（终稿）挂车前桥与悬架设计（全套完整有CAD）

在静载荷下，上式的计算载荷取.代入得。

此时衬套的挤压应力在许用值范围内，故满足使用条件。

.整体式转向梯形机构优化设计转向梯形机构用来保证转弯行驶时汽车的车轮均能绕同瞬时转向中心在不同半径的圆周上作无滑动的纯滚动。

为此，转向梯形应保证内外转向车轮的理想转向关系如公式.所示。

因此，在设计中首先是要确定转向梯形机构的几何尺寸参数，其次是进行零件的强度计算。

汽车转向行驶时，受弹性轮胎侧偏角的影响，所有车轮不是绕位于后轴延长线上的点滚动，而是绕位于前轴和后轴之间的汽车内侧点滚动。

此点位置与前轮和后轮的侧偏角大小有关。

由于影响轮胎侧偏角的因素很多，且难以精确确定，故下面是在忽略侧偏角的影响的条件下，分析有关两轴汽车的转向问题。

此时两转向轴线的延长线应交在后轴延长线上，如图.所示。

设分别为内外转向车轮的转角，为汽车轴距，为两主销中心线延长线到地面交点之间的距离。

若要保证全部车轮绕个瞬时转向中心行驶，则梯形机构应保证内外转向车轮的转角关系为.若自变角为，则因变角的期望值为.转向梯形机构实际上不能完全精确地满足公式.的要求，而只能以足够的工程精度接近该式。

即转向梯形机构使式.中的值不再是汽车的轴距，而是见图.。

若令，愈接近，则该转向梯形愈能精确地反映式.的要求，使转向亦愈顺畅。

内外转向轮的理想转角关系由转向梯形决定的内外转向轮的实际转角关系图.不计轮胎侧向弹性时的汽车转向简图由图中的有.代入得转向梯形机构的几何尺寸参数有两转向主销中心线与地面交点间的距离，转向横拉杆两端球铰接中心间的距离，转向梯形臂长和梯形底角。

根据汽车的总体布置或转向桥的布置图，首先可找出汽车的轴距及转向主销间距，再按在图的关系曲线图上找出，则有.代入得图.转向梯形简图及与的关系曲线确定整体式后置转向梯形机构的几何尺寸后就进行校核，而校核前是按经验公式确定梯形的初选尺寸，即认为后置梯形的参数挂车重心的高度，取。

代入得。

左钢板弹簧座处弯矩.右钢板弹簧座处弯矩.左拳部弯矩式中左车轮承受地面的垂向反力右车轮承受地面的垂向反力左车轮承受地面的侧向反力右车轮承受地面的侧向反力车轮中心至转向节主销中心的水平距离，取为转向节主销中心至钢板弹簧座中心的水平距离，取为横向附着系数，取为.。

代入得••••。

拳部的抗弯断面系数.式中拳部的高度，取拳部的长度，取。

代入得。

弯曲应力.代入得，。

可见前梁在侧滑工况下的弯曲应力小于许用应力值，故满足使用条件。

约束和加载当大梁校正仪安装完毕保持稳定是时，支架最低面就是固定面，所以约束就加在支架最低的面，支撑重量全部作用在方口钢立柱的上部截面上，竖直向下。

加载时加的为面力，则载荷情况为。

求解。

查看结果并分析查看变形结果和总变形最大变形量.，变形.转向从动桥转向节的设计和校核转向节多用中碳合金钢模锻成整体式结构。

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接上去的，作用效果良好。

转向节推力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，例如推力球轴承推力圆锥滚子轴承或圆锥滚子轴承等。

也有采用青铜止推垫片的。

如图.所示，从动桥转向节的危险断面在轴径为的轮轴根部剖面处。

图.转向节主销及转向节衬套的计算用图在制动工况下的计算ⅢⅢ剖面处的轴径仅受垂向弯矩和水平方向的弯矩而不受转矩，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。

这时可按公式计算其垂向弯矩和水平方向的弯矩，则ⅢⅢ剖面处的合成弯曲应力.式中转向节的轮轴根部轴径，汽车停于水平路面前桥轴荷，质量转移系数。

代入得.。

上式的许用弯曲应力为。

主销内倾角使前轮转向时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，而当松开方向盘时，所储存的上升位能使转向轮自动回正，保证汽车作直线行驶。

内倾角般为到主销偏移距离般为。

轻型货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。

但内倾角也不宜过大，即主销偏移距离不宜过小，否则在转向过程中车轮绕主销偏转时，随着滚动将伴随着沿路面的滑动，从而增加轮胎与路面间的摩擦阻力，使转向变的很沉重。

.从动桥转向装置的结构形式选择及确定全挂车的转向方式有两种种是轴转向式，即转向时，车轮除绕其中心旋转外，还与车轴起绕车轴中心中点垂直线转动。

轴转向式转向通常有单转盘转向和双转盘转向。

另种是轮转向式，即转向时，车轮绕转向主销转动，而车轴不转动。

本设计采用轮转向式转向装置。

挂车的牵引杆通过个摆臂将牵引车转向的摆动转变为直拉杆的推拉运动，然后再通过个转向拐臂拉动转向梯形机构的横拉杆使挂车随牵引车起实现转向。

采用轮转向式转向装置的挂车的主要优点是货台或车厢的地板离地面较低，且左右车轮可以实现正确的转向角度，车轮磨损较小，但对杆系的传动比精确度要求较高。

.本章小结本章对挂车前桥进行了系统的概述和总结，系统的分析了前桥的种类结构形式及工作原理，并根据本设计所要求的参数进行了严格规范的选取，选取了适合本设计的前桥的结构形式，还对跟前桥有关的零部件进行了细致地分析和选取，是以后计算和设计的理论基础和工作依据。

