汽车前桥设计

原地踏步ING

汽车前桥设计说明书
二、结构参数选择
1、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        1180        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、从动桥结构形式
   本前桥采用非断开式转向从动桥
3、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：国柱实心主销。
（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
4、前轮定位角
本型前轮定位角选择见表1
三、前桥强度计算
1、前轴强度计算
（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
（2）前轴计算载荷的计算
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===1.631
垂直反作用力：Z1l= Z1r==16902.96N
横向反作用力：X1l=X1r= Ф=11832.00N
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==19379.22N
Z=1347.78N
横向反作用力
Y1l=12596.49N
Y1r=876.06N
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        16902.68
        X1        11832.00
侧滑        Z1l        19379.22
        Z1r        1347.78
        Y1l        12596.49
        Y1r        876.06
越过不平路面        Z1′        25908.75
(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〝=X1li
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=X1
上式中hi对应与Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、Ⅳ-Ⅳ断面分别带入h2、h3、h4。
ⅱ）侧滑
   左侧各断面垂直面内弯矩 M1ˊ=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        Mˊ        6794953.74        5341306.92        2822779.29        2332596.06
        M〞        4756464        37838912        1975944        1632816
        Mn        4153034.70        4200362.85        5277075.55        5679363.8
侧滑        M1〞        3369077.68        1652078.65        -2306125.86        -2069777.16
越不平路        Mˊ        10415317.5        8186849        4326761.25        3575407.5
(4)断面糸数计算
<A>A工字形断面前轴
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
=37003.47N.mm
②水平面内抗弯断面糸数

ⅱ）Ⅱ--Ⅱ 断面
换算断面简图如图4



图4  II—II断面计算简图

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：
       
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： mm
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'        37003.47        34347.214        18913.52        19378.7
W"        21744        27822.97        11402.2                16024.7
W"'                73229        20910.34        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
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                183.63        155.51        149.25        120.379
                        134.38        173.29        101.89
                        45.51        113.38        271.40
                402.38        300.30        357.27        496.14
        侧 滑                91.05        48.10        -125.926        -106.81
越不平路                287.07        238.36        228.77        184.50
（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）截面系数计算
        取轮毂内轴承根部处指轴为计算断面
            
        （3）弯矩计算
            A紧急制动时                             
            B侧滑时      
         
            C超越不平路面时
       
        （4）计算用参数JY1061
              ，  ，
         （5）应力计算
            A）紧急制动时
        B）侧滑时
        C）超越不平路面时
      （6）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
     （7）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
   （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
（2）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）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。
         
（4）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）
汽车紧急制动时
        =1816786.99N.mm
汽车侧滑时
       =1248525.04N.mm
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
主销衬套挤压面积
        =1200mm2
          D:主销外径，d：主销内径
（6）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

（7）载荷、弯矩、应力计算结果列表见表11：
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                                               
                                               
越过不平路面                5980.21        591267.77        223.06        22.61        13.32
        （8）主销材料及许用应力
        JY1061:
        许用应力   
                   
                   
             按力作静载荷计算时，

景尘

挺全的嘛。

晋者

好像公式都没有哈

hanmamotuo

第一次看到这么详细的前桥设计资料，感谢楼主。

lxy5599

刚涉及车桥设计工作，学习了

ftzyg

楼主整个完整的附件发上来嘛

yunjianfeiixang

好像在哪看过

ftzyg

楼主给我发一份吧，ftzyg@163.com，直接发在帖子里面复制出来一堆乱码，而且还缺少表格，谢谢了