摘要中國改革開放以來，在農(nóng)村實(shí)行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的改革，使農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)空前活躍。農(nóng)村的貨運(yùn)量和人口流動量急劇增加，加快了運(yùn)輸機(jī)械化成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，隨之小型載貨汽車也就應(yīng)運(yùn)而生，而前橋作為汽車上一個(gè)重要的零部件，也顯得尤為重要。前橋一般位于汽車的前部，也稱轉(zhuǎn)向橋或駕駛橋。是通過懸架與車架相連，用以承受地面與車架之間的垂直載荷外，還承受制動力和側(cè)向力以及這些力構(gòu)成的力矩，并保證轉(zhuǎn)向輪作正確的運(yùn)動。在汽車使用中，轉(zhuǎn)向橋的受力情況比較復(fù)雜，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。如何保證轉(zhuǎn)向車輪的正確定位角度，轉(zhuǎn)向橋有足夠的剛度，使操縱輕便并減輕輪胎的磨耗、汽車能快速平穩(wěn)的行駛，就是一個(gè)重要問題。于是就有了本課題的研究和設(shè)計(jì)。本文首先對汽車前橋的發(fā)展歷史做了相關(guān)描述，然后小型載貨汽車的特點(diǎn)及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了相關(guān)的描述，詳細(xì)分析了前橋的組成和各部件的作用，之后對轉(zhuǎn)向前橋做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要計(jì)算了前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)等在制動和側(cè)滑兩種工況下的工作應(yīng)力。本次設(shè)計(jì)的繪圖均由CAD繪圖完成。關(guān)鍵字：汽車；前橋；前梁；轉(zhuǎn)向節(jié)AbstractTheimplementationofthereformofthehouseholdcontractresponsibilitysysteminruralChinasincethereformandopeningup,theruraleconomyismoreactivethanever.Thedramaticincreaseinthevolumeofcargoinruralareasandpopulationflows,speedupthetransportmechanizationbecomeanurgentneedforruraleconomicdevelopment,alsocameintobeingalongwithasmalltruck,thefrontaxleasanimportantvehicleparts,especiallyimportant.Thefrontaxleisgenerallylocatedinfrontofthecar,alsoknownasthesteeringaxleordrivingbridge.Isconnectedtothesuspensionandtheframetowithstandtheverticalloadsbetweenthegroundandtheframe,butalsotowithstandthebrakingforceandlateralforceandtorqueoftheseforcesconstitutes,andensurethecorrectmovementofsteeringrotation.Theuseofthecar,thesteeringaxlebymorecomplexandthereforeshouldbeofsufficientstrength.Howtoensurethecorrectpositioningoftheangleofthesteeringwheel,steeringaxlehaveenoughstiffnesstomakethemanipulationoflightandreducetirewear,thecarcanbefastandsmoothdrivingisanimportantissue.Sotherewillbethesubjectofresearchanddesign.Thispaperfirstdescribedthehistoryofthedevelopmentofthecarbeforethebridge,thenthecharacteristicsofthesmalltruckandthecurrentdevelopmentathomeandabroadaredescribedinthedetailedanalysisofthecompositionofthefrontaxleandtheroleofthevariouscomponentsofthesteeringbridgetodothedetaileddesigncalculations,themaincalculationofthefirstbeam,knuckleandotherconditionsofworkinbothbrakingandskiddingstress.ThedesignofthegraphicsarecompletedbytheCADdrawing.Keywords:car；frontaxle；beamsteering；knuckle目錄1、緒論.11.1汽車前橋的發(fā)展簡史.11.2課題的研究現(xiàn)狀.11.3前橋的作用與組成.11.4前橋的設(shè)計(jì)步驟.21.4.1前橋的結(jié)構(gòu)形式.21.4.2前橋設(shè)計(jì).22、前橋的概述和設(shè)計(jì)要求.22.1前橋簡介.22.2前橋的基本參數(shù).22.3前橋的設(shè)計(jì)要求.32.3.1設(shè)計(jì)要求.32.3.2結(jié)構(gòu)參數(shù).33、前橋的結(jié)構(gòu).43.1前橋的結(jié)構(gòu)概述.43.2前橋的選擇.53.3整車參數(shù).54、汽車前橋的設(shè)計(jì)計(jì)算.64.1前橋在不同工作條件下的受力分析.64.1.1汽車在制動時(shí)前梁的應(yīng)力計(jì)算.74.1.2汽車在側(cè)滑時(shí)前梁的應(yīng)力計(jì)算.94.2轉(zhuǎn)向節(jié)在受力分析.104.2.1汽車在制動時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)力計(jì)算.104.2.2汽車在側(cè)滑時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)力計(jì)算.114.3其他零部件的選用.115、結(jié)論.126、參考文獻(xiàn).137、致謝.14中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)11緒論1.1汽車前橋的發(fā)展簡史100多年前，汽車剛剛誕生初期，其轉(zhuǎn)向操縱是仿照馬車和自行車的轉(zhuǎn)向方式，即用一個(gè)操縱桿或手柄來使前輪偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。