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1、1,第6章 从动桥设计,2,本章重点,车轮定位参数 从动桥的结构方案和工作原理 前梁、转向节、主销、主销上下轴承和转向节推力轴承的设计计算,3,6.1 概述,从动桥即非驱动桥，又称从动车轴，通过悬架与车架(或承载式车身)相连，两端安装从动车轮，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。 按与其匹配的悬架结构的不同，从动桥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从动桥是一根支承于左、右从动车轮上的刚性整体横梁；当同时作为转向桥时，则其两端经转向主销与转向节相连 。断开式从动桥与独立悬架相匹配。,4,6.2 从动桥的结构方案分析,
2、6.2.1 从动桥结构形式 各种车型的非断开式转向从动桥的结构形式基本相同，主要由前梁、转向节及转向主销组成。,5,6.2 从动桥的结构方案分析,6.2.1 从动桥结构形式 几种典型的后支持桥的结构特点 (1) 复合纵臂式后支持桥(compound crank rear axle) V形断面横梁在汽车行驶时受扭并具有一定的扭转弹性，故又可称为扭转梁或弹性梁。采用复合纵臂式后支持桥，可增大汽车后部的空间，有利于整车布置，而且结构简单，质量小、制造方便。,6,6.2 从动桥的结构方案分析,6.2.1 从动桥结构形式 (2) 具有后置横向传力杆的后支持桥 倒U形断面且两端向上弯曲的横梁2通过焊在其两
3、侧的纵臂和位于其后面的传力杆与车厢相连。,7,6.2 从动桥的结构方案分析,6.2.1 从动桥结构形式 (3) 最简单的非断开式支持桥 采用无缝钢管组焊的横梁，其结构简单，造价低廉且轮胎的磨损较轻，接地性好，当车轮跳动时轮距及车轮定位都不会改变。,8,6.2 从动桥的结构方案分析,6.2.2 车轮定位参数 1. 车轮外倾角 车轮外倾角是车轮中心平面相对于垂直面的倾角，有正、负之分 。,9,6.2 从动桥的结构方案分析,6.2.2 车轮定位参数 车轮外倾角的作用： (1) 趋向于抵消由路面不平而作用到车轮上的不大的侧向力。 (2) 在转向连杆系中施加一个小的侧向预加载荷，有利于消除其中的间隙。
4、2. 主销内倾角 主销内倾角是前轮的旋转轴线(主销轴线)相对于垂直线的倾角。 3. 主销偏移距,10,6.2 从动桥的结构方案分析,6.2.2 车轮定位参数 主销偏移距是主销轴线与地面的交点和车轮中心线与地面的交点之间的距离,11,6.2 从动桥的结构方案分析,6.2.2 车轮定位参数 4. 主销后倾角 主销后倾角是转向车轮的旋转轴线相对于垂直线(从汽车侧面看)的倾角。主销后倾角也有正、负之分。,12,6.2 从动桥的结构方案分析,6.2.2 车轮定位参数 5. 前束和反前束 在汽车的俯视图上，前束是前轮中心线与汽车纵向对称轴线之间的夹角，它使两个前轮的中心线交于汽车前方的一点。,13,6.3
5、 从动桥的设计计算,6.3.1 转向从动桥主要零件尺寸的确定 转向从动桥采用工字形断面的前梁，可保证其质量最小而在垂向平面内的刚度大，强度高。 该断面的垂向弯曲截面系数 和水平 弯曲截面系数 (单位均为mm3)可近 似取为,14,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 1. 制动工况下的前梁强度计算 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。则前轮所承受的地面垂向反力为： 前轮所承受的制动力为 垂向弯矩 (Nmm)和水平方向的弯矩 (Nmm)在两钢板弹簧座之间达到最大值，分别为,15,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算
6、 制动力 还使前梁在主销孔至钢板弹簧座之间承受转矩 (Nmm) 前梁在钢板弹簧座附近危险断面处的弯曲应力 和扭转应力 (MPa)分别为 2. 在最大侧向力（侧滑）工况下的前梁强度计算,16,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 当汽车承受最大侧向力时无纵向力作用，左、右前轮承受的地面垂向反力 、 和侧向反力 、 各不相等，前轮的地面反力(N)分别为 侧滑时左、右钢板弹簧对前梁的垂直作用力为,17,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 汽车侧滑时，左、右前轮轮毂内、外轴承的径向支承力(N)分别为 3. 转向节在制动和侧滑工况下的强度计算 转
7、向节的危险断面在轴径为的轮轴根部即IIIIII剖面处，如图所示：,18,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 (1) 在制动工况下 IIIIII剖面处的合成弯曲应力 (MPa)为,19,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 (2) 在侧滑工况下 在汽车发生侧滑时，左、右转向节在危险断面IIIIII处的弯矩不等，可分别按下式求得 左、右转向节在危险断面处的弯曲应力为,20,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 4. 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的强度计算 (1)在制动工况下 地面对前轮的垂向支承反力 所引起
8、的力矩 ，由位于通过主销轴线的侧向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 (N)所形成的力偶 矩 所平衡，故有 制动力矩由位于纵向平面内并作用于主销的力(N)所形成的力偶所平衡，故有,21,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 而作用于主销的制动力则由在转向节上下衬套中点处作用于主销的力 、 所平衡。 制动时转向横拉杆的作用力为 而力N则由在转向节上下衬套中点处作用于主销的力 ， 所平衡，且有,22,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 在转向节上衬套的中点作用于主销的合力 和在下衬套的中点作用于主销的合力 分别为 (2)
9、在侧滑工况下 汽车发生侧滑时，仅有在侧向平面内起作用的力和力矩，且作用于左、右转向节主销的力是不相等的，它们可分别按下式求得,23,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 弯曲应力 和剪切应力 转向节衬套的挤压应力为 在静载荷下，上式的计算载荷为,24,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 5. 转向节推力轴承和止推垫片的计算 (1) 推力轴承的计算 如果汽车向右转弯，则其前外轮即前左轮的地面垂向反力 增大，该式亦可表达为 将上述计算工况的有关数据代入上式，并设 ，则有,25,6.3 从动桥的设计计算,6.3.2 转向从动桥主要零件设计计算 可近似地认为推力轴承的轴向载荷等于上述前外轮的地面垂向外力，即有 (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 此时止推垫片的挤压应力为,
