汽车前桥

汽车前桥综述一、前桥概述及工作条件前桥一般位于汽车的前部，也称转向桥或从动桥。前桥是汽车上一个重要的总成件，主要包括转向节、转向主销、前梁等零部件。前桥是通过悬架与车架相连，用以承受地面与车架之间的垂直载荷外，还承受制动力和侧向力以及这些力所构成的力矩，并保证转向轮作正确的运动。车桥通过悬架与车架连接，支撑着汽车大部分重量，并将车轮的牵引力或者制动力，以及侧向力经过悬架传给车架。在汽车使用中，转向桥的受力状况比较复杂，因此应具有足够的强度。为保证转向车轮的正确定位角度，使操纵轻便并减轻轮胎的磨耗，转向桥也应有足够的刚度。此外，还应尽量减轻转向桥的重量。总之，由于在汽车的行驶过程中，前桥所处的工作环境恶劣，工况复杂，其承受的载荷也多为交变载荷，从而其零部件易出现疲劳裂纹甚至断裂现象。这就要求其在结构设计上必须有足够的强度、刚度和抗疲劳破坏的能力。前轴：是前桥的主要承重零部件，我公司有管式和锻打式两种结构形式，但主要以锻打式为主。前轴两端各有一呈拳形的加粗部分作为安装主销的部位。中间部分的两侧为板簧支座面，用以安装钢板板弹簧及其附件。在此需要说明的是：在U型螺栓穿过前轴的安装孔需要打紧下方的背紧螺母时，往往会出现套筒跟前轴背筋发生干涉的问题。为什么会出现该问题呢？一是设计问题，因为前轴的背筋影响到前桥的载荷，因此必须保证一定的尺寸要求，而如果前后U型螺栓的距离设计的过小，没有留出足够的间隙装配便会出现以上问题。二是工艺问题，工艺问题有两种情况。第一种是前轴背筋的对称度不好或安装孔的对称度不好容易造成该问题；第二种就是有些主机厂为避免套筒的易损，没有考虑到产品的实际情况而盲目加大套筒的外径。主销：是影响整车性能的重要零部件。主销上有止动槽，销锁栓通过止动槽将主销固定在前轴的主销孔内，使其不能转动也不能轴向移动。节销的加工精度要求很高，是我公司重点控制的零部件之一。转向节：转向节是前桥上主要的转向件。它利用主销和前轴铰接并经一对轮毂轴承承支撑着轮毂组合，来实现转向的功能。制动器总成：是实现车轮制动的主要元件，有油刹和气刹两种形式。在车辆实施制动命令时，制动器的摩擦片通过扩张与制动鼓的内加工面接触产生摩擦力实现车辆制动。前桥制动器的选择非常关键，如果选择不当，会出现前后制动力不匹配，制动力达不到要求等许多问题。轮毂组合：主要通过两滚动轴承安装在转向节上，带动车轮转动。同时与摩擦片形成摩擦副，实现车轮的制动。节臂：分直拉杆臂、横拉杆臂，分别和直拉杆总成和横拉杆总成相连。形成转向机构和转向梯形机构。转向机构来完成车辆的转向，转向梯形决定了车辆的内外转角是否合理。横拉杆总成：是调整前束的主要零部件。杆身是由无缝钢管制造，两端是球形铰接结构的接头总成，通过螺纹配合后安装在横拉杆臂上，杆身可调，以便于调节前束。前桥承受汽车的前部重量，把汽车的前进推力从车架传给车轮，并与转向装置的有关机件作关节式联系，实施汽车的转向。前桥是利用它的两端通过主销与转向节连接，用以转向节的摆转来实现汽车的方向。二、使用性能要求为使汽车在行驶中具有较好的直线行驶能力，前桥应满足下列要求：1．足够的强度，以保证可靠的承受车轮与车架（或承载式车身）之间的作用力。2．正确的车轮定位，使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的磨损。前轮定位包括主销内倾，主销后倾，前轮外倾和前轮前束。3．足够的刚度，使受力后变形要小，保证主销和转向轮有正确的定位角度保持不变。4．转向节与主销，转向节与前桥之间的摩擦力应尽可能小，以保证转向操作的轻便性，并有足够的耐磨性。5．转向轮的摆振应尽可能小，以保证汽车的正常，稳定行使。6．前桥的质量应尽可能小，以减少非簧载质量，提高汽车行驶平顺性。三、典型车型前桥总成结构1.微型汽车前轴微型汽车前悬架普遍采用了独立悬架的结构。前轴的载荷相对较小，结构也较为简单。