E420轻型载货汽车驱动桥设计说明书

第一篇：E420轻型载货汽车驱动桥设计说明书

盐城工学院毕业设计说明书 2006

目录 前言...........................................................................................................................1 1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求.......................................................1 1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路.......................................................1 1.3 预期的成果...........................................................................................................1 2 国内外发展状况及现状的介绍...............................................................................3 3 总体方案论证...........................................................................................................4 4 具体设计说明...........................................................................................................7 4.1 主减速器的设计...................................................................................................7 4.1.1 主减速器的结构型式.......................................................................................7 4.1.2 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法...............................................9 4.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法.............................................10 4.1.4 主减速器的基本参数的选择及计算.............................................................10 4.2 差速器的设计.....................................................................................................13 4.2.1差速器的结构型式..........................................................................................13 4.2.2差速器的基本参数的选择及计算..................................................................15 4.3 半轴的设计.........................................................................................................16 4.3.1半轴的结构型式..............................................................................................16 4.3.2半轴的设计与计算..........................................................................................16 4.4驱动桥壳结构选择..............................................................................................19 5 结论.........................................................................................................................21 参 考 文 献...............................................................................................................22

盐城工学院毕业设计说明书 2006 1 前言

本课题是进行低速载货汽车后驱动桥的设计。设计出小型低速载货汽车后驱动桥，包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件，协调设计车辆的全局。

1.1 本课题的来源、基本前提条件和技术要求

a.本课题的来源：轻型载货汽车在汽车生产中占有大的比重。驱动桥在整车中十分重要，设计出结构简单、工作可靠、造价低廉的驱动桥，能大大降低整车生产的总成本，推动汽车经济的发展。

b.要完成本课题的基本前提条件是：在主要参数确定的情况下，设计选用驱动桥的各个部件，选出最佳的方案。

c.技术要求：设计出的驱动桥符合国家各项轻型货车的标准[1]，运行稳定可靠，成本降低，适合本国路面的行驶状况和国情。1.2 本课题要解决的主要问题和设计总体思路

a.本课题解决的主要问题：设计出适合本课题的驱动桥。汽车传动系的总任务是传递发动机的动力，使之适应于汽车行驶的需要。在一般汽车的机械式传动中，有了变速器还不能完全解决发动机特性与汽车行驶要求间的矛盾和结构布置上的问题。首先是因为绝大多数的发动机在汽车上的纵向安置的，为使其转矩能传给左、右驱动车轮，必须由驱动桥的主减速器来改变转矩的传递方向，同时还得由驱动桥的差速器来解决左、右驱动车轮间的转矩分配问题和差速要求。其次，需将经过变速器、传动轴传来的动力，通过驱动桥的主减速器，进行进一步增大转矩、降低转速的变化。因此，要想使汽车驱动桥的设计合理，首先必须选好传动系的总传动比，并恰当地将它分配给变速器和驱动桥。

b.本课题的设计总体思路：非断开式驱动桥的桥壳，相当于受力复杂的空心梁，它要求有足够的强度和刚度，同时还要尽量的减轻其重量。所选择的减速器比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃料经济性。对载货汽车，由于它们有时会遇到坎坷不平的坏路面，要求它们的驱动桥有足够的离地间隙，以满足汽车在通过性方面的要求。驱动桥的噪声主要来自齿轮及其他传动机件。提高它们的加工精度、装配精度，增强齿轮的支承刚度，是降低驱动桥工作噪声的有效措施。驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量，以减小不平路面对驱动桥的冲击载荷，从而改善汽车行驶的平顺性。1.3 预期的成果

设计出小型低速载货汽车的驱动桥，包括主减速器、差速器、驱动车轮的传动装置及桥壳等部件，配合其他同组同学，协调设计车辆的全局。使设计出的产品使用方便，材料使用最少，经济性能最高。

a.提高汽车的技术水平，使其使用性能更好，更安全，更可靠，更经济，更

低速载货汽车后驱动桥的设计

舒适，更机动，更方便，动力性更好，污染更少。

b.改善汽车的经济效果，调整汽车在产品系列中的档次，以便改善其市场竞争地位并获得更大的经济效益

盐城工学院毕业设计说明书 2006 2 国内外发展状况及现状的介绍

为适应不断完善社会主义市场经济体制的要求以及加入世贸组织后国内外汽车产业发展的新形势，推进汽车产业结构调整和升级，全面提高汽车产业国际竞争力，满足消费者对汽车产品日益增长的需求，促进汽车产业健康发展，特制定汽车产业发展政策。通过该政策的实施，使我国汽车产业在2010年前发展成为国民经济的支柱产业，为实现全面建设小康社会的目标做出更大的贡献。政府职能部门依据行政法规和技术规范的强制性要求，对汽车、农用运输车(低速载货车及三轮汽车，下同)、摩托车和零部件生产企业及其产品实施管理，规范各类经济主体在汽车产业领域的市场行为。低速载货汽车，在汽车发展趋势中，有着很好的发展前途。生产出质量好，操作简便，价格便宜的低速载货汽车将适合大多数消费者的要求。在国家积极投入和支持发展汽车产业的同时，能研制出适合中国国情，包括道路条件和经济条件的车辆，将大大推动汽车产业的发展和社会经济的提高。

在新政策《汽车产业发展政策》中，在2010年前，我国就要成为世界主要汽车制造国，汽车产品满足国内市场大部分需求并批量进入国际市场；2010年，汽车生产企业要形成若干驰名的汽车、摩托车和零部件产品品牌；通过市场竞争形成几家具有国际竞争力的大型汽车企业集团，力争到2010年跨入世界500强企业之列，等等。同时，在这个新的汽车产业政策描绘的蓝图中，还包含许多涉及产业素质提高和市场环境改善的综合目标，着实令人鼓舞。然而，不可否认的是，国内汽车产业的现状离产业政策的目标还有相当的距离。自1994年《汽车工业产业政策》颁布并执行以来，国内汽车产业结构有了显著变化，企业规模效益有了明显改善，产业集中度有了一定程度提高。但是，长期以来困扰中国汽车产业发展的散、乱和低水平重复建设问题，还没有从根本上得到解决。多数企业家预计，在新的汽车产业政策的鼓励下，将会有越来越多的汽车生产企业按照市场规律组成企业联盟，实现优势互补和资源共享。

低速载货汽车后驱动桥的设计 总体方案论证

驱动桥的结构型式按齐总体布置来说共有三种，即普通的非断开式驱动桥，带有摆动半轴的非断开式驱动桥和断开式驱动桥。

图3-1 驱动桥的总体布置型式简图

(a)普通非断开式驱动桥；(b)带有摆动半轴的非断开式驱动桥；(c)断开式驱动桥

方案

（一）：非断开式驱动桥

图3-2 非断开式驱动桥

普通非断开式驱动桥[2]，如图3-2，由于其结构简单、造价低廉、工作可靠，最广泛地用在各种载货汽车、客车和公共汽车上，在多数的的越野汽车和部分轿车上也采用这种结构。它的具体结构是桥壳是一根支承在左、右驱动车轮上的刚性空心梁，而齿轮及半轴等所有的传动机件都装在其中。这时整个驱动桥、驱动车轮及部分传动轴均属簧下质量，使汽车的簧下质量较大，这是它的一个缺点。采用单级主减速器代替双级主减速器可大大减小驱动桥质量。采用钢板冲压-焊

盐城工学院毕业设计说明书 2006 接的整体式桥壳及钢管扩制的整体式桥壳，均可显著地减轻驱动桥的质量。驱动桥的轮廓尺寸主要决定于主减速器的型式。在汽车的轮胎尺寸和驱动桥下的最小离地间隙已经确定的情况下，也就限定了主减速器从动齿轮直径的尺寸。在给定主减速器速比的条件下，如果单级主减速器不能满足离地间隙要求，则可改用双级结构。后者仅推荐用于主减速比大于7.6且载货在6t以上的大型汽车上。在双级主减速器中，通常是把两级减速齿轮放在一个主减速器壳内，也可以将第二级减速齿轮移向驱动车轮并靠近轮毂，作为轮边减速器。在后一种情况下又有五种布置方案可供选择。方案

（二）：断开式驱动桥

图3-3 断开式驱动桥

断开式驱动桥区别于非断开式驱动桥的明显特点在于前者没有一个连接左右驱动车轮的刚性整体外壳或梁[2]。断开式驱动桥的桥壳是分段的，并且彼此之间可以做相对运动，所以这种桥称为断开式的。另外，它又总是与独立悬架相匹配，故又称为独立悬挂驱动桥。这种桥的中段，主减速器及差速器等是悬置在车架横梁或车厢底板上，或与脊梁式车架相联。主减速器、差速器与传动轴及一部分驱动车轮传动装置的质量均为簧上质量。两侧的驱动车轮由于采用独立悬挂则可以彼此独立地相对于车架或车厢作上下摆动，相应地就要求驱动车轮的传动装置及其外壳或套管，作相应摆动。所以断开式驱动桥也称为“带有摆动半轴的驱动桥”。

汽车悬挂总成的类型及其弹性元件与减振装置的工作特性是决定汽车行驶平顺性的主要因素，因汽车簧下部分质量的大小，对其平顺性也有显著的影响。断开式驱动的簧下质量较小，又与独立悬架相配合，致使驱动车轮与地面的接触

低速载货汽车后驱动桥的设计

情况及对各种地形的适应性比较好，由此可大大地减小汽车在不平路面上行驶时的振动和车厢倾斜；提高汽车的行驶平顺性和平均行驶速度；减小车轮和车桥上的动载荷及零件的损坏，提高其可靠性及使用寿命。但是，由于断开式驱动桥及与其相配的独立悬挂的结构复杂，故这种结构主要见于对行驶平顺性要求较高的一部分及一些越野汽车上，且后者多属于轻型以下的越野汽车或多桥驱动的重型越野汽车。

方案

（三）：多桥驱动的布置

为了提高装载量和通过性，有些重型汽车及全部中型以上的越野汽车都是采用多桥驱动，常采用4×4、6×6、8×8等驱动型式[2]。在多桥驱动的情况下，动力经分动器传给各驱动桥的方式有两种。相应这两种动力传递方式，多桥驱动汽车各驱动桥的布置型式分为非贯通式与贯通式。前者为了把动力经分动器传给各驱动桥，需分别由分动器经各驱动桥自己专用的传动轴传递动力，这样不仅使传动轴的数量增多，且造成各驱动桥的零件特别是桥壳、半轴等主要零件不能通用。而对8×8汽车来说，这种非贯通式驱动桥就更不适宜，也难与布置了。为了解决上述问题，现代多桥驱动汽车都是采用贯通式驱动桥的布置型式。在贯通式驱动桥的布置中，各桥的传动轴布置在同一纵向铅垂平面内，并且各驱动桥分别用自己的传动轴与分动器直接联接，而是位于分动器前面的或后面的各相邻两桥的传动轴，是串联布置的。汽车前后两端的驱动桥（第一、第四桥）的动力，是经分动器并贯通中间桥（分别穿过第二、第三桥）而传递的。其优点是，不仅减少了传动轴的数量，而且提高了各驱动桥零件的相互通用性，并且简化了结构、减小了体积和质量。这对于汽车的设计（如汽车的变形）、制造和维修，都带来方便。四桥驱动的越野汽车也可采用侧边式及混合式的布置。

经上述分析，考虑到所设计的轻型载货汽车的载重和各种要求，其价格要求要尽量低，故其生产成本应尽可能降低。另由于轻型载重汽车对驱动桥并无特殊要求，和路面要求并不高，故本设计采用普通非断开式驱动桥。

盐城工学院毕业设计说明书 2006 4 具体设计说明

4.1 主减速器的设计

4.1.1 主减速器的结构型式

主减速器的结构型式，主要是根据其齿轮类型、主动齿轮和从动齿轮的安置方法以及减速型式的不同而异。

在现代汽车驱动桥上，主减速器采用得最广泛的是“格里森”（Gleason）制或“奥利康”（Oerlikon）制的螺旋锥齿轮和双面锥齿轮。

图4-1 螺旋锥齿轮与双曲面齿轮传动

(a)螺旋锥齿轮传动；(b)双曲面齿轮传动

采用双曲面齿轮。他的主、从动齿轮轴线不相交而呈空间交叉。其空间交叉角（即将一轴线平移，使之与另一轴线相交的交角）也都是采用90°。主动齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上或向下的偏移，称为上偏置或下偏置。这个偏移量称为双曲面齿轮的偏移距。当偏移距大到一定程度，可使一个齿轮轴从另一个齿轮轴旁通过。这样就能在每个齿轮的两边布置尺寸紧凑的支承。这对于增强支承刚度、保证齿轮正确啮合从而提高齿轮寿命大有好处。和螺旋锥齿轮由于齿轮的轴线相交而使得主、从动齿轮的螺旋角相等的情况不同，双曲面齿轮的偏移距使得主动齿轮的螺旋角大于从动齿轮的螺旋角。因此，双曲面传动齿轮副的法向模数或法向周节虽相等，但端面模数或端面周节是不等的。主动齿轮的端面模数或端面周节是大于从动齿轮的。这一情况就使得双曲面齿轮传动的主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮传动的主动齿轮有更大的直径和更好的强度和刚度。其增大的程度与偏移距的大小有关。另外，由于双曲面传动的主动齿轮的直径及螺旋角都较大，所以相啮合齿轮的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮当量曲率半径为大，从而使齿面间的接触应力降低。随偏移距的不同，双曲面齿轮与接触应力相当的螺旋锥齿轮比较，负荷可提高至175%。双曲面主动齿轮的螺旋角较大，则不产生根切的最少齿数可减少，所以可选用较少的齿数，这有力于大传动比传动。当要求传动比大而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮更为合理。因为如果保持两种传动的主动齿轮直径一样，则双曲面从动齿轮的直径比螺旋锥齿轮的要小，这对于主减速比i04.5的传动有其优越性。对中等传动比，两种齿轮都能很好适应。由于双曲面主动齿轮螺旋角的增大，还导致其进入啮合的平均齿数要比螺旋锥齿轮

