輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì).doc

畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 題 目輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 院 系 別 專 業(yè) 級(jí) 別 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)老師 xx 大 學(xué) 教 務(wù) 處 2011 年 6 月 i 摘摘 要要 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 輕型貨運(yùn)汽車(chē)以其機(jī)動(dòng)靈活 經(jīng)濟(jì)省油 高性價(jià)比 多功能的特點(diǎn) 逐漸成為市內(nèi)貨物運(yùn)輸或短途貨物運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸工具 是城 市物流系統(tǒng)的主力車(chē)型 汽車(chē)制造企業(yè)為了占領(lǐng)市場(chǎng) 必須開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出造型美 觀 布置合理 結(jié)構(gòu)先進(jìn) 具有高動(dòng)經(jīng)性的輕型貨車(chē) 車(chē)橋通過(guò)懸架和車(chē)架相連 它的兩端安裝車(chē)輪 其功能是傳遞車(chē)架與車(chē)輪 之間各方向的作用力及其力矩 前橋的主要功能是承載 行走 轉(zhuǎn)向和制動(dòng) 通過(guò)對(duì)前橋的研究和設(shè)計(jì) 可以對(duì)輕型貨車(chē)的發(fā)展有著重要的意義 可以讓輕 型貨車(chē)行走更加的平穩(wěn) 更靈活 從而使輕型貨車(chē)更好的為社會(huì)服務(wù) 本文首先對(duì)輕型載貨汽車(chē)在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展前景做了相當(dāng)?shù)母攀?而 后對(duì)前橋進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算 主要計(jì)算了前橋 轉(zhuǎn)向節(jié) 主銷 主銷上下軸承 轉(zhuǎn)向節(jié)推力或止推墊片等在制動(dòng)和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力 本文上述的設(shè) 計(jì)工作均由 CAD 繪圖完成 關(guān)鍵字關(guān)鍵字 汽車(chē) 前橋 轉(zhuǎn)向節(jié) 主銷 ii Abstract With the development of market economy light freight cars with its flexible economic fuel efficient cost effective multi function characteristics gradually become citywide goods transportation or short distance transport of goods transport the main city logistics system is the main models Auto manufacturing enterprise in order to capture market must develop design the modelling beautiful decorate reasonable advanced structure high move the vans through sex Axle through suspension and frame connected the ends of the wheels its function is installed between each frame and wheel transmission force and its moment in the direction Front axle s main function is bearing walking steering and brakes through the research and design of front axle of vans can the development to have the important meaning can let vans more smoothly and walk more flexible thus make vans providing better service to the society Firstly the small truck design feature and devdlopment in the world to do the releant overview and then move before the bridge on a detailed design calculations mainly calculate the work strss in the brake and sideslip two conditions of the front axle steering knuckle kingpin upper and lower bearing Steering knuckle thrust bearing or thust washer The design of this work completed by the CADdrawing KeyKey words words car front axle Knuckle Kingin i 目錄目錄 第一章第一章 緒緒 論論 1 1 1 1 輕型載貨汽車(chē)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1 1 2 前橋的基本結(jié)構(gòu)和功能 1 1 3 前橋的定位參數(shù) 2 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 3 第二章第二章 前橋 從動(dòng)橋 設(shè)計(jì)前橋 從動(dòng)橋 設(shè)計(jì) 4 4 2 1 從動(dòng)橋載荷的確定 4 2 2 從動(dòng)橋梁的設(shè)計(jì) 5 2 3 轉(zhuǎn)向節(jié)的計(jì)算 10 2 4 主銷的計(jì)算 12 2 5 工藝要求 16 2 6 本章小結(jié) 17 第三章第三章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 1818 3 1 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求 18 3 2 轉(zhuǎn)向方式的選擇 18 3 3 轉(zhuǎn)向動(dòng)力機(jī)構(gòu) 19 3 4 轉(zhuǎn)向裝置的工作情況 21 3 5 本章小結(jié) 21 第四章第四章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 2222 4 1 制動(dòng)器要求 22 4 2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析 23 4 3 制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 24 4 4 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 26 4 5 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和制動(dòng)力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 28 4 6 制動(dòng)器的主要結(jié)構(gòu)元件 29 4 7 本章小結(jié) 31 致謝致謝 3232 ii 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 3333 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 1 1 輕型載貨汽車(chē)的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 中國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展 使農(nóng)村的貨運(yùn)量及人口流動(dòng)急劇 的增加 加快運(yùn)輸機(jī)械化成為了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要 正是這一市場(chǎng)的需 要使具有中國(guó)特色的運(yùn)輸機(jī)械 輕型貨車(chē)營(yíng)運(yùn)而生 它解決了農(nóng)村運(yùn)輸?shù)募毙?