由于操縱費(fèi)力且不可靠，以至于時(shí)常發(fā)生車毀人亡的事故。第一輛不用馬拉的四輪車問世時(shí)，已經(jīng)把前橋和前輪組成一個(gè)總成，此總成安裝在曲軸上，可以繞前橋的中心的一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動，利用一個(gè)桿柱,連接前橋的重點(diǎn)，通過地板往上延伸，方向盤就緊固在桿柱上端，以此操縱汽車。這種裝置在汽車車速不超過馬車的速度時(shí)，還是很好使的，但當(dāng)車速提高后，駕駛員就要求提高轉(zhuǎn)向的準(zhǔn)確性，以減少輪胎的磨損，提高輪胎的使用壽命。1817年，德國人林肯斯潘杰提出類似于現(xiàn)代汽車、將前輪用轉(zhuǎn)向節(jié)與前梁連接的方式，他研制了一種允許汽車前輪在主軸上獨(dú)立回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，這就是把車輪與轉(zhuǎn)向節(jié)連接起來，轉(zhuǎn)向節(jié)又用可轉(zhuǎn)動的銷軸與前軸連接，從而發(fā)明了現(xiàn)代轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)。1.2課題的研究現(xiàn)狀中國改革開放以來，在農(nóng)村實(shí)行家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制的改革，使農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)空前活躍。農(nóng)村的貨運(yùn)量和人口流動量急劇增加，加快了運(yùn)輸機(jī)械化成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，也正是這一市場的需要使具有中國特色的運(yùn)輸機(jī)械小型載貨汽車的應(yīng)運(yùn)而生。它解決了農(nóng)村運(yùn)輸?shù)募毙?，填補(bǔ)了村際、鄉(xiāng)際，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)，為農(nóng)村富裕勞動力找了一條出路，從而使數(shù)以萬計(jì)的農(nóng)民走上了小康之路。小型載貨汽車制造工藝簡單，價(jià)格便宜，購車農(nóng)戶一般在一年左右就可收回成本。另外，公路的快速建設(shè)也促進(jìn)了小型載貨汽車的發(fā)展，目前全國98%的鄉(xiāng)村都通上了公路，使得全國小型載貨汽車有了用武之地。我們要開發(fā)的小型載貨汽車要多進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品新穎化，品種多樣化以適應(yīng)多種需要。在小型載貨汽車的設(shè)計(jì)中，如何在復(fù)雜的路況下保證汽車能快速平穩(wěn)的行駛，就是一個(gè)重要問題。于是就有了本課題的研究和設(shè)計(jì)。1.3前橋的作用與組成汽車前橋是行駛系統(tǒng)的重要組成部分，它通過懸架與車架相連，兩端安裝汽車的轉(zhuǎn)向車輪，用于支持車架并傳遞車輪與車架之間的各種作用力，并驅(qū)使轉(zhuǎn)向節(jié)的擺動來實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。利用鉸鏈裝置使車輪偏轉(zhuǎn)一定角度，以實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的車橋稱為轉(zhuǎn)向橋，一般汽車都以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋，本題前橋即為轉(zhuǎn)向橋。轉(zhuǎn)向橋不僅能使裝在前端的左右車輪偏轉(zhuǎn)中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)2一定的角度來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，還應(yīng)能承受垂直載荷和由道路、制動等力產(chǎn)生的縱向力和側(cè)向力以及這些力所形成的力矩。因此，轉(zhuǎn)向橋必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。車輪轉(zhuǎn)向過程中內(nèi)部件之間摩擦力應(yīng)該盡可能小，并且保證汽車轉(zhuǎn)向輕便和方向的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向橋一般由前軸、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)臂，轉(zhuǎn)向節(jié)主銷及輪轂組成。1.4前橋的設(shè)計(jì)步驟1.4.1前橋的結(jié)構(gòu)形式前橋按與之匹配的懸架結(jié)構(gòu)不同，可分為非斷開式與斷開式兩種。小型載貨汽車要求價(jià)廉，所以多采用非斷開式前橋。非斷開式的前橋主要有前梁、轉(zhuǎn)向節(jié)和轉(zhuǎn)向主銷組成。1.4.2前橋設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向前橋主要零件尺寸的確定，前梁、無縫鋼管型斷面，可采用常規(guī)設(shè)計(jì)。零件工作應(yīng)力計(jì)算:制動時(shí)前梁應(yīng)力計(jì)算；最大側(cè)壓力的情況下的應(yīng)力計(jì)算；其他零件的選用。2、前橋的概述和設(shè)計(jì)要求2.1前橋簡介前橋一般位于汽車的前部，也稱轉(zhuǎn)向橋或駕駛橋。是通過懸架與車架相連，用以承受地面與車架之間的垂直載荷外，還承受制動力和側(cè)向力以及這些力構(gòu)成的力矩，并保證轉(zhuǎn)向輪作正確的運(yùn)動。在汽車使用中，轉(zhuǎn)向橋的受力情況比較復(fù)雜，因此應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。為保證轉(zhuǎn)向車輪的正確定位角度，使操縱輕便并減輕輪胎的磨耗，轉(zhuǎn)向橋也應(yīng)有足夠的剛度。此外，還應(yīng)盡量減輕轉(zhuǎn)向橋的重量