低速载货汽车后驱动桥的设计

相应的齿数多，因而双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮冲动工作更加平稳、无噪声，强度也高。双曲面齿轮的偏移距还给汽车的总布置带来方便。

不涂漆******

图4-5 采用组合式桥壳的单级主减速器

减速型式的选择与汽车的类型及使用条件有关，但它主要取决于由动力性、经济性等整车性能所要求的主减速比 i0 的大小及驱动桥下的离地间隙、驱动桥的数目及布置型式等。

本设计采用组合式桥壳的单级主减速器（图）。单级主减速器具有结构简单、质量小、尺寸紧凑及制造成本低等优点。其主、从动锥齿轮轴承都直接支承在与桥壳铸成一体的主减速器壳上，结构简单、支承刚度大、质量小、造价低。

盐城工学院毕业设计说明书 2006 4.1.2 主减速器主动锥齿轮的支承型式及安装方法

图4-2 主动锥齿轮齿面受力图

在壳体结构及轴承型式已定的情况下，主减速器主动齿轮的支承型式及安置方法，对其支承刚度影响很大，这是齿轮能否正确捏合并具有较高使用寿命的因素之一。

图4-3 骑马式支承

1-调整垫圈；2-调整垫片

本设计采用骑马式支承（图4-3）。齿轮前、后两端的轴颈均以轴承支承。骑马式支承使支承刚度大为增加，使齿轮在载荷作用下的变形大为减小，约减小到悬臂式1/30以下。而主动锥齿轮后轴承的径向负荷比悬臂式的要减小至1/5～1/7。齿轮承载能力较悬臂式可提高10%左右。此外，由于齿轮大端一侧前轴承及后轴承之间的距离很小，可以缩短主动锥齿轮轴的长度，使布置更紧凑，这有利于减小传动轴夹角及整车布置。骑马式支承的导向轴承（即齿轮小端一侧的轴承）都采用圆柱滚子式的，并且其内外圈可以分离，以利于拆装。为了进一步增强刚度，应尽可能地减小齿轮大端一侧两轴承间的距离，增大支承轴径，适当提

低速载货汽车后驱动桥的设计

高轴承的配合的配合紧度。

4.1.3 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安装方法

图4-4 主减速器从动锥齿轮的支承型式及安置办法

主减速器从动锥齿轮的支承刚度依轴承的型式、支承间的距离和载荷在轴承之间的分布而定。两端支承多采用圆锥锥子轴承，安装时使它们的圆锥滚子大端相向朝内，而小端相背朝外。

为了防止从动齿轮在轴向载荷作用下的偏移，圆锥滚子轴承也应预紧。由于从动锥齿轮轴承是装在差速器壳上，尺寸较大，足以保证刚度。球面圆锥滚子轴承（图4-4（b））具有自动调位的性能，对轴的歪斜的敏感性较小，这在主减速器从动齿轮轴承的尺寸大时极其重要。

4.1.4 主减速器的基本参数的选择及计算

主减速比i0,驱动桥的离地间隙和计算载荷，是主减速器设计的原始数据。A.主减速比i0的确定

主减速比对主减速器的结构型式、轮廓尺寸、质量大小以及当变速器处于最高档位时汽车的动力性和燃料经济性都有直接影响。i0的选择应在汽车总体设计时和传动系的总传动比iT一起由整车动力计算来确定。可利用在不同io下的功率平衡图来研究i0对汽车动力性的影响。通过优化设计，对发动机与传动系参数作

盐城工学院毕业设计说明书 2006 最价匹配的方法来选择i0值，可使汽车获得最佳的动力性和燃料经济性。

为了得到足够的功率储备而使最高车速稍有下降，i0按下式计算[3]：

i0(0.377～0.472)式中：rr—车轮滚动半径，m；

igh—变速器最高档传动比；

amax—汽车最高车速；

np—发动机最大转速

rrnpamaxigh 41

i0(0.377～0.472)rrnpamaxigh0.4430.4440006.67

23.614.95 根据所选定的主减速比io值，确定主减速器的减速型式为单级。查表得汽车驱动桥的离地间隙为200mm.B．主减速齿轮计算载荷的计算

通常是将发动机最大转矩配以传动系最低档传动比时和驱动车轮打滑时这两种情况下作用于主减速器从动齿轮上的转矩（Tje、Tj）的较下者，作为载货汽车和越野汽车在强度计算中用以验算主减速器从动齿轮最大应力的计算载荷。既[3]：

TjeTemax　iTLK0T/n 42

TjG2rr 43

LBiLB式中：Temax—发动机最大转矩，Nm；

iTL—由发动机到所计算的主减速器从动齿轮之间的传动系最低档传动比；

T—上述传动部分的效率，取T0.9；

K0—超载系数，对于一般载货汽车、矿用汽车和越野汽车以及液力传动的各类汽车取K01；

n—该车的驱动桥数目；

G2—汽车满载时一个驱动桥给水平地面的最大负载，N；对后桥来说还要考虑到汽车加速时的负荷增大量；

—轮胎对路面的附着系数，对于安装一般轮胎的公路用汽车，取0.85；

rr—车轮的滚动半径，m；

LB，iLB—分别为由所计算的主减速器从动齿轮到驱动轮之间的传动效率和减速比（例如轮边减速器等）。

由式（4-2）、式（4-3）求得的计算载荷，是最大转矩而不是正常持续转矩不能用它作为疲劳损坏的依据。对于公路车辆来说，使用条件较非公路车辆稳定，低速载货汽车后驱动桥的设计

其正常持续转矩是根据所谓平均牵引力来确定的，即主减速器从动齿轮的平均计算转矩Tjm（Nm）为[4]

Tjm(GaGT)rr(fRfHfP)44

iLBLBn式中：Ga—汽车装载总重，N；

GT—所牵引的挂车满载总重，N，但仅用于牵引车；

fR—道路滚动阻力系数；

fH—汽车正常使用时的平均爬坡能力系数；

fP—汽车或汽车列车的性能系数。

fP0.195(GAGT)116 45 100Temax

当0.195GaGT16时 取fP0

Temax(GaGT)rr400000.0150.060

(fRfHfP)iLBLBn6.670.91 Tjm =22Nm

C．主减速齿轮基本参数的选择

a.齿数的选择

对于单级主减速器，当i0较大时，则应尽量使主动齿轮的齿数z1取得小些，以得到满意的驱动桥离地间隙。当i06时，z1的最小值可取为5，但为了啮合平稳及提高疲劳强度，z1最好大于5。取z16，z234[5]。

b.节圆半径的选择

可根据从动锥齿轮的计算转矩（见式4-

4、式4-5并取两者中较小的一个为计算依据）按经验公式选出：

d2Kd23Tj 46

式中 dd—从动锥齿轮的节圆半径，mm；

Kd2—直径系数，取Kd213～16；

Tj—计算转矩，Nm。

d2Kd23Tj1532242mm

c.齿轮端面模数的选择

d2选定后可按式md2/z2算出从动齿轮大端端面模数，并用下式校核：

mKm3Tj 47

盐城工学院毕业设计说明书 2006 式中 Km—模数系数。

md2/z242/341.2

mKm3Tj0.43221.2

d.齿面宽的选择

汽车主减速器双曲面齿轮的从动齿轮齿面宽Fmm为：

F0.155d2 48

F0.155d20.155426.51mm

4.2 差速器的设计

4.2.1差速器的结构型式

差速器选用对称式圆锥行星齿轮差速器。其结构原理如图（4-6）所示[6]。普通对称式圆锥行星齿轮差速器由差速器左、右壳，2个半轴齿轮，4个行星齿轮，行星齿轮轴，半轴齿轮等组成。其工作原理如图所示。0为主减速器从动齿轮或差速器壳的角速度；

1、2分别为左右驱动车轮或差速器半轴齿轮的角速度；3为行星齿轮绕其轴的自转角速度。

图4-6 普通圆锥齿轮差速器的工作原理简图

当汽车在平坦路面上直线行驶时，差速器各零件之间无相对运动，则有

120 30

低速载货汽车后驱动桥的设计

这时，差速器壳经十字轴以力P带动行星齿轮绕半轴齿轮中心作“公转”而无自转（30）。行星齿轮的轮齿以P/2的反作用力。对于对称式差速器来说，两半轴齿轮的节圆半径r相同，故传给左、右半轴的转矩均等于Pr/2，故汽车在平坦路面上直线行驶时驱动左、右车轮的转矩相等。

当汽车转弯时，假如左右轮之间无差速器，则按运动学要求，行程长的外侧车轮将产生滑移，而行程短的内侧车轮将产生滑转。由此导致在左、右轮胎切线方向上各产生一附加阻力，且它们的方向相反，如图所示。当装有差速器时，附加阻力所形成的力矩使差速器起差速作用，以免内外侧驱动车轮在地面上的滑转和滑移，保证它们以不同的转速1和2正常转动。当然，若差速器工作时阻抗其中各零件相对运动的摩擦大，则扭动它的力矩就大。在普通的齿轮差速器中这种摩擦力很小，故只要左、右车轮所走路程稍有差异，差速器开始工作。

当差速器工作时，行星齿轮不仅有绕半轴齿轮中心的“公转”，而且还有绕行星齿轮以角速度为3的自转。这时外侧车轮及其半轴齿轮的转速将增高，且增高量为3z3（z3为行星齿轮齿数，z1为该侧半轴齿轮齿数），这样，外侧半z1轴齿轮的角速度为：

103z3 z1在同一时间内，内侧车轮及其半轴齿轮（齿数为z2）的转速将减低，且减低量为3z3，由于对称式圆锥齿轮差速器的两半轴齿数相等，于是内侧半轴齿轮z2的转速为：

203z3 z1由以上两式得差速器工作时的转速关系为

1220

49

即两半轴齿轮的转速和为差速器壳转速的两倍。由式（4-9）知：

当20时，120，或 当10时，220 当00时，12

最后一种情况00，有时发生在使用中央制动时，这时很容易导致汽车失去控制，使汽车急转和甩尾。

盐城工学院毕业设计说明书 2006 4.2.2差速器的基本参数的选择及计算

由于差速器亮是装在主减速器从动齿轮上，故在确定主减速器从动齿轮尺寸时．应考虑差速器的安装；差速器壳的轮廓尺寸也受到从动齿轮及主动齿轮导向轴承支座的限制。

1．差速器齿轮的基本参数选择 A．行星齿轮的基本参数选择

本载货汽车选用4个行星齿轮[7]。B．行星齿轮球面半径RB(mm)的确定

圆锥行星齿轮差速器的尺寸通常决定于行星齿轮背面的球面半径RB，它就是行星齿轮的安装尺寸，实际上代表了差速器圆锥齿轮的节锥矩，在一定程度上表征了差速器的强度。

球面半径可根据经验公式来确定：

RBKB3Tj 410

式中：KB—行星齿轮球面半径系数；

Tj—计算转矩，Nm。

RBKB3Tj2.523227mm

RB确定后，即可根据下式预选其节锥矩：

A00.98～0.99RB 411 A00.98～0.99RB0.9876.86mm C．行星齿轮与半轴齿轮齿数的选择

选用行星齿轮齿数为10，半轴齿轮齿数为16。

D．差速器圆锥齿轮模数及半轴齿轮节圆直径的初步确定

先初步求出行星齿轮和半轴齿轮的节锥角1，2：

1arctanz1z；

2arcta2n

412 z2z1式中：z1，z2为行星齿轮和半轴齿轮齿数

1arctanz16arctan10 z234z234arctan80 z162arctan再求出圆锥齿轮的大端模数：

m2A02Asin10sin413 z1z2m2A02A26.86sin10sin2sin100.4 z1z2615

低速载货汽车后驱动桥的设计

节圆半径d右下式求得：

dzm

414

d1z1m60.42.4mm d2z2m340.413.6mm

4.3 半轴的设计

4.3.1半轴的结构型式

采用半浮式半轴。半浮式以靠近外端的轴颈直接支承在置于桥壳外端内孔中的轴承上，而端部则以具有锥面的轴颈及键与车轮轮毂相固定。半浮式半轴承受的载荷复杂，但它结构简单、质量小、尺寸紧凑、造价低廉等优点。