填補(bǔ)了村級(jí) 鄉(xiāng)級(jí) 城鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)結(jié)合部運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的空白活躍了農(nóng)村經(jīng)濟(jì) 輕型貨車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是輕型汽車(chē) 與輕型汽車(chē)相比 輕型貨車(chē)有許多的優(yōu) 點(diǎn) 入世后輕型貨車(chē)沒(méi)有收到很大的沖擊 因?yàn)樗侵袊?guó)特色的產(chǎn)業(yè) 符合國(guó) 情 在國(guó)外沒(méi)有人這樣搞過(guò) 但是我們不能回避輕型汽車(chē)與輕型回城在市場(chǎng)上 的競(jìng)爭(zhēng) 輕型貨車(chē)?yán)帽容^低的生產(chǎn)成本和微利的經(jīng)營(yíng)的成產(chǎn)方式并引進(jìn)了先 進(jìn)的汽車(chē)技術(shù) 堅(jiān)持三低一高的特色 注重產(chǎn)品質(zhì)量 使之與在汽車(chē)行業(yè)的競(jìng) 爭(zhēng)中得以提高 輕型貨車(chē)制造工藝簡(jiǎn)單 價(jià)格便宜 四輪車(chē)價(jià)格在 1 5 萬(wàn)元左右 購(gòu)車(chē)農(nóng) 戶一般半年左右即可收回 1 萬(wàn)頭資 另外 輕型貨車(chē)的養(yǎng)路費(fèi)為每月每噸 70 元 是汽車(chē)的 30 使用成本為同噸位汽車(chē)的 1 3 到 1 2 公路快速建設(shè)也促進(jìn)了輕 型貨車(chē)的發(fā)展 舊中國(guó) 全國(guó)公路僅 13 萬(wàn)公里 而到 1997 年底 達(dá)到了 122 6 萬(wàn)公里 使得輕型貨車(chē)有了用武之地 1998 年 輕型貨車(chē)銷量達(dá)到了 270 萬(wàn)輛 而同期汽車(chē)銷量為 163 萬(wàn)輛 12 現(xiàn)在我們要開(kāi)發(fā)輕型貨車(chē)必須要有先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論 多進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 使 產(chǎn)品新穎化 前橋是汽車(chē)重要的元件 他包括從動(dòng)橋 轉(zhuǎn)向節(jié) 主銷 制動(dòng)器 等 對(duì)前橋的設(shè)計(jì)有助于汽車(chē)快速平穩(wěn)的行駛在公路上 1 2 前橋的基本結(jié)構(gòu)和功能 1 主銷 是影響整車(chē)性能的重要零部件 主銷上有止動(dòng)槽 銷鎖栓通過(guò)止動(dòng) 槽將主銷固定在前軸的主銷孔內(nèi) 使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)也不能軸向移動(dòng) 轉(zhuǎn)向節(jié) 轉(zhuǎn)向節(jié)是前橋上主要的轉(zhuǎn)向件 它利用主銷和前軸鉸接并經(jīng)一對(duì)輪轂 軸承支撐著輪轂組合 來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的功能 制動(dòng)器總成 是實(shí)現(xiàn)車(chē)輪制動(dòng)的主要元件 有油剎和氣剎兩種形式 在車(chē) 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 2 輛實(shí)施制動(dòng)命令時(shí) 制動(dòng)器的摩擦片通過(guò)擴(kuò)張與制動(dòng)鼓的內(nèi)加工面接觸產(chǎn)生摩 擦力實(shí)現(xiàn)車(chē)輛制動(dòng) 前橋制動(dòng)器的選擇非常關(guān)鍵 如果選擇不當(dāng) 會(huì)出現(xiàn)前后 制動(dòng)力不匹配 制動(dòng)力達(dá)不到要求等許多問(wèn)題 2 輪轂組合 主要通過(guò)兩滾動(dòng)軸承安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)上 帶動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)與 摩擦片形成摩擦副 實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的制動(dòng) 3 節(jié)臂 分直拉桿臂 橫拉桿臂 分別和直拉桿總成和橫拉桿總成相連 形 成轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來(lái)完成車(chē)輛的轉(zhuǎn)向 轉(zhuǎn)向梯形決定了車(chē) 輛的內(nèi)外轉(zhuǎn)角是否合理 4 橫拉桿總成 是調(diào)整前束的主要零部件 桿身是由無(wú)縫鋼管制造 兩端是 球形鉸接結(jié)構(gòu)的接頭總成 通過(guò)螺紋配合后安裝在橫拉桿臂上 桿身可調(diào) 以 便于調(diào)節(jié)前束 1 3 前橋的定位參數(shù) 為保證車(chē)輛行駛的直線性 轉(zhuǎn)向輪偶遇外力時(shí)的自動(dòng)回正性及操縱的輕便 性 一般汽車(chē)都要求具有主銷后傾角 主銷內(nèi)傾角 車(chē)輪外傾角及車(chē)輪前束 這四個(gè)參數(shù)為車(chē)輪的定位參數(shù) 1 主銷后傾角 在縱向垂直平面內(nèi) 主銷上部向后傾斜一定的角度叫做主銷 后傾角 該后傾角有的體現(xiàn)在前橋上 有的體現(xiàn)在鋼板彈簧上 一般 1 5 3 左右 它的作用主要能夠形成車(chē)輪回正的穩(wěn)定力矩 保持車(chē)輛穩(wěn)定 的直線行駛 不因受到外力左右而發(fā)生左右擺動(dòng) 2 主銷內(nèi)傾角 在橫向垂直平面內(nèi) 主銷軸線上端向車(chē)輛內(nèi)側(cè)傾斜的角度為 主銷內(nèi)傾角 是由前軸的結(jié)構(gòu)決定的 使用中不需要調(diào)整 范圍一般不超過(guò) 8 主銷內(nèi)傾角也有使車(chē)輪自動(dòng)回正的作用 同時(shí)主銷內(nèi)傾角還使得主銷偏置 距減小 使轉(zhuǎn)向輕便 但如果銷偏距過(guò)小 又會(huì)增大輪胎與路面的摩擦力 步 進(jìn)式轉(zhuǎn)向沉重 還加速了輪胎的磨損 3 車(chē)輪外傾角 是指車(chē)輪的縱向滾動(dòng)中心平面相當(dāng)于縱向垂直平面上部外傾 一個(gè)角度 它是轉(zhuǎn)向節(jié)和前軸裝配后的裝配角度 一般在 1 左右 它的作用 主要是避免車(chē)輛滿載后因前橋的變形而導(dǎo)致車(chē)輪出現(xiàn)嚴(yán)重的內(nèi)傾現(xiàn)象 這樣將 加速輪胎的偏磨損 此外 車(chē)輪外傾角也可以與拱形路面相適應(yīng) 但車(chē)輪外傾 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 3 角過(guò)大 也會(huì)使輪胎產(chǎn)生偏磨損 4 前束 左右前輪后端距離 左右前輪前端距離的數(shù)值為前束值 主要通過(guò)改 變橫拉桿長(zhǎng)度的方法進(jìn)行調(diào)整 通常在 0 4 范圍內(nèi) 可消除汽車(chē)在行駛中因外 傾角造成的車(chē)輪前端向外張開(kāi)的不利影響 1 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1 對(duì)前橋的結(jié)構(gòu)和功能有一定的認(rèn)識(shí) 2 對(duì)從動(dòng)橋 轉(zhuǎn)向系 制動(dòng)器有深刻的了解 3 對(duì)從動(dòng)橋 轉(zhuǎn)向系 制動(dòng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算 4 了解前橋的制造工藝 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 4 第二章 前橋 從動(dòng)橋 設(shè)計(jì) 從動(dòng)橋是用傳遞路面作用于作業(yè)機(jī)械的垂直力 縱向力和橫向力的機(jī)構(gòu) 裝在從動(dòng)橋上的從動(dòng)輪 除支承部分車(chē)重外 還起導(dǎo)向作用 從動(dòng)橋的一般受力情況 以垂直方向和水平方向的負(fù)荷最大 當(dāng)作業(yè)機(jī)械 靜止時(shí) 從動(dòng)橋象一簡(jiǎn)支梁 兩端支點(diǎn)在輪胎接地中心的正上方 作業(yè)機(jī)械的 重量作用在梁與車(chē)架的連接處 此時(shí) 從動(dòng)橋主要承受彎曲力矩 用工字梁最 為合理 但是對(duì)從動(dòng)橋裝有制動(dòng)器當(dāng)作業(yè)機(jī)械制動(dòng)時(shí) 則它還有承受扭矩的作 用 這樣的話 宜采用圓形或長(zhǎng)方形斷面梁較合理 綜合考慮以上因素 可根 