 .K前軸受力簡圖12.前軸載荷計算i)緊急制動工汽車緊急制動時，縱向力制動力達到最大值，因質量重新分配，而使前軸上的垂直載荷增大，對后輪接地點取矩得取路面附著系數0=0.7制動時前軸軸載千質量重新分配分配系數ml=詈+1=詈+1:1.63垂直反作用力：叫1.63x20727 =16891.6N橫向反作用力：Xn=Xir=-4=11824.1N2ii）側滑汽車側滑時，因橫向力的作用，汽車前橋左右車輪上的垂直教荷發生轉移。（1）確定側向滑移附著系數：GV2在側滑的臨界狀態，橫向反作

5、用力等于離心力F高，并達到最大值F育=5r，Ym*G2'gR，為保證不橫向翻車，須使V清V則有：歷37;用，所以，2,得到'2hg2hg'v=0747取，=0.652x1060（2）對車輪接地點取矩垂直反作用力：七。八2/吆'、20727八2x1060x0.65.心”Zv=（1+-）=x（l+）=19360.5N"2Bl21584Zl?。-誓）=1346.5N橫向反作用力Y尸?（1+'=12584.3NYlr=守（1-3臀-）'=875.2Niii）越過不平路面汽國越過不平路面時，因路面不平引起垂直動載荷，至使垂直反作用力達到最大值取動

6、載荷系數5=2.5Z；=乙=0芻=2,5x世衛=25883.75Nn,r22載荷計算結果列表，如下表2：表2單位N緊急制動Z11689L6XI11824.1側滑Z1119360.5Zlr1346.5Y11125843Ylr875.2越過不平路面zr25883.751.3、彎矩及扭矩計算選擇下述四個部位計版式其斷面的彎矩、扭矩11斷面位于鋼板彈簧座內側，屬于前軸中部最弱部位。此斷面內彎矩最大（鋼板彈簧座可視為梁的固定端），故兩鋼板彈簧之間這段梁可不考慮受扭）nII斷面位于鋼板彈簧座外側附近，此斷面內就彎矩最大，而扭矩最小m-m斷面處的彎矩，扭矩均較大w-w斷面位于梁端，此斷面內扭矩最大，而彎矩最

7、小各斷面示意圖如圖1各斷面的計算參數如下表3表3車L1L2L3L4hlh2h3h4JY1061402316167138129125340各斷面彎扭矩計算如下i）緊急制動垂直面內彎矩=Ztli水平面內彎矩M”=X1L上式中u對應與1-1、nn、皿-m、iv-w斷面分別帶入li、l2、ls、l4鋼板彈簧外側扭矩Mn=X一4)上式中hi對應與ii、nn、nun、wiv斷面分別帶入i】i、h2、h3、0。ii)側滑左側各斷面垂直面內彎矩M產ZkYmrMii)上式中Li,hi帶入值與緊急制動時一致iii)越過不平路面垂直面內彎矩M'Zi'Li式中LI帶入與上面計算中一致彎扭矩計算結果如下

8、表4表4單位N工況I-In-nni-inIV-IV篡制動M6790423533774628208972331041Mn4753288373641619746251631726Mn5675568側滑-23793943368715越不平路M(4)斷面系數計算<A>A工字形斷面前軸a)斷面簡圖本汽車前軸簡化為換算斷面形狀后如圖3所示9 / 17圖3前軸簡化圖b)計算斷面系數i)I-1斷面如圖3所示垂直面內抗彎斷面系數BH3fh36H-72x613-60x3636x61=37003.48N.nnn水平面內抗彎斷面系數%;= 21744 N.nun ii) D - II 斷面2flB?+島_

9、2x12.5x723+36x1236B6x72換算斷面簡圖如圖4圖411H斷面計算簡圖垂直面內抗彎斷面系數IIII斷面為上，下翼緣不等長的工字形斷面。計算其垂直面內抗彎斷面系數的關系是確定出形心軸坐標。形心軸Xc-Xc的坐標：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該斷面對形心軸的慣性矩：3上翼面的抗彎斷面系數：=1708769/XC1708769 "30.796下翼

10、面的抗彎斷面系數:=55486.72/,J叫=*必_1708769-37.204=45929.72加水平面內抗彎斷面系數:W=需協+4+力?）抗扭斷面系數=27822.98"3由經驗公式得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斷面計算簡圖如圖5如圖5IIMII斷面計算簡圖1）垂直面內，水平面內的抗彎斷面系數:43嗎=/6"（"3一43）=（523153）=18913.52/6x52.b2432nW,=（"一"）=一（5215）=11402.2?3662）抗扭斷面系數:h52,“m=1.29此=0.216x433 =17173.512h43取”0.1712=0.216iv）WIV斷面1）垂直面內,水平面內抗彎斷面系數:W4 =生=9至= 19378 .7/b2H 432 x522）抗扭斷面系數:=16024 .7mm51，匕=尸3=0.263x433

12、=20910.343，）各斷面尺寸參數見表5：表5單位：mmJY1061I-In-nni-inIV-IVB7292Bl6050八12.512.5b72584343A6016t212.512.5t1242汽車前橋設計說明書h364315H61685252vi）斷面系數計算結果列表見表6表6單位：N.mmI-In-nm-mIV-IVW'37003.4834347.21418913.5219378.7W*2174427822.9711402.216024.762935.5717173.51220910.34（5）應力計算a）計算公式i）汽車緊急制動時M'垂直面內彎曲應力b=1W9水平