图4-7 半浮式半轴的结构型式与安装

4.3.2半轴的设计与计算

半轴的主要尺寸是它的直径，设计与计算时首先应合理的确定其计算载荷。

半轴的计算要考虑以下三种可能的载荷工况：

A．纵向力X2（驱动力或制动力）最大时（X2Z2），附着系数取0.8，没有侧向力作用；

B．侧向力Y2最大时，其最大值发生于侧滑时，为Z21，侧滑时轮胎与地面的侧向附着系数1在计算中取1.0，没有纵向力作用；

C．垂向力最大时，这发生在汽车以可能的高速通过不平路面时，其值为(Z2g)kd，kd是动载荷系数，这时没有纵向力和侧向力作用。

半浮式半轴的设计计算，应根据上述三种载荷工况进行

盐城工学院毕业设计说明书 2006

图4-8

半浮式半轴及受力简图

a． 半浮式半轴在上述第一种工况下

半轴同时承受垂向力Z2、纵向力X2所引起的弯矩以及由X2引起的转矩X2rr。

L，Z2R为 对左、右半轴来说，垂向力Z2LZ2RZ2gwZ2mG2gw

415 2式中：G2—满载静止汽车的驱动桥对水平地面的载荷，N；

m—汽车加速和减速时的质量转移系数；

gw—一侧车轮（包括轮毂、制动器等）本身对水平地面的载荷，N。

LZ2RZ2gw

Z2mG21.239200gw98001372N0 22纵向力按最大附着力计算，即

X2LX2R式中：—轮胎与地面的附着系数。

X2LX2RmG21.2392000.818816N 22mG2

416 2左、右半轴所承受的合成弯矩MNm为

MbMb2L2X2Z2L2L2X2Z2Lb2B2X2Z2B

417

b2B2X2Z2B0.11372018816

2低速载货汽车后驱动桥的设计

2329Nm

转矩为

TX2LrrX2Rrr 418

TX2LrrX2Rrr188160.4

48279.04Nm b．半浮式半轴在上述第二种载荷工况下

半轴只受弯矩。在侧向力Y2的作用下，左、右车轮承受的垂向力Z2L、Z2R和侧向力Y2L、Y2R各不相等，而半轴所受的力为

LZ2LgwZ2G222hg11Bgw

419

2RZ2RgwZ2G22G222hg11Bgw

420

2Y2L2hg11B421

2Y2RG222hg11B1

422

2式中：B2—驱动车轮的轮矩，mm；

hg—汽车质心高度，mm；

1—轮胎与路面的侧向附着系数；

LZ2Lgw

Z2G222hg1392001.002601g1980 0wB2216508

2410NRZ2RgwZ2G222hg13920026001.01g19800 wB2216504508N

Y2LG222hg13920026001.011 1B2216508

3390N 18

盐城工学院毕业设计说明书 2006 Y2RG222hg13920026001.011 1B221650

2529N左、右半轴所受的弯矩分别为：

Lb

423 MLY2LZ2Rb

424

MRY2RZ2Lb33908241080.131497MLY2LZ2.2Nm Rb529245080.111034MRY2RZ2.8Nm

c．半浮式半轴在上述第三种载荷工况下半轴只受垂向弯矩：

G

MVkd2gwb

425

2式中：kd—动载系数。

G39200

MVkd2gwb2.598000.1245N0m

224.4驱动桥壳结构选择

驱动桥桥壳是汽车上的主要零件之一，非断开式驱动桥的桥壳起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到悬挂及车架或车厢上。因此桥壳既是承载件又是传动件，同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置（半轴）的外壳。

在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度。为了减小汽车的簧下质量以利于降低动载荷、提高汽车的行驶平顺性，在保证强度和刚度的前提下应力求减小桥壳的质量。桥壳还应结构简单、制造方便以利于降低成本。其结构还应保证主减速器的拆装、调整、维修和保养方便。在选择桥壳的结构型式时，还应考虑汽车的类型、使用要求、制造条件、材料供应等。

选用可分式桥壳。它的结构如图所示，整个桥壳由一个垂直结合面分为左右两部分，每一部分均由一个铸件壳提和一个压入其外端的半轴套管组成。半轴套管与壳体用铆钉联接。

低速载货汽车后驱动桥的设计

图4-9 可分式桥壳

盐城工学院毕业设计说明书 2006 5 结论

此次设计了驱动桥及其各个部件，包括驱动桥的设计、主减速器的设计、差速器的设计、半轴的设计和桥壳的设计。

所选择的主减速比在满足汽车在给定使用的条件下，具有最佳的动力性和燃料经济性。差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车动力学所要求的差速滚动外并能将转矩平稳而连续不断地传递给左、右驱动车轮。驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及使用寿命的前提下，减小簧下质量。初步改善了汽车的平顺性。选用的结构简单，维修也比较方便，制造容易。但同时，在驱动桥的设计上还存在着不足，有待解决。

低速载货汽车后驱动桥的设计

参 考 文 献

[1] GB18320-2001，农用运输车 安全技术条件 [S]．

[2] 王望予．汽车设计[M]．北京：机械工业出版社，2005．

[3] 刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.[4] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2004，1.[5] 周开勤.机械零件手册[M].北京：高等教育出版社，2001.[6] 温芳,黄华梁.基于模糊可靠度约束的差速器行星齿轮传动优化设计[J].2004.6.[7] 成大先．机械设计手册（1~4册）[M].北京：化学工业出版社，1993．

盐城工学院毕业设计说明书 2006

致 谢

为期三个多月的毕业设计即将结束，回顾整个过程，我深有感受。在设计工作开始之前，李老师带领我们参观了很多汽车企业，老师和一些技术人员认真地给我们讲解了其工作原理，分析了各部件的功能特性和构造，避免了我在毕业设计过程中的盲目性。在设计过程中，我翻阅了大量的相关资料，同时将大一至大四上学期所学的相关专业课本认真的温习了一边，增加了很多理论知识。以前我对汽车的工作原理、工厂的工作环境和汽车的构造，没什么认识，但通过这次设计，我了解了，也感受到了。总之，这次设计，使我将四年中所学到的基础知识得到了一次综合应用，使学过的知识结构得到科学组合，同时也从理论到实践发生了一次质的飞跃，可以说这次设计是理论知识与实践运用之间互相过渡的桥梁。

知识的巩固固然重要，但能力的培养同样不可忽略。我觉得这次设计的完成,不仅锻炼了我搞设计的工作能力，培养了我独立思考的能力，解决困难的方法，并且也培养了我独立﹑创新﹑力求先进的思想。同时我认识到：无论做什么事，只要你深入的去做，难事不难，但如果你不去用心的做，易事不易。机不可失，我在这次的设计中倾注了大量的心血，尽一切力量争取将设计做到在最好。我认为我在这段时间内所有的收获，对我今后的学习和工作会是一笔难得的财富。

由于本人以前对汽车结构和制造过程了解不多，实践知识更是不足，但李老师总是耐心地给我讲解有关方面的知识，及时了解我设计中遇到的难题，使我得以在短时间内完成设计工作，同时教导我们不管是在以后的工作还是学习中，都要保持治学严谨的态度。在本次毕业设计中，李老师以及其他指导老师付出了辛勤的劳动，在此向他们表示衷心的感谢。此次设计的圆满完成与同组其他人员的通力合作也是分不开的，他们给了我许多帮助和指点，在此一并表示感谢！

由于自己能力所限，时间仓促,设计中还存在许多不足之处，恳请各位老师同学给予批评指正。

第二篇：轻型载货汽车车架设计说明书

第1章 绪论

1.1 课题背景

汽车的使用条件复杂，其受力情况也十分复杂，随着汽车行驶条件（车速和路况）的变化，车架上的载荷变化也很大，而车架，作为汽车的主要承载工件，它的好坏直接关系着汽车的各方面性能，如操作稳定性、安全性、舒适性、燃油经济性等。有过汽车在使用过程中，车架断裂的情况发生。所以对车架的主要受力件车架纵梁的强度进行校核，有着至关重要的意义。确保车架在各个工况下，车架纵梁的弯曲强度都符合材料的弯曲强度极限要求，如果不符合要求的，找出解决的方案，保证人与财产的安全。

另外，随着油价的上涨和国家对汽车尾气排放标准的不断提高，对载货汽车车架进行设计，不管是对其结构参数的优化设计，对其进行轻量化的优化设计，还是对汽车车架进行疲劳寿命预测分析等，都是出于对汽车动力性、安全性、燃油经济性的考虑。是非常有必要的。研究新的车架材料，减轻其质量，可以有效减少其整备质量。

1.2车架的发展历程

车架”这个名称原本是从法文的“Chassis”衍生而来的，早期汽车所使用的车架，大多都是由笼状的钢骨梁柱所构成的，也就是在两支平行的主梁上，以类似阶梯的方式加上许多左右相连的副梁制造而成。车体建构在车架之上，至于车门、沙板、引擎盖、行李厢盖等钣件，则是另外再包覆于车体之外，因此车体与车架其实是属于两个独立的构造。

第2章 方案论证

参考车型及其参数

公告型号 品牌 额定质量 整备质量 CA1092PK26L5E4 公告批次

228 载货汽车 8785 2

3585/5200 28/12

2260,2445 6180 560 解放4990 3600

类型 总质量 燃料种类 轴数 轴荷 接近离去角 前轮距 识别代号 整车宽 货厢长 货厢高 排放依据标准 轴距 轮胎规格 前悬后悬 后轮距 整车长 整车高 货厢宽 最高车速 4560

1080/2355 7995 2430 2115,2300 95

载质量利用系数 1.44 备注 该车带OBD,防护材料材质:Q235-A,连接方式:螺栓连接,后部防护装置的断面尺寸(mm):145×50,离地高度:545mm。

2.1 汽车车架受力情况

2.1.1车架水平菱形扭动力 因为车辆在行驶时，每个车轮因为路面和行驶情况的不同，（路面的铺设情况、凹凸起伏、障碍物及进出弯角等等）每个车轮会承受不同的阻力和牵引力，这可以使车架在水平方向上产生推拉以至变形，这种情况就好像将一个长方形拉扯成一个菱形一样。2.1.2车架非水平扭动力

当前后对角车轮遇到道路上的不平而滚动，车架的梁柱便要承受这个纵向扭曲压力，情况就好像要你将一块塑料片扭曲成螺旋形一样。2.1.3车架横向弯曲力

所谓横向弯曲，就是汽车在入弯时重量的惯性（即离心力）会使车身产生向弯外甩的倾向，而轮胎的抓着力会和路面形成反作用力，两股相对的压力将车架横向扭曲。

2.1.4车架负载弯曲力

从字面上就可以十分容易的理解这个压力，部分汽车的非悬挂重量，是由车架承受的，通过轮轴传到地面。而这个压力，主要会集中在轴距的中心点。因此车架底部的纵梁和横梁(member），一般都要求较强的刚度。

2.2车架设计要求

2.2.1车架必须要有一定的强度

保证在各种复杂受力的使用情况下车架不受破坏。要求有足够的疲劳强度，保证在汽车大修里程内，车架不致有严重的疲劳损伤。纵梁受力极为复杂，设计时不仅应注意各种应力，改善其分布情况，还应该注意使各种应力峰值不出现在同一部位上。例如，纵梁中部弯曲应力较大，则应注意降低其扭转应力，减少应力集中并避免失稳。而在前、后端，则应着重控制悬架系统引起的局部扭转。提高纵梁强度常用的措施如下：

(1)提高弯曲强度

选定较大的断面尺寸和合理的断面形状（槽形梁断面高宽比一般为3：1左右）；

(2)提高局部扭转刚度

注意偏心载荷的布臵，使相近的几个偏心载荷尽量接近纵梁断面的弯曲中心，并使合成量较小；在偏心载荷较大处设臵横梁，并根据载荷大小及分散情况确定连接强度和宽度；将悬臵点分布在横梁的弯曲中心上；当偏心载荷较大并偏离横梁较远处时候，可以采用K形梁，或者将该段纵梁形成封闭断面；偏心载荷较大且比较分散时候，应该采用封闭断面梁，横梁间距也应缩小；选用较大的断面； 限制制造扭曲度，减少装配预应力。

(3)提高整体扭转强度

不使纵梁断面过大； 翼缘连接的横梁不宜相距太近。(4)减少应力集中及疲劳敏感

尽可能减少翼缘上的孔（特别是高应力区），严禁在翼缘上布臵大孔； 注意外形的变化，避免出现波纹区或者受严重变薄；注意加强端部的形状和连接，避免刚度突变； 避免在槽形梁的翼缘边缘处施焊，尤其畏忌短焊缝和“点”焊。

(5)减少失稳

受压翼缘宽度和厚度的比值不宜过大（常在12左右）；在容易出现波纹处限制其平整度。

(6)局部强度加强采用较大的板厚；

加大支架紧固面尺寸，增多紧固数量，并尽量使力作用点接近腹板的上、下侧面。

2.2.2车架的轻量化

由于车架较重，对于钢板的消耗量相当大。因此，车架应按等强度的原则进行设计，以减轻汽车的自重和降低材料的消耗量。在保证强度的条件下，尽量减轻车架的质量。通常要求车架的质量应小于整车整备质量的10％。本设计主要对车架纵梁进行简化的弯曲强度计算，使车架纵梁具有足够的强度，以此来确定车架的断面尺寸。（参照《材料力学》）另外，目前钢材价格暴涨，汽油价格上涨，从生产汽车的经济性考虑的话，也应尽量减轻整车的质量。从生产工艺性考虑，横纵梁采用简便可靠的连接方式，不仅能降低工人的工作强度，还能增强车架的强度。