據(jù)結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度需要采用變斷面梁 2 1 從動(dòng)橋載荷的確定 作業(yè)機(jī)械在水平路面直線行駛或制動(dòng)時(shí) 從動(dòng)橋的受力情況是隨作業(yè)機(jī)械 重量 路面況 行駛速度 作業(yè)情況等因素的改變而改變的 如作業(yè)機(jī)械在崎 嶇不平的不平路上上行駛 要比在平坦路面直線等速行駛時(shí)的載荷大得多 并 且多為沖擊載荷 目前對(duì)于從動(dòng)橋的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 常通過(guò)以下三種嚴(yán)重工況求得 其計(jì)算載荷 1 作業(yè)機(jī)械緊急制動(dòng)時(shí) 即產(chǎn)生最大制動(dòng)力 而側(cè)向力 Y 數(shù)值很小 可 忽略不計(jì) 由附著條件決定的車(chē)輪最大切向力 縱向力 為 X Z 2 1 max1 式中 車(chē)輪和路面的附著系數(shù) 一般取 0 7 Z 一個(gè)從動(dòng)車(chē)輪所承受的垂直反作用力 其值按制動(dòng)工況的橋 1 荷再分配進(jìn)行計(jì)算 一般 Z 38 G 38 20 18 8 14 7 KN 1a 所以 X 14 7 0 7 10 3 KN max 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 5 2 發(fā)生橫向滑移時(shí) 即側(cè)向力 Y 達(dá)到最大值 而縱向力 X 可忽略不計(jì)時(shí) 由附著條件決定的最大側(cè)向力為 Y Z 2 max11 2 式中 側(cè)向附著系數(shù) 一般取 1 11 Z 一個(gè)從動(dòng)車(chē)輪所承受的垂直反作用力 與上面相同 1 所以 Y 14 7 1 14 7 KN max 3 越過(guò)不平路面時(shí) 由動(dòng)載荷引起的垂直反作用力 Z達(dá)最大值并假設(shè)無(wú) 1 縱向力和 向力作用 垂直反作用力的大小與道路不平度 輪胎彈性 行駛速度等有關(guān) 通常 用動(dòng)載荷系數(shù) K來(lái)表示 d Z K 2 max1d 2 1 G 3 式中 K 動(dòng)載荷系數(shù) 對(duì)重型作業(yè)機(jī)械可取 K 2 5 dd G 滿載時(shí)作業(yè)機(jī)械前橋的靜負(fù)荷 1 G 25 38 8 9 7 KN 1 Z 2 5 9 7 0 5 12 125 KN max1 以上計(jì)算都是考慮從動(dòng)橋僅受一種載荷的情況 并認(rèn)為左右輪載荷情況相 等 如果遇到兩種嚴(yán)重工況同時(shí)出現(xiàn) 則此時(shí)車(chē)橋的載荷應(yīng)該是兩部分載荷的 合成 2 2 從動(dòng)橋梁的設(shè)計(jì) 圖為從動(dòng)橋簡(jiǎn)圖 在總體布置中 車(chē)輪距 B 重心高度 h 及車(chē)輪動(dòng)力半徑 g r 等都已確定 而支點(diǎn) C 至車(chē)輪輪胎接地點(diǎn)的水平距離 n B 2 初步確定主銷 d 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 6 中心距 B 后 主銷到輪胎接地點(diǎn)水平距離 L 在參考同類型車(chē)輛來(lái)確 2 B B 定車(chē)輪外傾角 此角很小作圖和計(jì)算時(shí)常可忽略不計(jì) 和注銷內(nèi)傾角 由 于支點(diǎn)與車(chē)架成一整體 故可把此處看為固定端 然后按上述三種嚴(yán)重工況的 受力情況來(lái)進(jìn)行各零部件的強(qiáng)度計(jì)算 1 緊急制動(dòng)時(shí) 從動(dòng)橋梁的受力情況是左右車(chē)輪受垂直力和縱向力 制 動(dòng)力為縱向力并達(dá)最大值 按公式 1 1 左右車(chē)輪的縱向力為 X X X 2 4 1maxRmaxL 2 G1 1 m 式中 制動(dòng)時(shí)前橋重量重新分配系數(shù) 1 m 所以 X X X KN maxRmaxL 2 G1 1 m 2 57 0 2 8 38 38 車(chē)輪上的垂直反力為 Z Z Z 7 4 KN 2 5 1r1l 1 2 G1 1 m 2 8 38 38 可見(jiàn) 從動(dòng)橋梁受 X 和 Z 的雙向彎矩作用 有圖 2 1 可知交點(diǎn) C 11 斷面所受彎矩最大 但因該處截面尺寸較大 故應(yīng)取較細(xì)的 B B 斷面進(jìn) 行強(qiáng)度計(jì)算 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 7 圖 2 1 從動(dòng)梁受力圖 垂直面內(nèi)的彎矩為 M Z n n 7 4 3 22 2 2 u1 2 G1 1 m 3 10 3 10 MN 6 水平面內(nèi)的彎矩為 M X n n 10920 2 7 u1 2 G1 1 m 7 03102 5 3 MN 附著系數(shù) 通常取 0 7 故 M M 因而采用工字梁較為合理 這種 u u 斷面具有較大的抗彎矩?cái)嗝嫦禂?shù) 因此 垂直面內(nèi)的彎曲應(yīng)力 為 u 24 7 牛頓 米 2 8 u W M u 00009 0 22200 7 10 2 式中 W 抗彎斷面系數(shù) 按圖 2 1 其值為 W 2 H bhBH 6 33 9 0 00009 95 0 6 65 0 64 0 95 0 78 0 33 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 8 水平面內(nèi)的彎曲應(yīng)力為 2 u W M u 10 36 4 牛頓 米 00003 0 10920 7 10 2 W 2 B httB 6 2 33 11 078 0 6 014 0 065 0 078 0 014 0 2 33 0 00003 合成彎曲應(yīng)力為 24 7 36 4 61 1 牛頓 米 2 u u u 7 10 7 10 7 10 2 12 制動(dòng)時(shí) 從動(dòng)橋梁還承受扭矩的作用 可取 A A 為危險(xiǎn)斷面 該處承受的 扭矩 M為 M X rd 5200 0 42 2184 2 13 1 MN 因此 A A 斷面的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為 21840 000006 26 牛頓 米 2 14 W M W rdmG 2 11 7 10 2 式中 W 抗扭斷面系數(shù) 按圖 2 2 其值為 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 9 圖 2 2 工字梁斷面形狀簡(jiǎn)圖 W 2 9t H 2b 2 0 000006 2 032 0 2095 0 013 0 9 2 由此可見(jiàn) 在工字梁斷面上產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力和最大彎曲扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 是 分別作用在不同的斷面上的 因此這些最大應(yīng)力在某一斷面上相加 對(duì) B B 斷 面 由于橋梁向下彎一距離 a 因此使斷面的扭矩比 A A 斷面的扭矩小 所以 一般只根據(jù)最大彎曲應(yīng)力來(lái)驗(yàn)算 B B 斷面 而 A A 斷面正相反 扭矩大 彎曲 應(yīng)力小 故以扭為主進(jìn)行驗(yàn)算 為了提高抗扭強(qiáng)度 A A 斷面以制成圓形或倒 角方形較為合理 計(jì)算后 根據(jù)所用材料的 和 值來(lái)確定從動(dòng)橋梁各處的斷面尺寸 u 因?yàn)樗脧膭?dòng)橋梁的材料為 45 號(hào)鋼 可查得 45 80 10 牛頓 米 u 72 30 10 牛頓 米 72 經(jīng)較核 對(duì)于 B B 斷面 61 1 牛頓 米 u 7 10 2 u 對(duì)于 A A 斷面 26 牛頓 米 7 10 2 因此 A A 斷面和 B B 斷面的斷面尺寸都是合理的 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 10 2 側(cè)滑時(shí)的受力情況 當(dāng)作業(yè)機(jī)械側(cè)滑時(shí) 橫向力 Y 達(dá)最大值 設(shè)作業(yè) 機(jī)械向左側(cè)滑時(shí) 如圖 2 1 在垂直平面內(nèi)從動(dòng)橋支點(diǎn)處所受彎矩為 左 M Zn Yrd LL1L1 3 3 3 14 7 5 10 3 10 42 0 5 108 9 MN 右 M Zn Yrd RR1R1 3 3 3 14 7 5 10 3 10 42 0 5 109 9 MN 而 Z 1 L1 2 1 G B hG g11 2 1 G B hg 1 2 078 0 162 0 2 1 2 10 8 38 3 3 3 N 5 10 Z 1 R1 2 1 G B hG g11 2 1 G B hg 1 2 078 0 162 0 2 1 2 10 8 38 3 N 5 109 