13、面內彎曲應力赤w合成應力b含=b+b扭轉應力：在矩形長邊中點上的扭轉應力rmax=2Wn在矩形短邊中點上的扭轉應力r="max工字形斷面中所產生的最大應力和最大扭轉應力是作用在梁斷面上的不同點處。對于上翼面長邊中點，其相當應力：%=g2+3Lii）汽車側滑時M'垂直面彎曲應力0'=百W出）汽車越過不平路面時M，垂直面彎曲應力0'=三b）應力值計算結果列表:汽車前橋設計說明書表7單位：xN/mm2I-In-nm-niIV-IV緊急制動<7'183.508155.406149.147120.289218.602134.293173.179101.82

14、6max66.696307.075271.424%402.110300.300357.270496.140側滑cf90.96040.053-125.804-173.836越不平路6281.197238.135228.545184.324(6)JY1061前軸材料的許用應力材料：30Cr調質硬度：HB241281b(N/加800937許用應力：b合<b、=(0.6-0.7)0-/,t<ts=0.7b,2、轉向節強度計算作用力Z”、X-九按表11取值2.1、截面系數計算取輪毅內軸承根部處指軸為計算斷面w=三±_=8941.642.2、彎矩計算3232A緊急制動時=GJz；+X

15、：=20X6902.872x2+1183O2x2=825303.22B側滑時M制=4£-工乙=-565832 .60=19379 .22 x 20-12596 .49 x 480C超越不平路面時M=Z；C=25908.75x20=518175中ij1i計算用參數JY10614=45,G=20,cL=302.3、 應力計算A）緊急制動時。=%1=名變召_=92.3W8941.64B)側滑時b =M 惻 _ - 56588732 .608941.64=-632.85C）超越不平路面時6=°"。=57.951W8941.64彎矩、應力計算結果列表見表8表8功況Ma緊急制

16、動825303.22155.8側滑-5658732.6963285超越不平路51817557.9512.4、 轉向節的材料、許用應力及強度校核材料JY106140Gr許用應力b。J查YB6-71：cyb=980N/mm2cr5=(0.65-0.75)。3、主銷強度計算3.1、 主銷作用力計算簡圖如圖6如圖6主銷作用力計算簡圖主銷受力計算參數見表9表9參數車行abcef1hn1DhHJY1061677020497360BB'2165BB"24803037403.2、 計算載荷計算時，忽略主銷傾角的影響，并假定力的作用點位于主銷襯套中點。A)匕按表1取值B)汽車緊急制動時力在主銷

17、的支承反力S；和S：。,.16902.87+1?S414155, =S=J=2=1。425.5%主銷受到尤和11的作用，力Ua+b67+70由下式求得：/345，”M=X=11832x=6059.4力七在主銷的兩個支承上反作用力52和5211165，b70S,=X1=11832x=6045.55N-a+b67+7013 / 17汽車前橋設計說明書S'=X,-=11832x=5786.457Va+b67+70力U在主銷的兩個支承上反作用力S；和S3”S；=-A-=6059.4X?=3096.04N由制動力矩X力.的作用，在主銷的兩個支撐上“b,0/1=6059.4x=2963.36/Va

18、+b137產生反作用力S；和S：，r480S4=S4=X=11832x=41455.18N作用在主銷下端的合力（圖14）a+b137J99ffH99Se+S3/+（§2+叢）2=（10425.5+2963.363+（5786.45+41451581C）汽車側滑時=49102.277V左主銷上支承的反作用力_兀/-乙，_12596.5x360-19379.22x84.5上=a+b=37左主銷下支承的反作用力=21147.4212596.5 x 497-19379.22 x 84.5137=33743.727V右主銷上支承的反作用力Yf+ZIS=","=3133.35

19、N右主銷下支承的反作用力a+bV+N/S下=J4OO9.417VD）汽車越過不平路面時a+b動載荷在主銷上、下支承上產生的作用反力S；和S：.汽車前橋設計說明書s'=s：=z/=15980.21a+h3.3、 彎矩計算在緊急制動和側滑時，主銷下支承的反作用力為最大，在越過不平路面時，因主銷下端的作用力皆大于上端，所以只需要計算主銷下支承處的彎矩（圖15）A）汽車緊急制動時M=%'力=1816786.99N.n】mB）汽車側滑時M=S1h=1248525.04NjnmC）汽車越過不平路面時M=S'/?=2650.72N.mm（5）抗彎斷面系數、剪切面積和主銷襯套擠壓面積的計算A）主銷抗彎斷面系數W=三-（1-=2650.72mm3B）主銷剪切面積F=（D-d2）=706.86mm24D）主銷襯套擠壓面積尸'=£）”=1200mm2D:主銷外徑，（1：主銷內徑3.4、 力計算分別計算個工況下的彎曲應力、剪切應力、擠壓應力見表10。表10彎曲應力剪切應力擠壓應力緊急制動時Mb=WffS.T=F，sb=尸側滑時Mb=W亞FS下<7=-尸越過不平路面時M<7=W，