微型汽车前轴一般多为断开式活动关节的结构，由前轴本体，左右横摆臂，加强杆臂等组成。2.轿车前桥轿车前桥采用麦弗逊式悬架。它承担着驱动及转向的双重功能，悬架上端与车身相连，下端与车轮轴承壳体相连，车轮的外倾是通过悬架与轴承壳体的连接螺栓来调整的，副车架利用弹性件通过控制臂，球铰与悬挂相连，提高了行驶的稳定性和乘坐的舒适性。3.越野车前桥越野汽车的前桥负有转向和驱动两种任务，故称为转向驱动桥。它和一般驱动桥一样，具有主传动器、差速器和半轴。不同之处是，由于转向的需要，半轴被分为内，外两段而用万向节连接起来，同时主销也因而做成上下两段。4.载重汽车前轴载重汽车前轴采用工字形断面主要用以提高前轴的抗弯强度。上部有二处加宽平面，用以支承钢板弹簧。前轴两端各有一个拳形部分，其中有通孔，作为装转向节主销只用。主销与左右转向节铰接，用带有螺纹的楔形锁销横穿过与主销孔垂直通孔，靠锁销楔面将主销固定在前轴孔内，使它不能转动。四、毛坯一般情况下，常见材料所需定义的材料特性包括：弹性模量、泊松比、密度、比热、热膨胀系数等。前桥主要由两部分材料组成，即前轴和转向节等零部件材料。前轴的材料采用45号钢，转向节的材料采用40Cr。扭杆是汽车前独立悬架中的关键件，属细长杆件，其感应淬火处理是生产中的工艺难点，该文介绍了扭杆的淬火感应器及其工艺试验结果，确定采用半圈式感应器连续淬火工艺，这种处理方法能满足扭杆技术要求和批量生产。前桥前轴转向节五、制造工艺该类锻件在锻造成型时，不仅需要较大的变形能，而且尚需一定的变形力，因此选用J53系列双盘摩擦压力机比较经济，该系列压力机采用组合打滑飞轮，组合打滑飞轮既能为高度变形较大的锻件提供足够的交形能，又能为锻件提供必需的变形力，且不致超负荷，该系列压力机的设备投资、模具成本和锻件成本均比模锻锤和热模锻曲柄压力机便宜一半多。目前，国内汽车前轴机加工工艺流程主要有以下几种：(1)①铣两钢板弹簧座平面；②钻两钢板弹簧座平面十孔；③粗铣两主销孔上下端面；④精铣主销孔上下端面；⑤钻扩铰主销孔；⑥拉削主销孔；⑦锪主销孔上下端面；⑧钻铰锁销孔。在该方案中，存在以下问题：①采用主销孔定位锪上下端面，端面与主销孔的垂直度不易保证，主销孔高度尺寸不易保证；②以主销孔定位钻锁销孔时，钻头经过十字相贯孔时，易出现单边切削现象，生偏移，造成主销孔与锁销孔中心距不易保证。(2)①铣两钢板弹簧座平面；②钻两钢板弹簧座平面十孔；③钻铰锁销孔一④粗铣主销孔上下端面；⑤精铣主销孔上下端面；⑥钻扩铰主销孔。在该方案中，存在以下问题：①因该工艺方法是采用先钻锁销孔后钻主销孔，而主销-fL：fL径及位置尺寸为关键尺寸，主销精度不易保证；②采用先精铣主销孔上下端面后加工主销孔，端面相对主销孔的垂直度难以保证。(3)①铣两钢板弹簧座平面；②钻两钢板弹簧座平面十孔；③钻铰锁销孔；④粗铣主销上下端面；⑤钻扩铰主销孔；⑥精铣主销孔上下端面。在该方案中，存在以下问题：①主销孔与锁销孔十字相贯孔尺寸公差±0．1mm不易保证；②采用铰削主销孔，其尺寸公差不易保证；③最后精铣主销孔上下端面。主销孔与上下端面垂直度不易保证；④主销孔长度尺寸不易保证。六、前桥发展趋势随着我国交通运输事业的迅速发展，汽车运输的承载重量和运行速度都在不断增加。于是人们对汽车的安全运行也越来越重视，所以对汽车车桥的设计也提出了更高的要求。由于国外汽车发展起步早，技术投入大，因此在技术上远远领先国内市场，当然也还有很多不足的地方，还需要改进，技术也还需要有所突破。汽车工业作为我国重点发展的支柱产业，其前景相当广阔。目前汽车零部件的生产有一定的潜力，但大多数企业在产品研究，开发等环节存在一定的欠缺，尤其缺少产品的自主开发能力，不能适应系统配套，模块供货，难以参与国际分工。因此，在今后的发展中，我国企业应积极吸收国际汽车先进技术，不断完善自主体系，如制动系统，转向系统等，扩大该产业的产品品种，提高整体技术水平，增强技术开发能力，促使企业更快的发展，适应汽车行业全球化趋势。