2 式中 為橫向滑移附著系數(shù) 一般取 1 1 1 從動(dòng)橋兩端的 A A B B 斷面都要進(jìn)行驗(yàn)算 則 牛頓 米 max 0006 0 109 9 5 7 10 5 16 2 所以 A A B B 斷面的斷面尺寸是合理的 3 越過(guò)不平路面時(shí) 作用在從動(dòng)橋梁 B B 斷面上的彎矩為 M Kn ud 2 1 G 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 11 3 2 107 9 5 2 3 3 10 4 36 MN 則 牛頓 米 0003 0 10 4 36 3 7 10 1 13 2 一般從動(dòng)橋梁采用 25 40 45 號(hào)碳鋼制成 45 80 10 牛 7 頓 米 而 30 10 牛頓 米 2 2 72 2 3 轉(zhuǎn)向節(jié)的計(jì)算 轉(zhuǎn)向節(jié)的受力情況也按上述三種嚴(yán)重工況進(jìn)行計(jì)算 圖 2 3 為轉(zhuǎn)向節(jié)的受 力簡(jiǎn)圖 1 緊急制動(dòng)時(shí) 作用在兩側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸上的彎矩為 M C C u 2 1 2 1 R R ZX 2 1 2 1 L L ZX 由于車(chē)輪輪轂裝在軸承上 而制動(dòng)力矩只作用在制動(dòng)鼓上 故轉(zhuǎn)向節(jié)軸 頸不受扭 作用 2 側(cè)滑時(shí) 作用在左右車(chē)輪上的垂直反力 Z 和側(cè)向力 Y 是不相同的 因此 在左右 兩側(cè)轉(zhuǎn)向 軸頸上產(chǎn)生的力矩不但方向不同 大小也不一樣 當(dāng)作業(yè)機(jī)械向右側(cè)滑時(shí) 受力如圖 2 3 所示 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 12 圖 2 3 轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸和節(jié)銷作用力簡(jiǎn)圖 轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸部的彎矩為 左 M Zc Yrd LL1L1 右 M Zc Yrd RR1R1 式中 Z 1 L1 2 1 G B hg 1 2 Z 1 R1 2 1 G B hg 1 2 Y 1 L1 2 1 G B hg 1 2 1 Y 1 R1 2 1 G B hg 1 2 1 當(dāng) 1 時(shí) 則 1 M c rd 1 L 2 1 G B hg2 M c rd 1 R 2 1 G B hg2 由圖 2 3 知 c 小于 rd 因此當(dāng)作業(yè)機(jī)械向右側(cè)滑時(shí) 右側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)軸 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 13 頸所承受的力矩 M 要比左側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸所承受的力矩 M 要小 當(dāng)作業(yè)機(jī) RL 械向左側(cè)滑時(shí) 正好相反 3 越過(guò)不平路面時(shí) 轉(zhuǎn)向節(jié)受力最嚴(yán)重為沖擊載荷 作用于轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸的彎矩為 M Kc d 2 1 G 由于動(dòng)載荷系數(shù) K 2 5 且轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸是在變載荷下工作 容易造成金屬 d 疲勞破壞 因此 設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)考慮避免應(yīng)力集中 如軸頸與轉(zhuǎn)向節(jié)過(guò)渡處之圓角取盡 可能大 根據(jù)上述三種嚴(yán)重工況 分別進(jìn)行軸頸所受彎曲應(yīng)力的計(jì)算 以其中最大 的 Mmax 作為確定軸頸直徑 d 的依據(jù) 3 max 1 0 u M 一般轉(zhuǎn)向節(jié)采用 30Cr 40Cr 鋼經(jīng)淬火和回火制成 在本設(shè)計(jì)中我們選擇了 40Cr 鋼 許用彎曲應(yīng)力 60 10 牛頓 米 u 72 2 4 主銷的計(jì)算 為了計(jì)算方便起見(jiàn) 假設(shè)力的作用點(diǎn)在主銷套的中點(diǎn) 此外由于主銷內(nèi) 傾角不大 對(duì)計(jì)算結(jié)果影響很小 因此可忽略不計(jì) 根據(jù)以上三種嚴(yán)重工況 進(jìn)行受力分析 緊急制動(dòng)時(shí) 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 14 圖 2 4 主銷作用力簡(jiǎn)圖 由圖 2 4 可見(jiàn) 對(duì)車(chē)輪垂直反力 Z 所形成的平衡力矩 在轉(zhuǎn)向節(jié)銷的支承 1 上產(chǎn)生反作用 S S 其值為 1 1 S S Z 1 11 ba l 在制動(dòng)力 X的作用下 轉(zhuǎn)向節(jié)有繞主銷轉(zhuǎn)動(dòng)的趨向 但被轉(zhuǎn)向橫拉桿所制 1 動(dòng) 此時(shí)轉(zhuǎn)橫拉桿以力 U 作用在轉(zhuǎn)向節(jié)臂上 則力矩 Xl 和 Ul 相平衡 力 U 11 可由下式求得 U X1 1 l l 制動(dòng)力 X 在主銷兩個(gè)支承上產(chǎn)生反作用力 S 和 S 這兩個(gè)力與 S 和 S 1 2 2 1 互相垂直 圖 2 4 1 S X 21 ba b S X 21 ba a 力 U 在主銷支承上產(chǎn)生反作用力 S U X 3 ba b 1 1 l l ba b 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 15 S U X 3 ba a 1 1 l l ba a 在轉(zhuǎn)向節(jié)上裝有制動(dòng)器底板 因而作用在底板上的制動(dòng)力矩 Xrd 在主 1 銷兩個(gè)支承上產(chǎn)生反作用力 S 和 S 4 4 S S X 4 41 ba rd 最后 由圖 2 4 可見(jiàn) 主銷下襯套端受載荷比上襯套大 下襯套端作用力 的合力為 S 2 4 2 2 3 1 S SSS 因此 為了使主銷上下端襯套作用力相等 可使力臂 a 小于力臂 b 亦 可使主銷下枕套承壓面積比上襯套大 即加長(zhǎng)或加大其直徑 1 側(cè)滑時(shí) 向右側(cè)滑時(shí) 主銷支承上的反作用力如圖 11 7 所示 左右主銷上下支承的 反力如下 左主銷 S L ba lZfY LL 11 S L ba lZeY LL 11 右主銷 S R ba lZfY RR 11 S R ba lZeY RR 11 2 越過(guò)不平路面時(shí) 動(dòng)載荷在主銷的兩個(gè)支承上產(chǎn)生反作用力 S 和 S 可由主銷平衡條件來(lái)決定 1 1 S S K 1 1d 2 1 G ba l 根據(jù)以上受力情況 對(duì)主銷進(jìn)行彎曲和剪切應(yīng)力的計(jì)算 而對(duì)襯套則需進(jìn) 行擠壓應(yīng)力的計(jì)算 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 16 圖 2 5 主銷下端受力簡(jiǎn)圖 設(shè)主銷下襯套處受力為 S 圖 2 5 則主銷危險(xiǎn)斷面所受彎矩為 M S h u 式中 S 作用在主銷下襯套上的合力 h 主銷下襯套中點(diǎn)至拳形梁下端面距離 彎曲應(yīng)力為 u W Mu 32 3 D hS 3 1 0 D hS 我們?cè)O(shè)計(jì)采用的是空心主銷 這樣是為了利于罐油 減少與轉(zhuǎn)向節(jié)的磨損 可應(yīng)用下面的公式求得 空心主銷彎曲應(yīng)力為 u DdD hS 1 0 44 式中 D 實(shí)心或空心主銷外徑 d 空心主銷內(nèi)徑 剪切力力為 空心主銷 4 22 dD S 主銷下襯套的擠壓應(yīng)力為 DH S c 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 17 式中 H 襯套高度 用上述計(jì)算方法求主銷直徑時(shí) 主銷的許用彎曲應(yīng)力 5 6 u 10 牛頓 米 許用剪切應(yīng)力 3 10 牛頓 米 襯套許用擠壓應(yīng)力 82 72 牛頓 米 得 D 30 主銷高度為 174 7 103 c 2 主銷一般采用鉻鋼 或鉻錳鈦 鉻鎳等滲碳鋼制成 4 2 5 工藝要求 因?yàn)槠?chē)前梁承受了汽車(chē)總重量中很大一部分質(zhì)量 而且受力情況也很復(fù) 雜 是前橋中一個(gè)很重要的零部件 而且針對(duì)目前生產(chǎn)前梁的主要方法 我們 采用的加工工藝是鍛造的加工方法 現(xiàn)在常用的鍛造方法有自由鍛 