2.3车架形式的确定

2.3.1边梁式车架

这种车架由两根纵梁及连接两根纵梁的若干根横梁组成，用铆接和焊接的方法将纵横梁连接成坚固的刚性构架。纵梁通常用低合金钢板冲压而成，断面一般为槽型，z星或箱型断面。横梁用来连接纵梁，保证车架的抗扭刚度和承载能力，而且还用来支撑汽车上的主要部件。边梁式车架能给改装变型车提供一个方便的安装骨架，因而在载重汽车和特种车上得到广泛用。其弯曲刚度较大，而当承受扭矩时，各部分同时产生弯曲和扭转。其优点是便于安装车身、车箱和布臵其他总成，易于汽车的改装和变形，因此被广泛地用在载货汽车、越野汽车、特种汽车和用货车底盘改装而成的大客车上。在中、轻型客车上也有所采用，轿车则较少采用。用于载货汽车的边梁式车架由两根相互平行但开口朝内、冲压制成的槽型纵梁及一些冲压制成的开口槽型横梁组合而成。通常，纵梁的上表面沿全长不变或局部降低，而两端的下表面则可以根据应力情况相应地缩小。车架宽度多为全长等宽。

2.3.2中梁式车架（脊骨式车架）

其结构只有一根位于中央而贯穿汽车全长的纵梁，亦称为脊骨式车架。中梁的断面可做成管形、槽形或箱形。中梁的前端做成伸出支架，用以固定发动机，而主减速器壳通常固定在中梁的尾端，形成断开式后驱动桥。中梁上的悬伸托架用以支承汽车车身和安装其它机件。若中梁是管形的，传动轴可在管内穿过。优点是有较好的抗扭转刚度和较大的前轮转向角，在结构上容许车乾有较大的跳动空间，便于装用独立悬架，从而提高了汽车的越野性；与同吨位的载货汽车相比，其车架轻，整车质量小，同时质心也较低，故行驶稳定性好；车架的强度和刚度较大；脊梁还能起封闭传动轴的防尘罩作用。缺点是制造工艺复杂，精度要求高，总成安装困难，维护修理也不方便，故目前应用较少。2.3.3综合式车架

综合式车架是由边梁式和中梁式车架联合构成的。车架的前段或后段是边梁式结构，用以安装发动机或后驱动桥。而车架的另一段是中梁式结构的支架可以固定车身。传动轴从中梁的中间穿过，使之密封防尘。其中部的抗扭刚度合适，但中部地板凸包较大，且制造工艺较复杂。此种结构一般在轿车上使用。车架承受着全车的大部分重量，在汽车行驶时，它承受来自装配在其上的各部件传来的力及其相应的力矩的作用。当汽车行驶在崎岖不平的道路上时，车架在载荷作用下会产生扭转变形，使安装在其上的各部件相互位臵发生变化。当车轮受到冲击时，车架也会相应受到冲击载荷。因而要求车架具有足够的强度，合适的刚度，同时尽量减轻重量。在良好路面行驶的汽车，车架应布臵得离地面近一些，使汽车重心降低，有利于汽车稳定行驶，车架的形状尺寸还应保证前轮转向要求的空间。

第3章 车架结构

3.1 车架结构形式的选定

3.1.1车架宽度的确定

车架宽度是指左右纵梁腹板外侧面之间的宽度。在总体设计中，整车宽度确定后，车架前后部分宽度就可以根据前轮最大转向角、轮距、钢板弹簧片宽、装在车架内侧的发动机外廓宽度及悬臵等尺寸确定。从提高整车的横向稳定性以及减小车架纵梁外侧装臵件的悬伸长度来看，车架尽量宽些，同时前后部分宽度应相等。本设计取的车架宽860mm。

3.1.2车架纵梁形式的确定

纵梁是车架的主要承载部件，在汽车行驶中受较大的弯曲应力。车架纵梁根据截面形状分有工字梁和槽形梁。由于槽形梁具有强度高、工艺简单等特点，因此在载货汽车设计中选用槽形梁结构。另外为了满足低速载货汽车使用性能的要求，纵梁采用直线形结构。这样既可降低纵梁的高度，减轻整车自身重量，降低成本，亦可保证强度。材料选用16Mn低合金钢，16Mn低合金钢在强度,塑性,可焊性方面能较好地满足刚结构，是应用最广泛的低合金钢，综合机械性能良好,正火可提高塑性，韧性及冷压成型性能。根据本设计的要求，再考虑纵梁截面的特点，本方案设计的纵梁采用上、下翼面是平直等高的槽形钢。纵梁总长为6815mm。优点：有较好的抗弯强度，便于安装汽车部件。

3.1.3车架横梁形式的确定

横梁是车架中用来连接左、右纵梁，构成车架的主要构件。横梁本身的抗扭性能的好坏及其分布，直接影响着纵梁的内应力大小及其分布 合理设计横梁，可以保证车架具有足够的扭转刚度。

从早期通过试验所得出的一些结论可以看出，若加大横梁的扭转刚度，可以提高整个车架的扭转刚度，但与该横梁连接处的纵梁的扭转应力会加大；如果不加大横梁，而是在两根横梁间再增加横梁，其结果是增加了车架的扭转刚度，同时还降低了与横梁连接处的纵梁扭转应力

在横梁上往往要安装汽车上的一些主要部件和总成，所以横梁形状以及在纵梁上的位臵应满足安装上的需要。横、纵梁的断面形状、横梁的数量以及两者之间的连接方式，对车机架的扭转刚度有大的影响。纵、横梁材料的选用有以下三种：车架A：箱型纵梁、管型横梁，横、纵梁间采用焊接连接，扭转刚度最大。车架B：槽型纵梁、槽型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度适中。车架C：槽型纵梁、工字型横梁，横、纵梁间采用铆接连接，扭转刚度最小。

从以上三种车架的对比可以看出：轻型载货汽车应该选用车架B。本设计共有八根横梁，有前横梁，发动机前悬臵横梁，发动机后悬臵横梁，驾驶室后悬臵横梁，中横梁，后钢板弹簧前支架横梁，后钢板弹簧后支架横梁，后横梁。

3.2 纵梁与横梁的连接

3.2.1车架纵梁与横梁的连接形式

货车多以铆钉连接（见下图）。铆钉连接具有一定弹性，有利于消除峰值应力，改善应力状况，这对于要求有一定扭转弹性的货车车架有重要意义。

车架铆接示意图

铆接设计注意事项：

a.尽量使铆钉的中心线与构件的端面重心线重合； b.铆接厚度一般不大于5d； c.在同一结构上铆钉种类不益太多；

d.尽量减少在同一截面上的铆钉孔数，将铆钉交错排列；8 3.2.2横梁在纵梁上的连接

常见有三种型式：横梁和纵梁上下翼缘相连；横梁和纵梁的腹板相连；横梁同时和纵梁的任一翼缘以及腹板相连。

其中前后横梁分别采用上下翼缘相连接的方式，可得到较大的连接跨度和连接刚度，使车架扭转刚度增大，纵梁局部扭转改善。

第四横梁即车架中部的横梁采用腹板连接的方式，腹板连接结构与翼面连接结构相比，前者比后者可使纵梁的扭转翘曲应力降低。

横梁和纵梁腹板及一个翼缘同时相连，则兼有以上两种连接方式的特点，缺点在于作用在纵梁上的力直接传到横梁上。有时使横梁只和纵梁的一个翼缘相连，则极难发挥其刚度作用，因此不常采用。3.2.3车架加强版

第4章 车架设计计算

4.1车架的载荷分析

汽车静止时，车架上只承受弹簧以上部分的载荷称为静载荷。汽车在行驶过程中，随行驶条件(车速和路面情况)的变化，车架将主要承受对称的垂直动载荷和斜对称的动载荷。

对称的垂直动载荷是当汽车在平坦道路上以较高车速行驶时产生的，其值取决于作用在车架上的静载荷及其在车架上的分布，还取决于静载荷作用处的垂直加速度之值。这种动载荷会使车架产生弯曲变形。当汽车在不平道路上行驶时，汽车的前后几个车轮可能不在同一平面上，从而使车架连同车身一起歪斜，其值取决于道路不平坦的程度以及车身、车架和悬架的刚度。这种动载荷将会使车架产生扭转变形。由于汽车的结构复杂，使用工况多变，除了上述两种主要载荷的作用外，汽车车架上还承受其他的一些载荷。如汽车加速或制动时会导致车架前后载荷的重新分配；汽车转向时，惯性力将使车架受到侧向力的作用。一般来说，车架主要损坏的疲劳裂纹起源于纵梁和横梁边缘处，然后向垂直于边缘的方向扩展。在纵梁上的裂纹将迅速发展乃至全部断裂，而横梁上出现的裂纹则往往不再继续发展或扩展得很缓慢。根据统计资料可知，车架的使用寿命主要取决于纵梁抗疲劳损伤的强度。因此，在评价车架的载荷性能时，主要应着眼于纵梁。

4.2车架纵梁的强度计算 4.3车架的应力计算

4.3.1支座反力的计算 4.3.1纵梁的剪力和弯矩计算

要计算车架纵梁的弯矩，先计算车架前支座反作用力，向后轮中心支座处求矩

F1——前轮中心支座对任一纵梁（左纵梁或右纵梁）的反作用力N;F2——后轮中心支座对任一纵梁（左纵梁或右纵梁）的反作用力N;

L——纵梁的总长，7215mm；

l——汽车轴距，4560mm；

a——前悬，1080mm； b——后悬，2355mm；

c——货厢长，6180mm；

c1——车厢前端到二轴的距离，4120mm；

c2——车厢后端到二轴的距离，2060mm；

Ms——空车时的簧载质量，约2400kg；

Me——满载时有效装载质量，5190kg；

g——重力加速度，9.8m/s ； 代入(4-1)和(4-2)可得：

=3179.65N

=12451.35N

在计算纵梁弯矩时，将纵梁分成两段区域，每一段的均布载荷可简化为作用于区段中点的集中力。纵梁各端面上的弯矩计算采用弯矩差法，可使计算工作量大大减少。弯矩差法认为：纵梁上某一端面上的弯矩为该段面之前所有力对改点的转矩之和。

4.4车架材料的选择 4.5梁截面系数的计算 4.6弯矩应力计算与校核

第5章 车架制图

5.1制图方式 5.2传统制图 5.3 CAD制图

5.3.1绘图便利 5.3.2保存便利

5.3.3AutoCAD在机械零件上的优势

第三篇：载货汽车驱动桥设计开题报告

黑龙江八一农垦大学 本科毕业设计(论文)开题报告

姓 名：

学 院： 工程学院 专 业: 交通运输 学 号：

课 题 名 称： 载货汽车驱动桥设计 指 导 教 师：

研究起止日期：2013 年 3月－2013年6月

交通运输专业本科毕业设计（论文）开题报告书

1论文选题的目的和意义

随着时代的发展，汽车的作用日益明显，已成了我们生活比不缺少的工具。汽车发展程度也成为衡量一个国家工业发展程度的重要标志。汽车不仅作为一种代步工具，同时它在运输业中也有着非常重要的地位，特别是在一些短途运输中。因此载货汽车的发展也非常迅速，载货汽车总的分为重型和轻型两种。

汽车驱动桥在汽车的各种总成中是涵盖机械零件、部件、分总成等的品种最多的总成。例如，驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳组成。由此可见，汽车驱动桥设计涉及的机械零部件及元件的品种极为广泛，对这些零部件、元件及总成的制造也几乎要设计到所有的现代机械制造工艺。

并且随着近年来油价的上涨，汽车的运输成本也越来越高，因此在保证汽车的动力性的前提下，提高其燃油经济性也变得非常重要。为了降低油耗，不仅要在发动机的环节上节油，而且也需要从传动系中减少能量的损失。这就必须在发动机的动力输出之后，在从发动机—传动轴—驱动桥这一动力输送环节中寻找减少能量在传递的过程中的损失。在这一环节中，发动机是动力的输出者，也是整个机器的心脏，而驱动桥则是将动力转化为能量的最终执行者。因此，在发动机相同的情况下，采用性能优良且与发动机匹配性比较高的驱动桥便成了有效节油的措施之一。同时，人们对于汽车的行驶平顺性、操作稳定性和平均行驶速度有了更高的要求，这都和汽车驱动桥的选择有着非常重要的关系。

综上所述，通过对汽车驱动桥的学习和设计，可以更好的学习并掌握现代汽车设计与机械设计的全面知识和技能。

2国内外研究现状及发展趋势

（一）国内现状

我国正在大力发展汽车产业，采用后轮驱动桥的汽车平衡性和操作性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这种费用将会很大的差别。如果变速器出了障碍，对于后轮驱动桥的汽车就不需要进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必要了，因为这两个部件是坐在一起的。所以后轮驱动必然会使得乘车更加安舒适，交通运输专业本科毕业设计（论文）开题报告书

从而带来可观的经济效益。

国产驱动桥在国内市场占据了绝大部分份额，但仍有一定数量的车桥依赖进口，国产车桥与国际先进水平仍有一定差距。国内车桥长的差距主要体现在设计和研发能力上，目前有研发能力的车桥厂家还不多，一些厂家仅仅停留在组装阶段。实验设备也有差距，比如工程车和牵引车在行驶过程中，齿轮啮合接触区的形状是不同的，国外先进的实验设备能够模拟这种状态，而我国现在还在摸索中。

在具体工艺细节方面，我国和世界水平的差距还比较大，归根结底后桥的功用是承载和驱动。在这两方面，今年来出现了一些新的变化。另外，在结构方面，单级驱动桥的使用比例越来越高；技术方面，轻量化、舒适性的要求将逐步提高。总体而言，现在汽车向节能、环保、舒适等方面发展的趋势，要求车桥向轻量化、大扭矩、低噪声、宽速比、寿命长和低生产成本。

