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1/49目录前言...................................................1第一章概述............................................3第二章从动桥的方案确定................................4§2.1总述............................................4§2.2从动桥设计......................................5第三章转向系的方案确定................................6§3.1概述............................................6§3.2转向器结构形式及选择............................6§3.3循环球式转向器结构及工作原理....................7第四章转向桥的设计计算................................8§4.1从动桥主要零件工作应力的计算....................8§4.2在最大侧向力(侧滑)况下的前梁应力计算.............8§4.3转向节在制动和侧滑工况下的应力计算..............10§4.4主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算....12§4.5转向节推力轴承的计算............................15第五章转向系的设计计算................................16§5.1转向系的设计及参数确定..........................17§5.2转向系计算载荷的确定............................19§5.3循环球式转向器的设计与计算......................20第六章转向主要零件的强度计算..........................26结论...................................................28参考文献...............................................29致谢.....................................................30附录...................................................312/49KD1080轻型载重货车转向系及前桥设计摘要在本次毕业设计中，是关于轻型载货汽车的前桥及转向系统的设计。本着力争性能可靠，价优，易造的设计构想，同时也主要参照拖厂的同类车型，努力去改造，去创新。转向从动桥是通过悬架和车相连，两侧安装着从动车轮，用以传递车架与车轮之间的各种力和力矩。汽车的转向系是利用转向节使车轮可以偏转一定角度以实现汽车的转向。汽车的转向系是用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构，在行驶中起到重要作用。主要可分为机械转向系，动力转向系和电动转向系。其中电动转向系是未来汽车转向系的发展方向。综合各种因素，本次设计采用采用转向梯形机构布置在前轴之后的整体式车桥和采用了正效率很高，操纵方便且使用寿命长的机械式循环球式转向器。本次设计包括对转向从动桥结构形式的选择，主要是计算前轴、转向节、主销、主销上下轴承、转向节推力轴承或止推垫片等在制动和侧滑两种工况下的应力校核。还包括转向器的结构选择及其设计计算并对转向梯形进行优化设计。设计中水平有限，但希望能设计出一辆经济实用的轻型载货汽车。关键词：运输车，前桥，主销，转向轴3/49THEDESIGNSOFTHESTEERINGSYSTEMANDFRONTAXLEINOWNUNLOADAGRICULTURETRUCKTOTRANSPORTOFKD1080ABSTRACTInthisgraduateddesigns,myassignmentisthelighttruck’sfrontaxleandsteeringsystem.Ishalltrymybesttodesignmyassignment,Iwantthelighttruck’scapacityissecureandthepriceislow.Itisalsoeasytomake,atthesametime,IrefertothelighttruckwhichmadeinYTfactory.Iwanttoimproveandinnovateit.Steeringfrontaxleconnectstheframebysuspension.Drivenwheelareinstalledatthesidesoftheforeaxle,whichtransmitskindsofforcesandtorquesintothewheels.Thesteeringknucklelinktothefrontaxlecausesthefrontwheelstoturntotherightorleft.Thesteeringsystemenablesthedrivertoguidetheautomobileorwheeledtractordowntheroadandturnringhtorleft.Itisveryimportantforthetruck.therearemannnualsteering,powersteeringandelectricpowersteering.Theelectricpowersteeringsystemwillbethedirectioninthefuture.Inviewofallthefactors,Iadopttheladder-shapedorganizationassignsafterthefrontaxleandveryefficientthatcanbehandledeasilyandhadlongperformancelifesteeringboxofthecirculationballtype.Thedesignincludesselectionofthestructureoftheforeaxlebutmostcalculatethestreysinspectionunderthebreakandthesecondslideoffrontaxle,steeringknuckleinserts,kingpinandballbearing,thrustbearingandstoplastspacer.Stillincludechoosinganddesigningaslocalculatingandcarryingonoptimizationdesignladder-shapedlyofsteering.Thelevelislimitedinthedesign,butIhopetodesignaeconomicalandpracticalagriculturallighttruck.4/49KEYWORDS:transporter,thefrontaxle,kingpin,steeringshaft5/49主要符号表量的名称量的符号单位汽车前轴静载荷N汽车质心高度mm转向阻力矩MrN.mm接触应力σMPa前轮承受的制动力N前轮承受的垂直力N垂向弯矩N.mm水平弯矩N.mm车轮所受的重力N前轮轮距Bmm两钢板弹簧座中心距Smm转矩TN.mm轮胎的滚动半径mm地面垂向反力ZN地面侧向反力YN力偶矩QN.mm轴承的轴向载荷N轴承静承载容量KN6/49轴承当量静载荷KN转向轴输入功率Kw转向器中的摩擦功率Kw效率导程角rad附着系数前言在目前金融危机的大环境下，伴随着汽车行业的发展，轻型货运汽车在国民生产中扮演着更重要的角色。轻型载货汽车各个领域得到了广泛应用，对于它的设计是依据以往理论知识及实践经验，在满足其功用的前提下来进行的。转向系统是用来保持或改变汽车行驶方向的机构，它在整体设计中亦有其重要地位，对转向时车轮正确运动和汽车的安全行驶有重大影响，这就要求其工作可靠、操纵轻便。在目前的设计和使用方面，转向系统由机械式和动力式两类，由于动力式转向系统能减轻驾驶员的负担，而且操作方便，所以到广泛使用。机械式转向系统由于造价低廉，而且能够满足轻型货车等一大部分汽车的转向需要，固也得到了广泛的使用。机械式转向系由操纵机构、转向器和转向传动机构组成，其重点是转向器和传动机构的设计。现今国内轻型汽车多才用整体式循环球式转向器，整体式后置梯形。本毕业设计说明书，主要讲述了前桥和转向系统的选择设计和方案分析。对前桥和转向系统的分类和工作原理进行了深入的对比和分析，选出最优方7/49案来进行设计；对于转向系统的重要组成部分转向器和转向传动机构进行分析设计，选择合适的机构和零件。8/49第一章概述从动桥通过悬架与车架相联，两侧安装着从动车轮，用以在车架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。根据从动车轮能否转向，从动桥分为转向桥与非转向桥。一般汽车多以前桥为转向桥。为提高操纵稳定性和机动性，有些轿车采用全四轮转向。多轴汽车除前轮转向外，根据对机动性的要求，有时采用两根以上的转向桥直至全轮转向。一般载货汽车采用前置发动机后桥驱动的布置形式，故其前桥为转向从动桥。轿车多采用前置发动机前桥驱动，越野汽车均为全轮驱动，故它们的前桥既是转向桥又是驱动桥，称为转向驱动桥。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。与非独立悬架相匹配的非断开式从动桥是一根支承于左、右从动车轮上的刚性整体横梁，当又是转向桥时，则其两端经转向主销与转向节相联。断开式从动桥与独立悬架相匹配。为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向轻便性及汽车转向后使前轮具有自动回正的性能，转向桥的主销在汽车的纵向和横向平而内都有一定倾角。在纵向平面内，主销上部向后倾斜一个角，称为主销后倾角。在横向平面内，主销上部向内倾斜一个β角，称为主销内倾角。还有车轮外倾角及前束。在汽车的设计、制造、装配调整和使用中必须注意防止可能引起的转向车轮的摆振，它是指汽车行驶时转向轮绕主销不断摆动的现象，它将破坏汽车的正常行驶。转向车轮的摆振有自激振动与受迫振动两种类型。前者是由于轮胎侧向变形中的迟滞特性的影响，使系统在一个振动周期中路面作用于轮胎的力对系统作正功，即外界对系统输入能量。如果后者的值大于系统内阻尼消耗的能量，则系统将作增幅振动直至能量达到动平衡状态。这时系统将在某一振幅下持续振动，形成摆振。其振动频率大致接近系统的固有频率而与车轮转速并不一致，且会在较宽的车速范围内发生。通常在低速行驶时发生的摆振往往属于自摄振动型。当转向车轮及转向系统受到周期性扰动的激励，例如车轮失衡、端面跳动、轮胎的几何和机械特性不均匀以及运动学9/49上的干涉等，在车轮转动下都会构成周期性的扰动。在扰动力周期性的持续作用下，便会发生受迫振动。当扰动的激励频率与系统的固有频率一致时便发生共振。其特点是转向轮摆振频率与车轮转速一致，而且一般都有明显的共振车速，共振范围较窄(3～5km/h)。通常在高速行驶时发生的摆振往往属于受迫振动型。转向轮摆振的发生原因及影响因素复杂，既有结构设计的原因和制造方面的因素．如车轮失衡、轮胎的机械特性、系统的刚度与阻尼、转向轮的定位角以及陀螺效应的强弱等；又有装配调整方面的影响，如前桥转向系统各个环节间的间隙(影响系统的刚度)和摩擦系数(影响阻尼)等。合理地选择这些有关参数、优化它们之间的匹配，精心地制造和装配调整，就能有效地控制前轮摆振的发生。在设计中提高转向器总成与转向拉杆系统的刚度及悬架的纵向刚度，提高轮胎的侧向刚度，在转向拉杆系中设置横向减震器以增加阻尼等，都是控制前轮摆振发生的一些有效措施。10/49第二章从动桥的方案确定§2.1从动桥总体方案