模鍛和胎模鍛等 由于前梁的形狀比較復(fù) 雜 而且它對(duì)機(jī)械性能和使用壽命的要求較高 因此我們對(duì)前梁采用了模鍛的 方法 模鍛是將加熱后的坯料放在鍛模模膛內(nèi) 在鍛壓力的作用下迫使坯料變形 而獲得鍛件的一種加工方法 坯料變形時(shí) 金屬的流動(dòng)受到模膛的限制和引導(dǎo) 從而獲得與模膛形狀一致的鍛件 對(duì)于模鍛零件 一般要符合下列幾個(gè)原則 1 鍛件應(yīng)具有合理的分模面 以滿足制模方便 金屬易于充滿模膛 鍛件便 于出模及減少余塊要求 2 鍛件上與分模面垂直的非加工表面 應(yīng)設(shè)計(jì)有結(jié)構(gòu)斜度 3 在滿足使用要求的前提下 鍛件形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)化 尤其應(yīng)避免薄片 高肋 高臺(tái)等結(jié)構(gòu) 4 應(yīng)盡量避免窄溝 深槽和深孔 多孔結(jié)構(gòu) 以便于模具制造和延長(zhǎng)模具壽 命 我們所設(shè)計(jì)的前梁在鍛造過(guò)程中一定要注意以下幾個(gè)問(wèn)題 1 模鍛斜度 為便于金屬充滿模膛及模膛中取出鍛件 鍛件上與分模面垂直的鍛件表面 必須附加斜度 這個(gè)斜度稱為模鍛斜度 鍛件外壁上的斜度稱外模鍛斜度 內(nèi) 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 18 壁上的斜度稱為內(nèi)模鍛斜度 模鍛斜度的大小與模膛尺寸有關(guān) 模膛深度與相應(yīng)寬度的比值增大時(shí) 模 鍛斜度應(yīng)取較大值 外斜度通常取 5 或 7 特殊部位可取 10 內(nèi)斜度應(yīng) 比相應(yīng)的外斜度大一級(jí) 此外 為簡(jiǎn)化模具加工 同一鍛件的內(nèi) 外模鍛斜度 一般取統(tǒng)一值 2 圓角半徑 鍛件上所有面與面的相交處 都必須采取圓角過(guò)渡 鍛件內(nèi)圓角 在模膛內(nèi)是凸出部位的圓角 的作用是減少鍛造時(shí)金屬流動(dòng) 的摩擦阻力 避免鍛件被撕裂或纖維組織被拉斷 減少模具的磨損 提高使用 壽命 鍛件外圓角 在模膛內(nèi)是凹入部分的圓角 的作用是是金屬易于充滿模 膛 避免模具在熱處理或鍛造過(guò)程中因應(yīng)力集中而導(dǎo)致開(kāi)裂 最后 前梁還需要進(jìn)行熱處理 目的是為了調(diào)整硬度 便于切削加工 消 除內(nèi)應(yīng)力 防止切削加工時(shí)變形 均勻組織 細(xì)化晶粒等 前梁的鍛件采用退火 正火處理 若正火后硬度仍高 可再加高溫回火處 理 回火溫度約 560 660 2 6 本章小結(jié) 本章對(duì)從動(dòng)橋的載荷進(jìn)行了確定 并對(duì)它進(jìn)行了設(shè)計(jì) 對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)和主銷進(jìn) 行計(jì)算 并闡述了前橋的工藝要求 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 19 第三章 轉(zhuǎn)向系設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向系是用來(lái)操縱輪式車(chē)輛行駛方向的機(jī)構(gòu) 它根據(jù)行駛方向和作業(yè)的需 要 應(yīng)能穩(wěn)定地保持車(chē)輛直線行駛 并能靈活的改變行駛方向 3 1 轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì)要求 根據(jù)轉(zhuǎn)向系的工作特點(diǎn) 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須滿足下列基本要求 1 車(chē)輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí) 要有正確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 即要求合理地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu) 以保證車(chē)輛的兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪在轉(zhuǎn)向時(shí)沒(méi)有 側(cè)滑 或有較小側(cè)滑 2 可能增大內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向輪的最大偏轉(zhuǎn)角 以減少車(chē)輛的最小轉(zhuǎn)向半徑 以提高 車(chē)輛的機(jī)動(dòng)性 3 作可靠 轉(zhuǎn)向系對(duì)輪式車(chē)輛行駛安全性關(guān)系極大 因此其零件應(yīng)有足夠強(qiáng)度 剛度 和壽命 一般通過(guò)合理地選擇材料和結(jié)構(gòu)來(lái)保證 4 操縱輕便 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)的操縱力應(yīng)盡可能小 以減少駕駛員的疲勞 更有利于安全作 業(yè) 此外 在轉(zhuǎn)向盤(pán)上應(yīng)有路感 車(chē)輛轉(zhuǎn)向后 轉(zhuǎn)向盤(pán)應(yīng)能自動(dòng)回正 5 轉(zhuǎn)向靈敏 當(dāng)車(chē)輛朝一個(gè)方向極限轉(zhuǎn)彎時(shí) 轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)不能超過(guò) 2 2 5 圈 轉(zhuǎn) 向盤(pán)處于中間位置時(shí) 轉(zhuǎn)向盤(pán)的空程 間隙 不允許超過(guò) 10 15 6 轉(zhuǎn)向系的調(diào)整應(yīng)盡量少而簡(jiǎn)便 3 2 轉(zhuǎn)向方式的選擇 輪式作業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)向方式可以分為偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向和鉸接轉(zhuǎn)向兩大類 1 偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向 1 偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向 此種轉(zhuǎn)向方式是一種常見(jiàn)的轉(zhuǎn)向方式 采用這種方式轉(zhuǎn)向時(shí) 前輪轉(zhuǎn)向半徑大 于后輪轉(zhuǎn)向半徑 行駛時(shí)駕駛員易于用前輪來(lái)估計(jì)避讓障礙物 有利于安全行 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 20 駛 因此一般車(chē)輛都采用這種轉(zhuǎn)向方式 2 偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向 對(duì)于在車(chē)輛前方裝置工作機(jī)構(gòu)的作業(yè)機(jī)械 若仍采用前輪轉(zhuǎn)向 則不僅轉(zhuǎn)向輪 的偏轉(zhuǎn)角將受妨礙 而且轉(zhuǎn)向阻力矩亦會(huì)增加 采用偏轉(zhuǎn)后輪轉(zhuǎn)向方式 可以解決上述矛盾 但其缺點(diǎn)是后輪轉(zhuǎn)向半徑大 于前輪轉(zhuǎn)向半徑 當(dāng)前輪從障礙物內(nèi)側(cè)通過(guò)時(shí) 后輪就不一定能通過(guò) 這樣 駕駛員就不能按一般偏轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向方式來(lái)估計(jì)避讓障礙物和掌握行駛方向 3 偏轉(zhuǎn)前后輪轉(zhuǎn)向方式 此種轉(zhuǎn)向方式也稱為全輪轉(zhuǎn)向 一般采用前后輪偏轉(zhuǎn)角度相等的結(jié)構(gòu) 它 的優(yōu)點(diǎn)是 轉(zhuǎn)向半徑小 機(jī)動(dòng)性好 前后輪的轉(zhuǎn)向半徑相同 易于避讓障礙物 轉(zhuǎn)向時(shí)前后輪軌跡相同 后輪行駛在被前輪壓實(shí)的車(chē)轍上 減少了后輪在松軟 地面上的行駛阻力 它的缺點(diǎn)是 驅(qū)動(dòng)車(chē)輪又作為轉(zhuǎn)向車(chē)輪 所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜 2 鉸接式轉(zhuǎn)向 工程機(jī)械作業(yè)時(shí) 要求較大的牽引力 因此希望全輪驅(qū)動(dòng)以充分利用全部 機(jī)械的附著重量 這樣 偏轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)向在構(gòu)造上就要復(fù)雜得多 通過(guò)生產(chǎn)實(shí) 踐 