目前，国内生产驱动桥的厂家较多，品种和规格也较齐全，其性能和质量基本上能够满足国产农业机械和工程机械的使用需求，呈现了明显的产业特点：由进口国外产品向国产化发展，由小作坊向正规化产业化发展，由低端产品向高端产品发展，由引进国外技术向自主研发发展。在技术方面，通过不断提高自身铸锻造技术及工艺水平来保证研发产品制造质量；通过利用先进科学的设计辅助手段来达到设计优化的目的；通过不断学习吸收国外先进的技术逐步实现技术与国际接轨的目标，从而提高产品的核心竞争力；通过运用先进的技术及方法来提高产品的性能，满足市场需求，推进机电一体化进程。

（二）国外现状

在西欧，带轮边减速的双级主减速器后驱动桥只占整个产品的40%，且有呈下降趋势，在美国只占10%。其原因是这些地区的道路较好，采用单级减速双曲线螺旋锥齿轮副成本较低，故大部分均采用这种结构。国外汽车驱动桥已普遍采用限滑差速器《N一Pin牙嵌式或多片摩擦盘式》、湿式行车制动器等先进技术。限滑差速器大大减少了轮胎的磨损，而湿式行车制动器则提高了主机的安全性能，简化了维修工作。国内仅一部分车使用N。一Pin牙嵌式差速器。限滑差速器成本较高，因而在多数国产驱动桥上一直没有得到应用。目前向国内提供限滑差速器的制造商主要是美国TraCtech公司和德国采埃孚公司。美国Tractech公司在苏州的工厂即将建成投产，主要生产牙嵌式、多片摩擦盘式和比例扭矩(三周节)差速器(锁紧系数3.5)。国内如徐工、鼎盛天工等主机制造商等原来自制一部分牙嵌式差速器，后因质量不过关而放

交通运输专业本科毕业设计（论文）开题报告书

弃。

亚洲、非洲和南美国家则采用带轮边减速的双级主减速器的驱动桥，用于非道路和恶劣道路使用的车辆。因此可以得出结论:一个国家的道路愈差，则采用带轮边减速双级主减速器驱动桥愈多，反之，则愈少。国内有几个制造商生产比例扭矩差速器，但均为单周节，锁紧系数138，较三周节要小得多。徐州良羽传动机械有限公司在停车制动器(液压)上也做了一些工作，主要用于重型卡车产品，但国产此类产品的可靠性还有待提高。本课题的重点和研究方法

（一）主要技术分析

载货汽车驱动桥主要由主减速器部分、差速器部分、半轴部分和桥壳部分等几大部分组成。通过比较国内外货车驱动桥的不同之处，使我们能更好地认识我国载货汽车驱动桥系统的不足之处，积极吸取国外先进技术，更好的应用于我国载货汽车驱动桥生产中。

（二）主要设计内容

(1)驱动桥结构方案的选择与分析；(2)主减速器结构参数的选取；(3)差速器结构参数的选取；(4)桥壳参数的选取与强度的分析。

（三）本文研究的思路和方法

(1)通过查阅书籍、上网搜索以及文献检索等多种有效方法，系统收集驱动桥的研究成果和相关信息；

(2)在对国内外驱动桥的技术现状、发展趋势、市场等情况进行系统分析研究的基础上，确定设计策略，作为构思总体设计方案的指导思想；

(3)选型设计：根据汽车行驶的路况条件和设计参数要求进行驱动桥的选型；(4)参数化设计：根据整体设计要求，质量、轴荷、载重量、动力性、制动性、平顺性要求，确定发动机动力参数，确定主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳的件结构形式和基本参数；

（5）计算机二维图纸绘制：根据理论计算的主要参数，对各零件和总成进行二维图纸绘制和装配。

（四）参考文献：

交通运输专业本科毕业设计（论文）开题报告书

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[19]蔡广新主编.汽车机械基础.北京:高等教育出版社.2005.1 [20]冯刚年,杨春永.装载机驱动桥主减速器壳体组件的结构改进.2008.11[J].[21] 王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社.[23] 李长河，机械制造基础[M]北京：机械工业出版社，2009.7.

第四篇：轻型货车转向桥设计说明书 ---

目 录

摘要...................................................................................................................................................................................2 ABSTRACT..............................................................................................................................................................................3 绪

论.......................................................................................................................................................................................4 1 转向桥.................................................................................................................................................................................5

1.1 转向桥的定义..........................................................................................................................................................5 1.2 转向桥的安装形式..................................................................................................................................................6 2 转向桥的结构.....................................................................................................................................................................7

2.1 转向桥的组成部分..................................................................................................................................................7 2.2 转向桥的结构及其影响因素..................................................................................................................................8 3 转向桥的设计计算.............................................................................................................................................................8

3.1 转向桥主要零件尺寸的确定..................................................................................................................................8 3.2 非断开式转向从动桥前梁应力计算.....................................................................................................................10

3.2.1 在制动情况下的前梁应力计算..................................................................................................................10 3.2.2 在最大侧向力（侧滑）工况下的前梁应力计算......................................................................................11 3.3 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算.............................................................................................................12

3.3.1 工况下的转向节应力计算.........................................................................................................................13 3.3.2 在汽车侧滑工况下的转向节应力计算......................................................................................................13 3.4 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算.........................................................................................14

3.4.1 在汽车制动工况下的计算.........................................................................................................................14 3.4.2 在汽车侧滑工况下的计算.........................................................................................................................15 3.5 推力轴承和止推垫片的计算................................................................................................................................16

3.5.1 推力轴承计算.............................................................................................................................................16 3.5.2 转向节止推垫片的计算.............................................................................................................................17 轮胎的选取.........................................................................................................................................................................17

4.1 轮胎与车轮应满足的基本要求.............................................................................................................................17 4.2 轮胎的分类..............................................................................................................................................................17 4.3 轮胎的特点与选用..................................................................................................................................................18 5 转向桥定位参数.................................................................................................................................................................20

5.1 主销后倾角..............................................................................................................................................................22 5.2 主销内倾角..............................................................................................................................................................23 5.3 车轮外倾角..............................................................................................................................................................24 5.4 车轮前束..................................................................................................................................................................24 6 结论.....................................................................................................................................................................................25 参 考 文 献...........................................................................................................................................................................26 致 谢.......................................................................................................................................................................................27

武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

摘要

随着汽车工业的发展和汽车技术的提高，转向桥的设计和制造工艺都在日益完善。转向桥和其他汽车总成一样，除了广泛采用新技术外，在结构设计中日益朝着“零件标准化、部件通用化、产品系列化”的方向发展及生产组织专业化目标前进。应采用能以几种典型的零部件，以不同方案组合的设计方法和生产方式达到驱动桥产品的系列化或变形的目的，或力求做到将某一类型的转向桥以更多或增减不多的零件，用到不同的性能、不同吨位、不同用途多变形汽车上。

本设计要求根据HX6560轻型客车在一定的程度上既有轿车的舒适性又有客车的载客性能，使车辆具有行驶范围广的特点，要求转向桥在保证日常使用基本要求的同时极力强调其对不同路况的适应能力。转向桥是汽车最重要的系统之一，是为汽车传输和分配动力所设计的。通过本课题设计，使我们对所学过的基础理论和专业知识进行一次全面的，系统的回顾和总结，提高我们独立思考能力和团结协作的工作作风。

关键词：转向从动桥；前梁；转向节；主销；轮毂 武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

ABSTRACT With the development of automobile industry and automobile technology improves, steering bridge design and manufacturing process are increasingly perfect.Steering axle and other automotive assembly, in addition to the widespread adoption of new technology, in the structural design of the increasingly towards“ parts standardization, generalization of components, products series ” the direction of development and production of specialized organizations goals.Should be used with some typical parts, with a different scheme combination design method and production mode to drive axle series of products or deformation of the objective, or to do will be of a certain type of steering bridge with more or less parts to increase or decrease, use different performance, different uses, different tonnage deformation over cars.The design requirements according to HX6560 light bus in a certain degree of both cars have the comfort of truck loading ability, so that the vehicle is running a wide range of features, to meet the requirement of bridge in ensuring the routine use of basic requirements at the same time strongly emphasize their ability to adapt to different road conditions.Automobile steering bridge is one of the most important systems, for the automotive transmission and distribution power design.Through the design of this project, we have learned the basic theory and professional knowledge to conduct a comprehensive, systematic review and sum up, improve our ability of independent thinking and team work style.Key words : drive axle ；steering knucle;king pin;wheel hub 武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

绪

论

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。近几年，我国汽车使用越来越多，我国作为一个发展中国家，而当前由于设计方案所限，不能精确地选择零部件的尺寸和结构，造成有的地方强度不够，而有的地方强度又过剩，严重地影响了产品的开发和设计，造成直接经济损失。特别对于诸如转向桥等部件,因不能准确确定其失效原因和部位，造成不能从根本上解决其失效问题。不同类型的客车在我国的市场中占有相当大的比例，他们的性能的好、坏在一定程度上也影响着汽车在市场上的地位。针对以上问题，本设计选用轻型客车的转向桥作为设计对象，通过合理的计算，结构设计，而达到汽车转向桥具有较好的转向灵敏性。希望取得一个较好的结果，使轻型客车转向桥提到一个新水平。

汽车的转向桥结构基本相同，主要由前轴、主销、转向节和轮毂等四部分组成，如图所示。通常，轿车中不设独立的主销，而以转向节上、下球头中心的连线为主销的轴线。

前轴用中碳钢铸造，断面呈工字形，以提高抗弯强度。两端由工字形断面过渡到方形断面，以提高抗扭强度。中部两处用以支承钢板弹簧的底座，其上钻有四个安装骑马螺栓的通孔和一个位于中心的钢板弹簧定位凹坑。前轴中部向下弯曲，使发动机位置降低，降低汽车质心，减小传动轴与变速器输出轴之间夹角。前轴两端各有一个拳形，主销插入孔内。主销中部切有槽，用楔形锁销将主销固定在拳部孔内。

车轮轮毂通过两个圆锥滚子轴承和支承在转向节轴颈上，轴承的松紧度可用调整螺母加以调整。轮毂内侧装有油封，以防止润滑脂进入制动器内。轮毂外端装有金属罩，以防止泥水和尘土侵入。武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）转向桥

本节重点介绍转向桥的定义和安装形式。

前桥即非驱动桥，又称从动车桥。它通过悬架与车架(或承载式车身)相联，两侧安装着从动车轮，用以在车架(或承载式车身)与车轮之间传递铅垂力、纵向力和横向力。前桥还要承受和传递制动力矩。

根据从动车轮能否转向，前桥分为前桥与非前桥。一般汽车多以前桥为前桥。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前桥直至全轮转向。

一般载客汽车采用前置发动机后桥驱动的布置形式，故其前桥为转向前桥。轿车多采用前置发动机前桥驱动，越野汽车均为全轮驱动，故它们的前桥既是前桥又是驱动桥，称为转向驱动桥。

前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前桥是一根支承于左、右从动车轮上的刚性整体横梁，当又是前桥时，则其两端经转向主销与转向节相联。断开式前桥与独立悬架相匹配。

非断开式转向前桥主要由前梁、转向节及转向主销组成。转向节利用主销与前梁铰接并经一对轮毂轴承支承着车轮的轮毂，以达到车轮转向的目的。在左转向节的上耳处安装着转向节臂，后者与转向直拉杆相连；而在转向节的下耳处则装着与转向横拉杆相连接的转向梯形臂。有的将转向节臂与梯形臂连成一体并安装在转向节的下耳处以简化结构。转向节的销孔内压入带有润滑油槽的青铜衬套以减小磨损。为使转向轻便，在转向节上耳与前梁拳部之间装有调整垫片以调整其间隙。带有螺纹的楔形锁销将主销固定在前梁拳部的孔内，使之不能转动。

前桥的功用：前桥也称非驱动桥，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。

1.1 转向桥的定义

转向桥是汽车的重要组成部分，转向桥是利用车桥中的转向节使车轮可以偏移一定角度，并承受

武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

地面与车架之间的力及力矩，以实现汽车的转向。

前桥通过悬架与车架(或承载式车身)相联，两侧安装着从动午轮，用以在车架(或承载式车身)与车轮之间传递铅垂力、纵向力和横向力。前桥还要承受和传递制动力矩。前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。前桥按与之匹配的悬架结构不同可分为非断开式与断开式两种。由于小型载客汽车要求价廉，所以多采用非断开式前桥。非断开式的前桥主要有前梁，转向节和转向主销组成。

1.2 转向桥的安装形式

各种车型的转向桥结构基本相同，主要由前梁、转向节组成。一般载客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，越野车均为全轮驱动，故他们的前桥既是转向桥也是驱动桥，称为转向驱动桥。

转向桥按与其匹配的悬架结构不用，又可分为非断开式与断开式两种。与非独立悬架匹配的非断开式的转向桥是一根支承于左、右从动车轮上的刚性整体横梁，当又是转向桥时，其两端经转向主销与转向节相连。断开式转向桥与独立悬架相匹配。武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）转向桥的结构

2.1 转向桥的组成部分

各种车型的非断开式转向桥的结构型式基本相同，它主要由前梁（由于汽车前桥为转向桥，因此其横梁常称前梁）、转向节、转向主销、转向梯形臂、转向横拉杆等组成。

1)前梁

前梁是非断开式转向从动桥最主要的零件，由中碳钢或中碳合金钢模锻而成。其两端各有一呈拳形的加粗部分作为安装主销前梁拳部。为提高其抗弯强度，其较长的中间部分采用工字行断面，并相对两端向下偏移一定距离，以便降低汽车发动机的安装位置，从而降低汽车传动系的安装高度并减小传动轴万向节主、从动轴的夹角；为提高前梁的抗扭强度，两端与拳部相接的部分采用方形断面，而靠近两端使拳部与中间部分相连接的向下弯曲部分，则采用上述两种断面逐渐过度的形状。中间部分的两侧还要锻造出钢板弹簧支座的加宽支承面。