第章从动桥设计计算及校核.转向从动桥前梁的设计和校核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侧向垂直平面内，如图.所示。

制动工况下的弯矩图和转矩图侧滑工况下的弯矩图图.转向从动桥在制动和侧滑工况下的受力分析简图在制动工况下的前梁应力计算制动时前轮承受的制动力和垂向力传给前梁，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.式中汽车满载静止于水平路面时车桥给地面的载荷，取为汽车制动时对前桥的质量转移系数，对轿车和载货汽车的前桥可取。

紧急制动是车桥所承受的最恶劣的工况之。

此时，前梁的垂直载荷增大，水平弯曲力矩达最大值，同时还存在巨大的制动扭转力矩。

前梁垂直载荷增大的比例称为质量转移系数.式中车轮与道路的附着系数，取挂车重心的高度，取挂车重心到后轴中心线的距离，取。

可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。

对悬架设计完成之后要进行校核。

.本设计的主要参数表.结构参数表前轮轮距弹簧座中心距弹簧座中心到主销中心距离断面尺寸全高上凸缘宽度下凸缘宽度上下凸缘间距幅板厚度主销长度主销直径主销中心到上衬套中心距主销中心到下衬套中心距上衬套长度下衬套长度止推轴承高度.转向节主销中心到压力中心距主销中心到转向节大轴颈中心距大轴颈宽度小轴颈宽度大轴颈直径小轴颈直径第章从动桥的概述及选型.从动桥的概述从动桥即非驱动桥，又称从动车轴。

它是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。

从动桥还要承受和传递制动力矩。

根据从动车轮能否转向，从动桥分为转向桥和非转向桥。

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。

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。

对于非转向从动桥，由于它仅起支持汽车部分簧上质量的作用，因此又称为支持桥或支持车轴。

从动桥按与其匹配的悬架结构的不同，也可分为断开式和非断开式两种。

与非独立悬架相匹配的非断开式从动桥式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。

在汽车的设计制造装配调整和使用的过程中必须注意防止可能引起的转向车轮的摆阵，它是指汽车行驶转向轮绕主销不断的摆动的现象，它将破坏汽车的正常行驶。

转向车轮的摆动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，使系统在个振动周期中路面作用于轮胎的力对系统作正功，即对外界系统输入能量。

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。

这时系统将在振幅下持续振动，形成摆动。

其振动频率大致接近系统的固有频率而与车轮转速并不致，而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阵往往属于自激振动型。

当转向车轮及转向系统受到周期性扰动的激励，例如车轮失衡断面跳动轮胎的几何和机械特性不均匀以及运动学上的干涉等，在车轮转动下都会构成周期性扰动。

最大的不同是，汽车列车在运输作业时，挂车的全部载荷由挂车承载，牵引车只起牵引作用。

因此，全挂车的前支撑为轮轴结构，且通常具有转向装置，减少侧滑摩擦和汽车列车的转向阻力。

本设计为全挂车。

而全挂车的前桥为转向从动桥。

转向方式为轮转向式转向装置。

采用轮转向式转向装置的挂车的主要优点是货台或车厢的地板离地面较低，且左右车轮可以实现正确的转向角度，车轮磨损较小，但对杆系的传动比精确度要求较高。

根据悬架的结构的不同，车桥分为整体式和断开式两种。

根据车桥上车轮的作用，车桥又可分为转向桥驱动桥转向驱动桥和支持桥四种类型。

般汽车多以前桥为转向桥，以后桥中桥为驱动桥。

本设计为转向桥。

转向桥是利用车桥中的转向节使车轮偏转定的角度，实现汽车的转向。

转向桥般位于汽车的前部，因此也常称之为前桥。

前梁用钢材锻造，断面为工字型以提高抗弯强度。

为提高抗扭强度，接近两端略制成方形。

中部加工出两处用以支撑钢板弹簧的加宽面弹簧座。

中部向下凹，降低发动机位置，从而降低汽车的重心，扩展驾驶员的视野，并减小传动轴与变速器输出轴之间的夹角。

前梁两端各有个加粗部分，呈拳形，其中有通孔，主销即插入两孔内。

通过主销将转向节与前梁的拳部相连，并用带螺纹的楔形锁销将主销固定在拳部孔内，是之不能转动。

前轮可以绕主销偏转定角度而使汽车转向。

为了减小磨损，转向节孔销内压入青铜衬套，衬套上的润滑油槽在上面端部是切通的，用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。

为使转向灵活轻便，在转向节下耳与前梁拳部之间装有推力滚子轴承。

在转向节上耳与拳部之间装有调整垫片，以调整其间的间隙。

在转向节的上耳上装有与转向节臂制成体的凸缘，在下耳上则装着与转向梯形臂制成体的凸缘，这两个凸缘均制成有矩形键，因此在左转向节的上下耳上都有与之配合的键槽。

转向节通过矩形键及带有锥形套的双头螺栓与转向节臂及梯形臂相连。

在键槽端面间装有条形的橡胶密封垫。

车轮轮毂通过两个圆锥滚子轴承支撑在转向节外端的轴颈上。

挂车，前桥，悬架，设计，毕业设计，全套，图纸第章绪论.本设计的目的和意义汽车是现代交通工具中应用的最多，最普遍，也是最方便的交通运输工具。

汽车的车桥和悬架是汽车上的