近年來(lái)又生產(chǎn)了一種用鉸接車(chē)架相對(duì)偏轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)向的鉸接式車(chē)輛 它的特點(diǎn)是車(chē)輛的車(chē)架不是單一整體 而是用垂直銷把前后兩部分車(chē)架鉸接在 一起組成 稱為鉸接車(chē)架 并利用轉(zhuǎn)向器或液壓缸 使前后車(chē)架發(fā)生相對(duì)偏轉(zhuǎn) 來(lái)達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的 為了區(qū)別偏轉(zhuǎn)車(chē)輪轉(zhuǎn)向 將此種轉(zhuǎn)向方式稱為鉸接轉(zhuǎn)向 鉸接轉(zhuǎn)向的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)向半徑小 機(jī)動(dòng)性強(qiáng) 因此作業(yè)效率高 據(jù)統(tǒng)計(jì) 鉸 接式裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向半徑約為后輪轉(zhuǎn)向式裝載機(jī)轉(zhuǎn)向半徑的 70 作業(yè)效率可提 高 20 其次是機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 但是它的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)向時(shí)穩(wěn)定性差 轉(zhuǎn)向 后不能自動(dòng)回正 保持直線行駛的能力差 這些是機(jī)動(dòng)車(chē)輛不能允許的 綜上所述 針對(duì)我們這個(gè)設(shè)計(jì)的輕型貨車(chē)的要求和安全性能 我們選擇的 轉(zhuǎn)向方式為偏轉(zhuǎn)前輪的轉(zhuǎn)向方式最為合理 下面我們從轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)學(xué)方面來(lái)對(duì)偏 轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向系進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析 3 3 轉(zhuǎn)向動(dòng)力機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向臂 縱拉桿 縱拉桿臂及轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)組成 1 向臂 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 21 轉(zhuǎn)向臂大端制有錐形花鍵孔 與轉(zhuǎn)向臂軸連接 小端的錐形孔與縱拉 桿球頭銷連接 2 拉桿 它是一根兩端擴(kuò)大的鋼管 兩端均裝有球頭銷 球頭銷兩側(cè)與球頭銷相匹 配 并用彈簧保持銷與銷座的密合 轉(zhuǎn)動(dòng)螺塞可調(diào)整它們之間的密合程度 調(diào) 整好后 用開(kāi)口銷將螺塞鎖緊 3 縱拉桿臂 一端制成錐形軸 用鍵和螺母固裝在左轉(zhuǎn)向節(jié)的上部 另一端制有錐形孔 與縱拉桿頭銷連接 4 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向梯形有整體式和斷開(kāi)式兩種 我們?cè)O(shè)計(jì)的貨車(chē)懸架結(jié)構(gòu)是非獨(dú)立 式懸架 所以采用了整體式梯形機(jī)構(gòu) 如下圖 3 3 圖 3 3 轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu) 使用整體式梯形機(jī)構(gòu)是為了保證汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)前輪轉(zhuǎn)向角大于外前輪轉(zhuǎn)向 角 使兩前輪做純滾動(dòng) 以便順利轉(zhuǎn)向 減少輪胎磨損 梯形機(jī)構(gòu)由前軸 轉(zhuǎn)向節(jié)臂和橫拉桿組成 由于橫拉桿的長(zhǎng)度小于前軸兩 主銷孔中心線間的長(zhǎng)度 就構(gòu)成了一個(gè)梯形 只要這兩者之間保持一定的比例 就能保證在轉(zhuǎn)彎時(shí) 內(nèi)前輪轉(zhuǎn)向角 始終大于外前輪角 梯形的上 下兩 底邊長(zhǎng)度之差稱為前輪前束 在梯形機(jī)構(gòu)當(dāng)中 前軸由 45 號(hào)鋼制成 轉(zhuǎn)向節(jié)臂用鋼桿制成 一端制成錐 形軸用鍵和螺母固裝在轉(zhuǎn)向節(jié)下部 另一端有錐孔 與橫拉桿球頭銷連接 橫 拉桿用鋼管制成 兩端分別有左 右旋螺紋 旋裝在接頭內(nèi) 并用螺栓夾緊 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 22 松開(kāi)夾緊螺栓 旋轉(zhuǎn)橫拉桿便可改變長(zhǎng)度調(diào)整前輪前束 8 3 4 轉(zhuǎn)向裝置的工作情況 當(dāng)向左轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí) 轉(zhuǎn)向軸和蝸桿做反時(shí)針旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)與蝸桿相嚙合的 滾輪 或扇齒 向上移動(dòng) 轉(zhuǎn)向臂軸和轉(zhuǎn)向臂隨之轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)向臂下端向前推動(dòng) 縱拉桿 經(jīng)縱拉桿臂推動(dòng)左轉(zhuǎn)向節(jié)繞轉(zhuǎn)向節(jié)主銷轉(zhuǎn)動(dòng) 使左前輪向左偏移 與 此同時(shí) 經(jīng)橫拉桿及右轉(zhuǎn)向節(jié)使右前輪也向左偏轉(zhuǎn) 汽車(chē)便向左轉(zhuǎn)彎行駛 當(dāng)向右轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí) 上述各機(jī)件向相反方向運(yùn)動(dòng) 汽車(chē)向右轉(zhuǎn) 3 5 本章小結(jié) 本章是對(duì)轉(zhuǎn)向系的設(shè)計(jì) 包括它的設(shè)計(jì)要求 轉(zhuǎn)向方式的選擇 它的動(dòng)力 機(jī)構(gòu)和工作情況 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 23 第四章 制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 4 1 制動(dòng)器要求 1 足夠的制動(dòng)能力 行車(chē)制動(dòng)能力 用一定制動(dòng)初速度下的制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng) 定 駐坡能力是指汽車(chē)在良好路面上能可靠地停駐的最大坡度 2 工作可靠 行車(chē)制動(dòng)至少有兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器的管路 當(dāng)其中的一 套管路失效時(shí) 另一套完好的管路應(yīng)保證汽車(chē)制動(dòng)能力不低于沒(méi)有失效時(shí)規(guī)定 值的 30 行車(chē)和駐車(chē)制動(dòng)裝置可以有共同的制動(dòng)器 而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)各自獨(dú)立 行車(chē)制動(dòng)裝置都用腳操縱 其他制動(dòng)裝置多為手操縱 3 任何速度制動(dòng) 汽車(chē)都不應(yīng)當(dāng)喪失操縱性和方向穩(wěn)定性 有關(guān)方向穩(wěn)定性地評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 4 防止水和污泥進(jìn)入制動(dòng)器工作表面 5 要求制動(dòng)能力的熱穩(wěn)定性良好 6 操縱輕便 并具有良好地隨動(dòng)性 7 制動(dòng)時(shí)制動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲盡可能小 同時(shí)力求減少散發(fā)出對(duì)人體有害的 石棉纖維等物質(zhì) 以減少公害 8 作用滯后性應(yīng)盡可能短 作用滯后性是指制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間 以制動(dòng)踏板開(kāi)始動(dòng)作至達(dá)到給定的制 動(dòng)效能所需的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià) 氣制動(dòng)車(chē)輛反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng) 要求不得超過(guò) 0 6s 