非断开式转向从动桥的前梁亦可采用组合式结构，即由无缝钢管的中间部分和模锻成型的两端拳形部分组焊而成。这种组合式前梁适用于批量不大的生产，并可省去大型锻造设备。

2)主销

其结构型式有几种，如图2-1所示，其中（a）、（b）两种型式是最常见的结构。3)转向节

多用中碳合金钢断模锻成整体式结构，有些大型汽车的转向节，由于其尺寸过大，也有采用组焊式结构的，即其轮轴部分是经压配并焊上去的。

4)转向节臂、转向梯形臂

由中碳钢或中碳合金钢如40、35Cr、40CrNi钢等用模锻加工制成。多采用沿其长度变化尺寸的椭圆形截面以合理地利用材料和提高其强度和刚度。

5)转向横拉杆

应选用刚性好、质量小的20钢，30钢或35钢的无缝钢管制造，其两端的球形铰接作为单独组件，组装好后以组件客体上的螺纹旋到杆的两端端部，使横拉杆的杆长可调，以便用于调节前束。球形铰接的球销与衬垫均采用低碳合金钢如12CrNi3A,20CrNi,20CrMnTi,工作表面经渗碳淬火，渗碳层深1.5～3.0mm，表面硬度56～63HRC。允许采用40或

图2-1 主销的结构型式

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(a)圆柱实心型；(b)圆柱空心型；

(b)(c)上、下端为直径不等的圆柱、中间为锥体的主销；(d)下部圆柱比上部细的主销

45中碳钢制造并经高频淬火处理，球销的过渡圆角处用滚压工艺增强，球形铰接的壳体用35钢或40钢制造。为了提高球头和衬垫工作表面的耐磨性，可采用等离子或气体等离子金属喷镀工艺；亦可采用耐磨性好的工程塑料制造衬垫。后者在制造过程中可渗入专门的成分（例如尼龙-二硫化钼），对这类衬垫可免去润滑。

6)转向节推理轴承

承受作用于汽车前梁上的重力。为减小摩擦使转向轻便，可采用滚动轴承，如推力球轴承、推力圆锥滚子轴承等。也有采用青铜止推垫片的。

7)主销上、下轴承 承受较大的径向力，多采用滚动轴承（即压入转向节上、下中的衬套），也有采用滚针轴承的结构。后者的效率较高，转向阻力小，且可延长使用寿命。

8)轮毅轴承

多由两个圆锥滚子轴承组对，这种轴承的支承刚度较大，可承受较大负荷。轿车因负荷较轻，前轮毅轴承也有采用也有采用一对单列或一个双列向心轴承的，球轴承的效率高，能延长汽车的滑行距离，有的轿车采用一个双列圆锥滚子轴承。

9)左、右轮胎螺栓

多数为右旋螺纹，但有些汽车为了防松，左侧用左旋，右侧用右旋。

2.2 转向桥的结构及其影响因素

非断开式转向桥主要由前梁、转向节及转向主销组成。转向节利用主销与前梁铰接并经一对轮毅轴承支承着车轮的轮毅，以达到车轮转向的目的。在左转向节的上耳处安装着转向梯形臂，后者与转向直拉杆相连；而在左、右转向节的下耳处则装有与转向横拉杆联接的转向梯形臂。有的将转向节臂与转向梯形臂联成一体并安装在转向节的下耳处以简化结构。制动底版紧固在转向节的凸缘面上。转向节的销孔内压入带有润滑槽的青铜衬套以减小磨损。为使转向轻便，在转向节下耳与前梁拳部之间可装滚子推力轴承，在转向节上耳与前梁拳部之间装有调整垫片以调整其间隙。带有罗纹的楔形锁销将主销在前梁拳部的孔内，使之不能转动。转向桥的设计计算

3.1 转向桥主要零件尺寸的确定

转向桥采用工子形断面的前梁，可保证其质量最小而在垂向平面内的刚度大、强度高。工字形断面尺寸值见图3-1，图中虚线绘出的是其当量断面。该断面的垂向弯曲截面系数Wv和水平弯曲截面系数Wh可近似取为

Wv=20a3=20×11.53=3.04×104 mm3(3-1)Wh=5.5a3 =5.5×11.5=8.36×103 mm3(3-2)式中：a——工字形断面的中部尺寸，见图3-1 在设计中为了预选前梁在板簧座处的弯曲截面系数Wv,可采用经统计取得的经验公式：

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Wv=ml/2200=820×345/2200=128.60 cm(3-3)式中：m——作用于该前梁上的簧上质量，kg;l——车轮中线至板簧座中线间的距离，cm;2200——系数，kg·cm-2。

转向桥前梁拳部之高度约等于前梁工字形断面的高度，而主销直径可取为拳部高度的0.35～0.45倍。主销上、下滚动轴承（即压入转向节上、下孔中的衬套）的长度则取为主销直径的1.25～1.50倍。

3图3-1 前梁工字形断面尺寸关系的推荐值

转向桥主要零件工作应力的计算

本设计以HX6560汽车为研究对象，其有关参数为： 前轴轴荷：820kg；

整车质心高度：540mm； 滚动半径：314mm。

主要是计算前梁、转向节、主销、主销上下轴承（即转向节衬套）、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工作应力。绘制计算用简图时可忽略车轮的定位角，即认为主销内倾角、主销后倾角及车轮外倾角均为零，而左、右转向节轴线重合且与主销轴线位于同一侧向垂直平面内，如图（3-2）所示[3]。武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

图3-2 转向桥在制动和侧滑工况下的受力分析简图（a）制动工况下的弯矩图和转矩图；（b）侧滑工况下的弯矩图

3.2 非断开式转向从动桥前梁应力计算

3.2.1 在制动情况下的前梁应力计算

制动时前轮承受的制动力Pr和垂向力Z1传给前梁，使前梁承受转矩和弯矩。考虑到制动时汽车质量向前转向桥的转移，则前轮所承受的地面垂向反力为

Z1=G1m1'/2=8200×1.5/2=6150N(3-4)式中：G1——汽车满载静止于水平路面时前桥给地面的载荷；

'

m1——汽车制动时对前桥的质量转移系数，对前桥和载客汽车的前桥可取1.4~1.7。

前轮所承受的制动力为

Pr=Z1 =6150×1.0=6150N(3-5)武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

式中：——轮胎与路面的附着系数。

由Z1和Pr对前梁引起的垂向弯矩Mv和水平方向弯矩Mh在两钢板弹簧座之间达最大值，分别为

Mv=（Z1-gw）l2=(1380720G1m1'BS82001.5908)=(=1.73×106 Nmm gw)2222(3-6)Mh=Prl2= Z11380720BS=6150×1.0×=2.03×106 Nmm(3-7)

22式中：l2——为轮胎中线至板簧座中线间的距离，mm;

gw——车轮（包括轮毅、制动器等）的重力，N；

B——前轮轮距，mm；

S——前轮上两板簧座中线间的距离，mm。

制动力Pr还使前梁在主销孔至钢板弹簧座之间承受转矩T:

T=Prrr=6150×314=1.93×106 Nmm(3-8)式中：rr——轮胎的滚动半径。

图3-2给出了前梁在汽车制动工况下的弯矩图及转矩图。

前梁在钢板弹簧座附近危险断面处的弯曲应力w和扭转应力（单位均为MPa）分别为

MvMh***000==300MPa(3-9)WvWh304008360TT1930000===150MPa(3-10)WTJk/max12866w=式中：WT——前梁在危险断面处的扭转截面系数，mm;max——前梁横断面的最大厚度，mm;Jk——前梁横截面的极惯性矩，对工字形断面：

Jk=0.4h3 mm4

h——工字形断面矩形元素的长边长，mm;——工字形断面矩形元素的短边长，mm 前梁应力的许用值为[w]=340MPa；[]=150MPa。

前梁可采用45,30Cr,40Cr等中碳钢或中碳合金钢制造，硬度为241～285HB。

3.2.2 在最大侧向力（侧滑）工况下的前梁应力计算

当汽车承受大侧向力时无纵向力作用，左、右前轮承受的地面垂向反力Z1L,Z1R和侧向反力Y1L、Y1R各不相等，则可推出前轮的地面反力（单位均为N）分别为

25401.0G12hg18200（1）=7308.70N(3-11)Z1L（1)=213802B12hg18200G125401.0 Z1R（=902 N(3-12)1)=（1）2B12138025401.02hg18200G1（1）=7308.70N(3-13)1)=Y1L（213802B1G12hg1820025401.0 Y1R（=902 N(3-14)1)=（1）2B121380式中：G1——汽车停于水平路面时的前桥轴荷，N；

武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

B1——汽车前轮轮距，mm;

hg——汽车质心高度，mm;

1——轮胎与路面的侧面附着系数。取1=1.0。

侧滑时左、右钢板弹簧对前梁的垂向作用力（N）为

T1l=0.5G1’+G11(hg-rr’)/s=0.5×8200+8200×1.0（540-260）/720=7288.9N(3-15)T1R=0.5G1’-G11(hg-rr’)/s=0.5×8200-8200×1.0（540-260）/720=911.1N

(3-16)式中：G1’——汽车满载时车厢分配给前桥的垂向总载荷，N；

rr’——板簧座上表面的离地高度，mm；

S——两板簧座中心间的距离，mm。

汽车侧滑时左、右前轮轮毂内、外轴承的径向力（单位为N）分别为

S1L=

31420rrb7308.707308.70=49991.5N(3-17)Y1LZ1L=

23202320abab31420rra7308.707308.70=56752.9N(3-18)S2L=Y1LZ1L=

23202320abab31420rrb902902=7004.1N(3-19)S1R=Y1RZ1R=

23202320abab31420rra902902=6165.2N(3-20)S2R=Y1RZ1R=

23202320abab式中：rr——轮胎的滚动半径，mm;

a——S1L、S1R至车轮中线的距离，mm;

b——S2L、S2R至车轮中线的距离，mm。

求得Z1L，Z1R，Y1L，Y1R即可求得左、右前轮轮毂内轴承对轮毅的径向支承S1L、S1R和外轴承对轮毅的径向支承力S2L、S2R，这样就求出了轮毅轴承对轴轮的径向支承反力。根据这些力及前梁在钢板弹簧座处的垂向力T1L,T1R,可绘出前梁与轮轴在汽车侧滑时的垂向受力弯矩图（见图3-3）。由弯矩图可见，前梁的最大弯发生在汽车侧滑方向一侧的主销孔处（Ⅰ—Ⅰ剖面处）；而另一侧则在钢板弹簧座处（Ⅱ—Ⅱ剖面处），可由下式直接求出：

MⅠ—Ⅰ= Y1Lrr-Z1Ll1=7308.7×314-7308.7×99=1.57×106 Nmm(3-21)MⅡ—Ⅱ=Z1Rl2+Y1Rrr=902×340+902×314=5.90×105 Nmm(3-22)式中：M——弯矩，Nmm;Z1L, Z1R——左、右前轮承受地面的垂向反力，N； Y1L，Y1R——左、右前轮承受地面的侧向反力，N。

3.3 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算

如下图所示，转向节的危险断面处于轴径为d1的轮轴根部，即Ⅲ—Ⅲ剖面处。武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

图3-3 转向节、主销及转向衬套的计算用图

3.3.1 工况下的转向节应力计算

转向节在Ⅲ—Ⅲ剖面处的轴径仅受垂向弯矩Mv和水平方向的弯矩Mh而不受转矩，因制动力矩不经转向节的轮轴传递，而直接由制动底板传给在转向节上的安装平面。这时可按计算其Mv及Mh，但需以I3代替两式中的I2，即gw

Mv=(Z1-gw)l3 =（6150-908）×48.5=2.54×105 Nmm(3-23)Mh= Z1l3=

G1m1’l3=6150×1.0×48.5=2.98×105 Nmm(3-24)2式中：Z1——前轮所承受的地面垂向反力，N；

——轮胎与路面的附着系数； l3——轮胎中心线至Ⅲ—Ⅲ剖面间的距离。Ⅲ—Ⅲ剖面处的合成弯曲应力w为

w=

2Mv2Mhw2Mv2Mh0.1d***2030000= =620 MPa(3-25)30.135式中：d1——转向节轮轴根部轴径mm。

转向节采用30Cr,40Cr等中碳合金钢制造，心部硬度241～285HB，高频淬火后表面硬度57～65HRC，硬化层深1.5～2.0mm。轮轴根部的圆角滚压处理。

3.3.2 在汽车侧滑工况下的转向节应力计算

在汽车侧滑时，左、右转向节在危险断面Ⅲ—Ⅲ处的弯矩是不等的，可按下公式求得：

MLⅢ—Ⅲ= Y1lrr-Z1Ll3 =7308.7×314-7308.7×48.5=1.94×106 Nmm(3-26)MRⅢ—Ⅲ=Z1Rl3+Y1Rrr=902×48.5+902×314=3.26×105 Nmm(3-27)左、右转向节在危险断面处的弯曲应力为 武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

wlMlⅢ—ⅢZ1Ll3-Y1lrr7308.73147308.748.5==452 MPa(3-28)3w0.13530.1d1MRⅢ—ⅢZ1Rl3Y1Rrr90231490248.5==76MPa(3-29)33w0.1d10.135wl3.4 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算