對(duì)于汽車(chē)列車(chē)不得超過(guò) 0 8s 9 摩擦襯片應(yīng)有足夠的使用壽命 10 摩擦副磨損后 應(yīng)有能消除因磨損而產(chǎn)生間隙的機(jī)構(gòu) 且調(diào)整間隙工作 容易 最好設(shè)置自動(dòng)調(diào)整間隙機(jī)構(gòu) 11 當(dāng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)器裝置的任何元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時(shí) 汽車(chē) 制動(dòng)系應(yīng)裝有音響或光信號(hào)等報(bào)警裝置 防止制動(dòng)時(shí)車(chē)輪被抱死 有利于提高汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中的方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn) 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 24 向能力 縮短制動(dòng)距離 所以近年來(lái)制動(dòng)防抱死系統(tǒng) ABS 在汽車(chē)上得到很 快的發(fā)展和應(yīng)用 此外 含有石棉的摩擦材料 因存在石棉有致癌公害問(wèn)題已 被逐漸淘汰 取而代之的是各種無(wú)石棉型材料并相繼研制成功 4 2 制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方案分析 制動(dòng)器有摩擦式 液力式和電磁式等幾種 電磁式制動(dòng)器雖有作用滯后小 易于連接且接頭可靠等優(yōu)點(diǎn) 但因成本高而只在一部分重型汽車(chē)上用來(lái)做車(chē)輪 制動(dòng)器或減速器 液力式制動(dòng)器只用作緩速器 目前廣泛使用的仍為摩擦式制 動(dòng)器 摩擦式制動(dòng)器按摩擦副結(jié)構(gòu)形式不同 分為鼓式 盤(pán)式和帶式三種 帶式 只用作中央制動(dòng)器 本設(shè)計(jì)采用鼓式制動(dòng)器中的領(lǐng)式式制動(dòng)器 鼓式制動(dòng)器分為領(lǐng)從蹄式 雙領(lǐng)蹄式 雙向雙領(lǐng)蹄式 雙從蹄式 單向增 力式 雙向增力式等幾種 不同形式鼓式制動(dòng)器的主要區(qū)別有 蹄片固定支點(diǎn)的數(shù)量和位置不同 張開(kāi)裝置的形式與數(shù)量不同 制動(dòng)時(shí)兩塊蹄片之間有無(wú)相互作用 因蹄片 的固定支點(diǎn)和張開(kāi)力位置不同 使不同形式鼓式制動(dòng)器的領(lǐng) 從蹄數(shù)量有差別 并使制動(dòng)效能不同 制動(dòng)器在單位輸入壓力或力的作用下所輸出的力或力矩 稱為制動(dòng)器效能 在評(píng)比不同形式制動(dòng)器的效能時(shí) 常用一種稱為制動(dòng)器效能因數(shù)的無(wú)因次指標(biāo) 制動(dòng)器效能因數(shù)的定義為 在制動(dòng)鼓或制動(dòng)盤(pán)的作用半徑 R 上所得到的摩擦力 M R 與輸入力 F0之比 即 K M F0R 式中 K 為制動(dòng)器效能因數(shù) M 為制動(dòng)器輸出的制動(dòng)力矩 制動(dòng)器效能的穩(wěn)定性是指其效能因數(shù) K 對(duì)摩擦因數(shù) f 的敏感性 dK d 使用中 隨溫度和水濕程度變化 要求制動(dòng)器的效能穩(wěn)定性好 即是其效能對(duì) f 的變化敏感性較低 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的每塊蹄片都有自己的固定支點(diǎn) 而且兩固定支點(diǎn)位于兩 蹄的同一端 張開(kāi)裝置有兩種形式 第一種用凸輪或楔塊式張開(kāi)裝置 其中 平衡凸塊式和楔塊式張開(kāi)裝置中的制動(dòng)楔塊是浮動(dòng)的 故能保證作用在兩蹄上 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 25 的張開(kāi)力相等 非平衡式的制動(dòng)凸輪的中心是固定的 所以不能保證作用在兩 蹄上的張力相等 第二種用兩個(gè)活塞直徑相等的輪缸 液壓驅(qū)動(dòng) 可保證作用 在兩蹄上的張開(kāi)力相等 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的效能和效能穩(wěn)定性 在各式制動(dòng)器中居中游 前進(jìn) 倒 退行駛的制動(dòng)效果不變 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 成本低 便于附裝駐車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 調(diào)整蹄 片與制動(dòng)鼓之間的間隙工作容易 但領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器也有兩蹄片上的單位壓力 不等 在兩蹄上摩擦襯片面積相同的條件下 故兩蹄襯片磨損不均勻 壽命不 同的缺點(diǎn) 此外 因只有一個(gè)輪缸 兩蹄必須在同一驅(qū)動(dòng)回路作用下工作 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器得到廣泛應(yīng)用 特別是轎車(chē)和輕型貨車(chē) 客車(chē)的后輪制動(dòng) 器用得較多 4 3 制動(dòng)器主要參數(shù)的確定 1 制動(dòng)鼓內(nèi)徑 D 輸入力 F0 一定時(shí) 制動(dòng)鼓內(nèi)徑越大 制動(dòng)力矩越大 且散熱能力也越強(qiáng) 但增大 D 受輪輞內(nèi)徑限制 制動(dòng)鼓與輪輞之間應(yīng)保持足夠得間隙 通常要求改 間隙不小于 20mm 否則不僅制動(dòng)鼓散熱條件太差 而且輪輞受熱后可能粘住內(nèi) 胎或烤壞氣門(mén)嘴 制動(dòng)鼓應(yīng)有足夠得壁厚 用來(lái)保證有較大得剛度和熱容量 以減少制動(dòng)時(shí)得溫升 制動(dòng)鼓得直徑小 剛度就大 并有利于保證制動(dòng)鼓的加 工精度 制動(dòng)鼓直徑與輪輞直徑之比 D Dr 的范圍如下 轎車(chē) D Dr 0 64 0 74 貨車(chē) D Dr 0 70 0 83 制動(dòng)鼓內(nèi)徑尺寸根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)采用 382mm 2 擦襯片寬度 b 和包角 摩擦襯片寬度尺寸 b 的選取對(duì)摩擦襯片的使用壽命有影響 襯片寬度尺寸 取窄些 則磨損速度塊 襯片壽命短 若襯片寬度尺寸取寬些 則質(zhì)量大 不 易加工 并且增加了成本 摩擦片寬度 b 選用 67mm 制動(dòng)鼓半徑 R 確定后 襯片的摩擦面積為 Ap R b 制動(dòng)器各蹄襯片總的 摩擦面積 Ap 越大 制動(dòng)時(shí)所受單位的正壓力和能量負(fù)荷越小 從而磨損特性 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 26 越好 摩擦片半徑 R 選用 340mm 根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料分析 單個(gè)車(chē)輪鼓式制動(dòng)器的襯片面積隨汽車(chē)總質(zhì)量增 大而增大 具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下表 4 1 表 4 1 襯片摩擦面積 汽車(chē)類別汽車(chē)總質(zhì)量 ma t 單個(gè)制動(dòng)器總的襯片摩擦面積 Ap cm2 轎車(chē) 0 9 1 5 1 5 2 5 100 200 200 300 貨車(chē)及客車(chē) 1 0 1 5 1 5 2 5 2 5 3 5 3 5 7 0 7 0 12 0 12 0 17 0 120 200 150 250 多為 150 200 250 400 300 650 550 1000 600 1500 多為 600 1200 試驗(yàn)表明 摩擦襯片包角 90o 100o時(shí) 磨損最小 制動(dòng)鼓溫度最低 且 制動(dòng)效能最高 角減少雖然有利于散熱 但單位壓力過(guò)高將加速磨損 實(shí)際 上包角兩端處單位壓力最小 因此過(guò)分延伸襯片的兩端以加大包角 對(duì)減少單 位壓力的作用不大 而且將使制動(dòng)不平順 容易使制動(dòng)器發(fā)生自鎖 因此 包 角一般不宜大于 120o 襯片寬度 b 較大可以減少磨損 但過(guò)大將不易保證與制動(dòng)鼓全面接觸 制 動(dòng)襯片寬度尺寸洗了見(jiàn) ZB T2400 89 3 擦襯片起始角 0 一般將襯片布置在制動(dòng)蹄的中央 即令 0 90o 2 有時(shí)為了適應(yīng)單壓 力的分布情況 將襯片相對(duì)于最大壓力點(diǎn)對(duì)稱位置 以改善磨損均勻性和制動(dòng) 效能 4 動(dòng)器中心到張開(kāi)力 F0作用線的距離 e 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 27 在保證輪缸或制動(dòng)凸輪能夠布置于制動(dòng)鼓內(nèi)的條件下 應(yīng)使距離 e 盡可能 大 以提高制動(dòng)效能 初步設(shè)計(jì)時(shí)可暫定 e 0 8R 左右 5 動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo) a 和 c 應(yīng)在保證兩蹄支承端毛面不致互相干涉的條件下 使 a 盡可能大而 c 盡可 能小 初步設(shè)計(jì)時(shí) 也可暫定 a 0 8R 左右 7 4 4 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1 制動(dòng)力矩的計(jì)算 沿摩擦襯片長(zhǎng)度方向壓力分布的不均勻程度 可以用不均勻程度 表 示 cos cos 而 180 0 arctan c a 180 96 42 arctan 26 248 36 所以 96 cos36 cos 36 96 1 13 arctan cos2 cos2 2 sin2 sin2 arctan cos72 cos264 2 96 2 3 14 360 sin264 sin72 arctan 0 039 0 105 3 35 0 995 0 951 2 4 摩擦系數(shù) f 0 3 作用半徑 R1 155mm M f F1 R1 0 3 2 1000 9 8 0 155 88 2 N m 2 襯片磨損的特性的計(jì)算 摩擦襯片 襯塊 的磨損受溫度 摩擦力 滑磨速度 制動(dòng)鼓 制動(dòng) 盤(pán) 的材質(zhì)及加工情況 以及襯片 襯塊 本身材質(zhì)等許多因素的影響 因此在理論上計(jì)算磨損性能極為困難 但實(shí)驗(yàn)表明 影響磨損的最重要的 因素還是摩擦表面的溫度和摩擦力 從能力的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō) 汽車(chē)制動(dòng)過(guò)程既是將汽車(chē)的機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)化 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 28 為熱能而耗散的過(guò)程 在制動(dòng)強(qiáng)度很大緊制動(dòng)過(guò)程中 制動(dòng)器幾乎承擔(dān)了 汽車(chē)全部動(dòng)能耗散的任務(wù) 此時(shí) 由于制動(dòng)時(shí)間很段 實(shí)際上熱量還來(lái)不 及逸散到大氣中 而被制動(dòng)器所吸收 致使制動(dòng)器溫度升高 這就是所謂 制動(dòng)器的能量負(fù)荷 能量負(fù)荷越大 則襯片 襯塊 磨損將越嚴(yán)重 各種汽車(chē)的總質(zhì)量及其制動(dòng)襯片 襯塊 的摩擦面積不同 因而有必 要用一種相對(duì)的量作為評(píng)價(jià)能量負(fù)荷的指標(biāo) 目前 各國(guó)常用的指標(biāo)是比 能量耗散率 即單位襯片 襯塊 摩擦面積的每單位時(shí)間耗散的能量 通 常所用的計(jì)量單位為 W mm 的平方 比能耗散率有時(shí)也稱為單位功負(fù)荷 或 簡(jiǎn)稱能量負(fù)荷 另一個(gè)磨損特性指標(biāo)是每單位襯片 襯塊 摩擦面積的制動(dòng)器摩擦力 稱為比摩擦力 f0 比摩擦力越大 則磨損將越嚴(yán)重 耽擱車(chē)論制動(dòng)器的比 摩擦力為 f0 M R A 88 2 0 155 0 025 22761 N M 為單個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 R 為制動(dòng)鼓半徑 A 為單個(gè)制動(dòng)器的襯片 襯 塊 的摩擦面積 3 應(yīng)急制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)所需的制動(dòng)力矩 1 應(yīng)急制動(dòng) 應(yīng)急制動(dòng)時(shí) 后輪一般都抱死滑移 鼓后橋制動(dòng)力為 FB2 ma g L1 L hg 此時(shí)需要的后橋制動(dòng)力矩為 FB2 re ma g L1 re L hg ma g 為汽車(chē)滿載時(shí)的總質(zhì)量與重力加速度的乘積 L 為軸距 L1為汽車(chē) 質(zhì)心到前軸的距離 hg為質(zhì)心高度 為附著系數(shù) re 為車(chē)輪有效半徑 ma 2 噸 L1 1632mm L 3000mm hg 854mm 0 7 re 36mm 代數(shù)據(jù)得力和力矩為 FB2 2000 9 8 1632 0 7 3 854 0 7 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 29 623 N FB2 re 623 36 22428 N m 2 駐車(chē)制動(dòng) 極限上坡路傾斜角 為 arctan L1 L hg arctan 1632 0 7 3000 0 7 854 25 5 極限下坡路傾斜角 為 arctan L1 L hg arctan 1632 0 7 3000 0 7 854 17 6 4 5 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和制動(dòng)力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 1 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將來(lái)字駕駛員或其它力源的力傳給制動(dòng)器 使之產(chǎn)生制 動(dòng)力矩 根據(jù)制動(dòng)力源的不同 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般可分為簡(jiǎn)單制動(dòng) 動(dòng)力 制動(dòng)和伺服制動(dòng)三大類 簡(jiǎn)單制動(dòng)單靠駕駛員施加的踏板或手柄作為制動(dòng)力源 故亦稱為人力 制動(dòng) 其中 又分為機(jī)械式和液壓式兩種 機(jī)械式完全靠桿系傳力 由于 其機(jī)械效率低 傳動(dòng)比小 潤(rùn)滑點(diǎn)多 切難以保證前 后軸制動(dòng)力的正確 比例和左 右輪制動(dòng)力的均衡 所以在汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)裝置中以被淘汰 但因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 成本低 工作可靠 故障少 還廣泛的應(yīng)用于中 小汽 車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)裝置中 液壓式簡(jiǎn)單制動(dòng) 通常稱為液壓制動(dòng) 用于行車(chē)制動(dòng)裝置 液壓制動(dòng) 的優(yōu)點(diǎn)是 作用滯后時(shí)間較短 0 1 0 3s 工作壓力高 可達(dá) 10 20MPa 因而輪缸尺寸小 可以安裝在制動(dòng)器內(nèi)部 直接作為制動(dòng)蹄 的張開(kāi)機(jī)構(gòu) 或制動(dòng)塊的壓緊機(jī)構(gòu) 而不需要制動(dòng)臂等傳動(dòng)件 使之結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 質(zhì)量小 機(jī)械效率高 液壓制動(dòng)系統(tǒng)有自潤(rùn)滑作用 液壓制動(dòng)的主 要確定是過(guò)度受熱后 部分制動(dòng)液汽化 在管路中形成氣泡 嚴(yán)重影響液 壓傳輸使制動(dòng)系效能降低 甚至完全失效 動(dòng)力制動(dòng)即利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成 并表現(xiàn)為氣壓或液壓形式的 勢(shì)能作為汽車(chē)制動(dòng)的全部力源 駕駛員施加于踏板或手柄上的力 僅用于 回路中控制元件的操縱 因此 簡(jiǎn)單制動(dòng)中的踏板力和踏板行程之間的反 輕型貨車(chē)前橋總成設(shè)計(jì) 30 比例關(guān)系 在動(dòng)力制動(dòng)中便不復(fù)存在 從而可使踏板力較小 同時(shí)又有適 當(dāng)?shù)奶ぐ逍谐?氣壓制動(dòng)是應(yīng)用最多的動(dòng)力制動(dòng)之一 其主要優(yōu)點(diǎn)為操縱輕便 工作 可靠 不易出故障 維修保養(yǎng)方便 此外 其氣源除供制動(dòng)用外 還可以 供其它裝置使用 其主要缺點(diǎn)是必須有空氣壓縮機(jī) 貯氣筒 制動(dòng)閥等裝置 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 笨重 成本高 管路中壓力的建立和撤除都