在制动和侧滑工况下，在转向节上、下衬套的中点，即与轮轴中心线相距分别为c,d的两点处，在侧向平面和纵向平面内，对主销作用有垂直其轴线方向的力。

3.4.1 在汽车制动工况下的计算

地面对前轮的垂向支承反力Z1所引起的力矩Z1l1,由位于通过主轴线的侧平面内并在转向节上、下衬套中点处垂直地作用于主销的力QMZ所形成的力偶QMZ（c+d）所平衡，故有

QMZ=

Z1l1615099=6277 N(3-30)=

(cd)48.548.5制动力矩Prrr由位于纵向平面内并作用于主销的力Qmr所形成的力偶Qmr（c+d）所平衡，故有

Qmr=Prrr/（c+d）=Z1rrr/(c+d)=6150×1.0×314/（48.5+48.5）=2.00×104N(3-31)而作用于主销的制动力Pr则由在转向节上、下衬套中点出作用的主销的力Qru、Qrl所平衡，且有

Qru=

615048.5Prd==3075 N(3-32)(cd)48.548.5615048.5Prc==3075 N(3-33)(cd)48.548.5Prl1615099==5294 N(3-34)l5115Qrl=由转向桥的俯视图可知，制动时转向横拉杆的作用力N为

N=力N位于侧向平面内且与轮轴中心线的垂直距离为l4，如将N的着力点移至主销中心线与轮轴中心线交点处，则需对主销作用一侧向力矩Nl。力矩Nl4，由位于侧向平面内并作用于主销的力偶QMN（c+d）所平衡，故有

QMN=

Nl4529499==5403 N(3-35)(cd)48.548.5而力N则在转向节上、下衬套中点处作用于主销的力QNu,QNl所平衡，且有

QNu=

Nd529448.5==2647 N(3-36)(cd)48.548.514 武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

QNl=

529448.5Nc==2647 N(3-37)(cd)48.548.5由图3-3可知，在转向节上衬套的中点作用于主销的合力Qu和在下衬套的中点作用于主销的合力Ql分别为

Qu=(QMZQMNQNu)2(QMrQru)2 =(627754032647)2(200003075)2

=1.92×104 N(3-

38)Ql=(QMZQMNQNl)2(QMrQrl)2=(627754032647)2(200003075)2

=2.72×104 N(3-39)由上两式可见，在汽车制动工况下，主销的最大载荷发生在转向节下衬套的中点处，其值计算所得到的Ql。

3.4.2 在汽车侧滑工况下的计算

仅有在侧向平面内起作用的力和力矩，且作用于左、右转向节主销的力QMZ是不相等的，他们分别按下式求得：

.73147308.799)/(48.548.5)QMZL=(Z1Ll1Y1Lrr)/(cd)(7308=1.62×104 N(3-

40)QMZR=(Z1Rl1Y1Rrr)/(cd)(90231490299)/(48.548.5)

=2.00×103 N

(3-41)式中：Z1L，Z1R——汽车左、右前轮承受的地面垂向反作用力，N；

l1——轮胎中心线至主销轴线的距离 mm;rr——轮胎的滚动半径 mm;Y1L，Y1R——左、右前轮承受地面的侧向反力，N； G1——汽车静止于水平路面时的前桥的轴荷，N； hg——汽车质心高度，mm;B1——汽车前轮轮距，mm;1——轮胎与路面的侧向附着系数，计算时可取=1.0.取Ql, QMZL, QMZR中最大的作为主销的计算载荷Qj,计算主销在前梁拳部下端处的弯曲力w和剪应切力s

w=

Qjh2720021==413 MPa(3-42)330.1d00.12415 武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

s=

4Qj427200==66 MPa(3-43)22d03.1424式中:d0——主销直径 mm;h——转向节下衬套中点至前梁拳部下端面的距离,mm。

主销的许用应力弯曲力[w]=413MPa;许用剪切应力[s]=66MPa。主销采用20Cr,20CrNi,20CrMnTi等低碳合金钢制造，渗碳淬火，渗碳层深1.0～1.5mm,56～62HRC。转向衬套的挤压应力c为

c=

Qj27200==8.3 MPa(3-44)ld013624式中: l——衬套长,mm;Qj——j计算载荷,取Ql,QMZL,QMZR,中最大值,N;d0——主销直径,mm。

转向节衬套的许用挤压应力为[c]=50MPa。在静载荷下，上式的计算载荷取

Qj=QMZ=Z1l1/(c+d)=

G1l1/(cd)=6277N(3-45)23.5 推力轴承和止推垫片的计算

3.5.1 推力轴承计算

计算时首先要确定推力轴承和止推垫片的当量静载荷，对转向节推力轴承，文献推荐取汽车以等速va=40km/h、沿半径R=50m或以va=20km/h,沿半径R=12m的圆周行使的工况作为计算工况。如果汽车向右转弯则其前外轮即前左轮的地面垂向反力Z1L增大。

汽车前桥的侧滑条件为

2vaP1=m1≥Y1L+Y1R=G11=m1g1=820×10×1.0=8200N(3-46)

R式中：P1——前桥所受的侧向力，N；

m1——汽车满载时的整车质量分配给前桥的部分； R——汽车转弯半径，mm;va——汽车行使速度，mm/s;g——重力加速度，mm/s2；

Y1L、Y1R——地面给左、右前轮的侧向反作用力，N； 1——轮胎与地面的侧向附着系数；

G1——汽车满载静止于水平路面时前桥给地面的载荷，N。由上式可得

2va1=(3-47)

Rg16 武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

2G12hgva)()](3-48)Z1L=[1(2B1Rg将上述计算工况的va、R等的有关数据代入(3-44),(3-45)式，并hg/B=0.5, 则有

Z1L=1.25G1/2=0.625G1

可近似地认为推力轴承的轴向载荷F，等于上述前轮的地面垂向反力，即有

Fa=0.6256G1=0.625×6150=3844 N(3-49)鉴于转向节推力轴承在工作中的相对转角不大的及轴承滚道圈破坏带来的危险性，轴承的选择按其静承载容量C0进行，且取当量静载荷P0为：

P0=（0.5～0.33）C0

3.5.2 转向节止推垫片的计算

当采用青铜止推垫片代替转向节推力轴承时，在汽车满载情况下，止推垫片的静载荷可取为

Fa=这时止推垫片的挤压力为

G16150==3075 N(3-50)22c=

4Fa=1 MPa(3-51)22(Dd)式中：d；D——止推垫片的内、外径。通常取[c]≤30MPa 4 轮胎的选取

4.1 轮胎与车轮应满足的基本要求

轮胎即车轮用来支撑汽车，承受汽车重力，在车桥(轴)与地面之间传力，驾驶人员经操纵转向轮可实现对汽车运动方向的控制。

轮胎及车轮对汽车有许多重要性能，包括动力性、经济性、通过性、操纵稳定性、制动性及行驶安全性和汽车运动方向的控制。

轮胎及车轮部件应满足下属基本要求：足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均与性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗扎刺和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。

4.2 轮胎的分类

轮胎可以按胎体结构、帘线材料、用途、胎面花纹、断面形状、气密方式不同等进行分类如下： 武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

4.3 轮胎的特点与选用

子午线轮胎的特点是滚动阻力小、温升低、胎体缓冲性能和路面附着性能都比斜交轮胎要好，装车后油耗低、耐磨损寿命长、高速性能好（图 4-1），因此，适应现代汽车对安全、高速、低油耗的发展要求，是汽车设计时首选的轮胎。子午线轮胎也有制造困难、造价不如斜交轮胎低和不易翻修等特点。

图4-1 常在高速条件下行驶的汽车，适合选用强度高、导热性好的钢丝帘线轮胎。钢丝帘线仅能做子午线轮胎。相对汽车常在低速条件下行驶时，可以选用尼龙、聚酯、人造丝等人造材料做帘线制造的轮胎。斜交轮胎多用上述材料制造。

低断面轮胎的胎面宽平、侧面刚性大、附着能力强、散热良好、高速行驶稳定性好。无内胎轮胎的平衡性良好、发热少、刺扎后不易快速失气、高速行驶安全性能良好。武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

乘用轮胎既是子午线结构，又是低断面、无内胎轮胎并具备它们的各自优点。商用轮胎尺寸大、胎体厚、帘线层级多、承载能力强。非公路用轮胎附着性好，胎面耐刺扎，适用于在恶劣条件下使用，用于公路行驶时耗油量增加，噪声大。

轮胎的胎面花纹对滚动阻力、附着能力、耐磨性及噪声有影响。公路花纹轮胎滚动阻力小、噪声小，适用在铺装路面上使用。其中，纵向花纹轮胎适用于良好路面，横向花纹轮胎适用于土石路面。越野花纹轮胎附着性能良好，适用于在坏路面或无路地带使用。混合花纹轮胎适用于使用路面条件变化不定的场合。图4-2为几种典型胎面花纹示例。

图 4-2 随轮胎气压的增加，其承载能力也越强；但轮胎的附着能力下降，振动频率增加，乘坐舒适性和安全性变坏，对路面及汽车也有不良作用。标注轮胎不仅对外形尺寸，而且对使用气压也有标准规定。为了使用安全和满足舒适性要求，乘用车轮胎的使用气压不应高于所选轮胎规定符合下限气压的80%；而商用车轮胎的使用气压可接近选定轮胎层级所限定的气压。考虑到操纵稳定性的需求，前轮轮胎气压应低于后轮的轮胎气压。

帘线层级越高，轮胎的承载能力也越强，并有与轮胎气压增加相似的缺点。汽车行驶速度也影响轮胎负荷能力，车速高轮胎的发热量增加。温度升高，易使胎面与轮胎帘线层脱落。这不仅使轮胎寿命降低，也会引发交通事故。子午线、无内胎、低断面的轮胎工作时发热少、导热好、散热迅速。因而温度低，有良好的速度特性。选取时，应使选用轮胎的速度级别所限定的最高使用速度大于所设计汽车的最高车速。为了满足不同乘用车对轮胎速度能力的需求，将轮胎的速度能力分级，譬如在70210km/h之间，按每10km/h分为一级；具有更高速度能力的轮胎，用来分级的速度更大些。轮胎是专业化生产厂制造，并具有高度的标准化、系列化特点。轮胎的外直径、断面宽、断面高宽比、配用轮辋名义直径、轮辋轮廓形式及规格、胎面花纹形式及深度、额定负荷下的半径等尺寸特性和负荷指数可查GB/T2977-1997、GB/T2978-1997、GB/T9743-1997、GB9744-1997等国家标准。武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）转向桥定位参数

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面内部有一定倾角。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相内倾斜一个β角，称为主销内倾角。

主销后倾使主销轴与路面的交点位于轮胎接地中心之前，该距离称为后倾拖距。当直线行驶的汽车的转向轮偶然受到外力作用而稍有偏移时，汽车就偏离直线行使而有转向，这时引起的离心力使路面、对车轮作用着一阻碍其侧滑的侧向反力，使车轮产生主销旋转的回正力矩，从而保证了汽车具有较好的直线行使稳定性。此力矩称为稳定力矩。稳定力矩也不宜过大，否则在汽车转向时为了克服此稳定力矩需在转向盘施加更大的力，导致转向沉重。主销后倾角通常在30以内。现在轿车采用低压宽断面斜交轮胎，具有较大的弹性回转力矩，故主销后倾角就可以减小到接近于零，甚至为负值。但在采用子午线轮胎时，由于轮胎的拖距较小，则需选用较大的主销后倾角。

主销内倾也是为了保证汽车直线行驶的稳定性并使转向轻便。主销内倾使主销轴线与路面的交点至车轮中心平面的距离即主销偏移距减小，从而可减小转向时需加在转向盘上的力，使转向轻便，同时也可减小转向轮传到转向盘上的冲击力。主销内倾使前轮转向是不仅有绕主销的转动，而且伴随有车轮轴及前横梁向上的移动，而当松开转向盘是，所储存的上升位能使转向轮自动回正，保证汽车作直线行使。主销内倾角一般为50～80；注销偏移距一般为30～40mm。轻型客车、轻型客车及装有动力转向的汽车可选择较大的主销内倾角及后倾角，以提高其转向车轮的自动回正性能。但主销内倾角也大，即主销偏移距 武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

图2-2转向桥

1.转向推力轴承；2转向节；调整垫片；4.主销；5前梁

不宜过小，否则在转向过程中车轮绕主销偏移时，随着滚动将伴随着沿路面的滚动，从而增加轮胎与路面的摩擦阻力，使转向变得很沉重。为了克服因左、右前轮制动力不等而导致汽车制动时跑偏，近年来出现了主销偏移距为负值的汽车。

前轮定位除上述主销后倾角，主销内倾角外，还有车轮外倾角及前束，共四项参数。

车前外倾指转向轮安装时，其轮胎中心平面不是垂直与地面，而是向外倾斜一个角度α，称为车轮外倾角。此α角约为0.50～1.50,一般α为10左右。它可以避免汽车重载时车轮产生负外倾即内倾，同时车轮外倾也与拱行路面相适应。由于车轮外倾角使轮胎接地点内缩。缩小了主销偏义距，从而使转向轻便并改善了制动力的方向稳定性。

前束的作用是为了消除汽车在行驶中因车轮外倾导致的车轮前端向外张开的不利影响（具有外倾角的车轮在滚动时犹如滚锥，因此当汽车向前行驶时，左、右两前轮的前端会向外张开），为此在车轮安装时，可使汽车两轮的中心平面不平行，且左、右轮前面轮缘间的距离A小于后面轮缘间的距离B，以使前轮在每一瞬间的滚动方向向着正前方。前束值即（B-A），一般汽车约为3～5mm，可通过改变转向横拉杆的长度来调整。设定前束的名义值时，应考虑转向梯形中的弹性和间隙等因素。

在汽车设计、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车轮绕主销不断受迫振动的现象，它将破坏汽车的正常行驶。武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

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与轮胎的力对系统做正功，即外面对系统输入能量。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平衡状态。这时系统将在某一振幅下持续震动，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。当车轮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及运动学上的干涉等，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。其特点是转向车轮摆振频率与车轮转速一致，而且一般豆油明显的共振车速，共振范围（3-5km/h）。通常在告诉行驶时发生的摆振往往都属于受迫振动型。

转向车轮摆振的发生原因及影响因素复杂，既有设计结构的原因和制造方面的因素，如车轮失衡、轮胎的机械特性、胸的刚度与阻尼、转向车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，如前桥转向系统各环节间的间隙（影响系统的刚度）和摩擦（影响阻尼）等。合理地选择有关参数。优化他们之间的匹配，精心地制造和调整装配，就能有效的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振器以增加阻尼等，都是控制前轮摆振的一些有效措施。

转向桥在保证汽车转向功能时，应使转向轮有自动回正作用，以保证汽车稳定直线行使。即当转向轮在偶遇外力作用发生偏移时，一旦作用的外力消失后，应能立即自动回到原来直线行使的位置。这种自动回正作用是由转向轮的定位参数来保证的，也就是转向轮、主销和前轴之间的安装应具有一定的相对位置。这些转向的定位参数有主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束[4]。

5.1 主销后倾角

设计转向桥时，使主销在汽车的纵向平面内，其上部有向后的一个倾角，即主销轴线

a)b)

5-1主销后倾角作用示意图

和地面垂直线在汽车纵向平面内的夹角，如图5-1所示。

主销后倾角能形成回正的稳定力矩。当主销具有后倾角时，主销轴线与路面的交点a将位于车轮与路面接触点b的前面，如图5-1a所示。当汽车直线行使时，若转向轮偶然受到外力作用稍有偏移（例如向右偏移），将使汽车行使方向向右偏离。这时，由于汽车本身离心力的作用，在车轮与路面接触点b处，路面对车轮作用着一个侧向反力Fy。反力Fy对车轮形成绕主销轴线作用的力矩FyL，其方向正

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好与车轮偏移方向相反。在此力矩作用下，将使车轮回到原来中间的位置，从而保证汽车稳定直线行使，故此力矩称为稳定力矩。但此力矩不宜过大。否则在转向时为了克服该稳定力矩，驾驶员要在转向盘上施加较大的力（即所谓转向沉重）。因稳定力矩的大小取决力臂L的数值，而力臂L又取决于后倾角的大小。现在一般采用角不超过20～30。现在高速汽车由于轮胎气压降低、弹性增加，而引力稳定性增大。因此，角可以减小到接近于零，甚至为负值。本设计采用主销后倾角为六度。

5.2 主销内倾角

在设计转向桥时，主销在汽车的横向平面内，其上部向内倾斜一个角（即主销轴线与地面垂直线在汽车横向平面内的夹角）称为主销内倾角，如图5-2a所示。

a)b)c)

5-2主销内倾角作用示意图及车轮外倾角

主销内倾角也有使车轮自动回正的作用，如图5-2b所示。当转向轮在外力作用下由中间位置偏转一个角度（为了方便解释，图中画成1800即转到如双点划线所示位置）时，车轮的最低点将陷入路面以下。但实际上车轮下边缘不可能陷入路面以下，车轮将转向车轮连同整个汽车前部向上抬起一个相应的高度，这样，汽车本身的重力有使转向轮回到原来中间位置的效应。

此外，主销的内倾角还使得主销轴线与路面交点到车轮中心平面与地面交线的距离c减小（图5-2a），从而可减小转向时驾驶员加在转向盘上的力，使转向操纵轻便，同时也可减小从转向轮到转向盘上的冲击力。但c的值也不宜过小，即内倾角不宜过大，否则在转向时车轮绕主销偏转的过程中，轮胎与路面间将产生较大的滑动，因而增加了轮胎与路面间的摩擦阻力。这不仅使转向变得沉重，而且加速了轮胎的磨损。因此，一般内倾角不大于80，本设计内倾角为7.5度。

主销内倾角是在前梁设计中保证的，由机械加工实现的。加工时，将前梁两端主销孔轴线上端向内倾角就形成内倾角。武汉理工大学华夏学院08级车辆工程转向桥毕业设计（说明书）

5.3 车轮外倾角

除上述主销后倾角和内倾角两个角度保证汽车稳定直线行使外，前轮外倾角也具有定位作用。是通过车轮中心的汽车横向平面与车轮平面的交线与地面垂线之间的夹角，如图5-2c所示。如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时，车桥将因承载变形而可能出现车轮内倾，这将加速汽车轮胎的偏磨损。另外，路面对车轮的垂直反作用力及轮毂紧固螺母的负荷，降低了他们的使用寿命。因此，为了使轮胎磨损均匀和减轻轮毂外轴承的负荷，安装车轮时应预先使车轮有一定的外倾角，以防止车轮内倾。同时，车轮有了外倾角也可以与拱形路面相适应。但是，外倾角也不宜过大，否则会是轮胎产生偏磨损。

前轮外倾角是在转向节设计中确定的。设计时使转向节轴颈的轴线与水平面成一角度，该角度即为前轮外倾角（一般为10左右）。

5.4 车轮前束

车轮有了外倾角后，在滚动时就类似于滚锥，从而导致两侧车轮向外滚开。由于转向横拉杆和车桥的约束使车轮不可能向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边滑的现象，从而增加了轮胎的磨损。为了消除车轮外倾带来的这种不良后果，在安装车轮时，使汽车两前轮的中心面不平行，两轮前边缘距离的B小于后边缘距离A，如图5-3所示。这样可使车轮在每一瞬间时滚动方向接近于向着正前方。从而在很大程度上减轻和消除了由于车轮外倾角而产生的不良后果。

前轮前束可通过改变横拉杆的长度来调整，调整时，可根据各厂家规定的测量位置，使两轮前后距离差A-B符合国家规定的前束值。一般前束值为0～12mm。测量位置除图示位置外，还通常取两轮胎中心平面出的前后差值，也可以选取两车轮钢圈内侧面处前后差值。此外，前束也可用角度——前束角表示，如图5-3中的角。

5-3车轮前束 结论

近年来随着生产水平汽车水平和路面的改善，汽车行使速度的不断提高，同时人们对客车的性能要求也越来越高，如何保证既要具有高的行使速度又要具有良好的转向性能以满足用户的要求，是亟待解决的问题。针对此现象，本论文选择汽车的主要组成部分转向桥来进行设计并以HX6560轻型客车转向桥作为研究对象。

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，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。

本设计以《汽车设计》为理论基础，在设计中确定了转向桥设计方案，设计了转向桥及其零件组成，通过计算设计出了主要零件的尺寸、强度和合理的整体布局。设计后的转向桥具有结构简单、紧凑、重量轻、转向灵敏的特点，制造容易，成本低。广泛用于微、轻型载客汽车。

本文所设计的转向桥对同类型的转向桥的设计有一定的参考价值。

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参 考 文 献

[1] 陈家瑞.汽车结构[M].吉林工业大学,2000.[2] 中国第一汽车集团公司著编.中国轿车丛书-红旗[M].北京:北京理工大学出版社,1998.[3] 竺延年.最新车桥设计、制造、质量检测及国内外实用手册[M].中国知识出版社,2005.[4] 王洪欣.机械设计工程学(Ⅰ)[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.[5] 徐清富.国外汽车最近结构手册[M].北京:机械工业出版社,1996.[6] D.J.Segal.Highway Vehic Object Simulation Model[M].Programmers Manual,1976.[7] 程振彪.世界载客汽车工业最新发展动态[M].汽车科技,2001.[8] 谢卫国,汪红心.客车平顺性预测与优化[J].汽车工程,1991,(3):69～79.[9] 神龙汽车有限公司著编.中国轿车丛书-富康[M].北京:北京理工大学出版社,1998.[10] 李卓森等编.中外汽车图册车身分册(一)[M].长春:吉林科学技术出版社,1995.[11] 王洪欣.机械设计工程学(Ⅱ)[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.[12] Boyes WE.Jigs and fixtures America SME.1982 103-120

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致 谢

本设计在****老师的悉心指导下完成。从课题的选择、理论研究到论文的撰写都得到了何老师的指导和热情帮助。何老师渊博的知识、严谨的学风、丰富的经验以及独到的见解，使我受益匪浅，在此表示衷心的感谢。

由于本人水平能力有限，本设计中一定存在许多的错误，希望各位老师能给予批评、指正。最后，感谢在百忙之中评审论文和参加答辩工作的专家与教授们！

第五篇：汽车驱动桥说课稿

《汽车驱动桥拆装》说课稿

各位领导，各位老师大家好！

我是广西科技大学交通运输专业学生，我的名字叫蒙泓龙。今天我说的课题是《汽车驱动桥的拆装》。

下面我将从教材分析，学情分析，教学目标和教学过程四个方面对本节课进行说课。一、教材分析

《驱动桥拆装》 一课选自《汽车底盘构造与维修》项目4中的任务一《驱动桥的拆装》内容，于P75—P83页内容成。本节课是底盘部分重要组成部分。驱动桥是汽车传动系统的重要部件，它将变速器传来的驱动力矩进行减速、增扭、调整方向后，传递给驱动轴从而带动车轮转动，实现车辆的行驶。

本任务主要讲解有关驱动桥的基本结构和拆装过程，通过学习了解驱动桥的相关理论知识，并掌握有关拆装驱动桥的技能。

二、学情分析

要讲好一节课，特别是实操课，不仅要有器材，最主要要提起学生的兴趣与动手的积极性，要做好这一点就必须对所教教材以及设备认识清楚。对学生备课，只有对学生的知识结构与心理特征进行分析，才能制定出行之有效的教学目标，才能够找出更好的方式去阐述教学难点。在学习本节内容时，学生对汽车驱动桥只是通过理论课有所了解，但是没有能够在实践当中真正认识，因而学生需要通过实践与理论相结合，提高自身的动手能力以及知识储备能力为背景，探索和开发学生动手的积极性，对器件的亲和性而入手。

基于学生的这些特点，结合教学内容，从知识能力层面，情感两大方面来制定教学目标：

三、教学目标

知识目标：通过本节课的学习让学生对驱动桥的组成、作用有一个明确的认识，并准

确的掌握主减速器及差速器的组成及工作原理。

能力目标：培养学生观察能力，分析推理能力，培养学生运用已知知识认识未知知识的能力。

情感目标：培养学生形成正确的科学的态度、并掌握科学的研究方法。并能让学生体

会发现新知识的乐趣，培养学生好学的精神。

重点与难点：结合教学大纲，我将本节课的重点问题设置为：主减速器的组成及工作原理；差速器组成及工作原理。将本节课难点设置为：差速器的工作原理

教学方法与手段：结合学生这一特点，在教学方法上为了能充分发挥学生的主观能动性，我采用了启发诱导式的教学方法，通过理论探究，实物展示，电脑多媒体等多种手段来完成本节课的讲解。同时在学习中，也培养了同学们观察问题解决问题的能力，使他们掌握科学的研究方法。

四、教学过程

本节课的教学过程我是这样设计的：

（一）创设情境

首先我为同学们一起回顾发动机的工作原理，接着设疑“发动机的高速转动，动力最 终将传递到哪里？”以此，引出新课，用这种方式来激发学生的学习兴趣。

（二）认识新知

同学生一起观看汽车动力传递的视频，同时启发引导同学们分析总结汽车在行驶过程 中，必须实现的作用，很自然的确定了汽车的驱动桥的基本组成。

（三）复习旧知识、探索新知

我的重点内容的讲解是这样实现的，先和同学一起复习直齿轮的动力传动，然后和 同学们一起分析锥齿轮的传动特点，这样能够提高同学们用已掌握的知识去探索新知识的能力，形成了认识上的突破，并提高学生探索积极性。

（四）设置疑问、小组竞赛、学习新知

差速器的工作原理学习是个难点，针对学生的物理基础薄弱的特点，我就采用避开 用纯粹的用物理学原理研究问题的方法，而是让同学们观察差速器的工作视频，然后让同学总结看到的结果，这样水到渠成的得出汽车行驶时差速器的工作原理。

实训练习不仅起到巩固所学知识的作用，还起到深化所学知识的作用，所以我用竞赛的组装的方式来巩固同学们对复杂的差速器的学习。

（五）课堂小结

当然实训小结也必不可少，通过学生自我小结，教师补充来完成对本节课的新知的整理。

（六）设疑引出新课

最后，我用曾经发生在实习课上一名同学提出的关于驱动桥的疑问来结束对本节课的 学习，同时引出下一节课的任务。

（七）布置课后习题

通过布置课后习题，增强学生对汽车驱动桥的分类、主要组成部分，各个器件、以及他们的工作原理有更深的认识。

我的说课到此结束，在课堂上，或许有些许不足，希望在座的领导老师能够多多理解，我一定多努力，争取下次说课更好！谢谢大家！