2T载货汽车前桥设计.doc

文档介绍：一、前桥(从动桥)设计
从动桥是用传递路面作用于作业机械的垂直力、纵向力和横向力的机构。装在从动桥上的从动轮,除支承部分车重外,还起导向作用。
从动桥的一般受力情况,以垂直方向和水平方向的负荷最大。当作业机械静止时,从动桥象一简支梁,两端支点在轮胎接地中心的正上方,作业机械的重量作用在梁与车架的连接处。此时,从动桥主要承受弯曲力矩,用工字梁最为合理。但是对从动桥装有制动器当作业机械制动时,则它还有承受扭矩的作用,这样的话,宜采用圆形或长方形断面梁较合理。综合考虑以上因素,可根据结构与强度需要采用变断面梁。
(一)、从动桥载荷的确定
作业机械在水平路面直线行驶或制动时,从动桥的受力情况是随作业机械重量、路面况、行驶速度、作业情况等因素的改变而改变的。如作业机械在崎岖不平的不平路上上行驶,要比在平坦路面直线等速行驶时的载荷大得多,并且多为冲击载荷。目前对于从动桥的强度设计,常通过以下三种严重工况求得其计算载荷:
作业机械紧急制动时,即产生最大制动力,而侧向力Y数值很小,可忽略不计:
由附着条件决定的车轮最大切向力(纵向力)为
X=ZΦ(1-1)
式中Φ——车轮和路面的附着系数,一般取Φ=;
Z——一个从动车轮所承受的垂直反作用力,其值按制动工况的桥荷再分配进行计算。
一般Z=38%*G=38%×(20+)=(KN)
所以 X= ×=(KN)
发生横向滑移时,即侧向力Y达到最大值,而纵向力X可忽略不计时:
由附着条件决定的最大侧向力为
Y= ZΦ(1-2)
式中Φ——侧向附着系数,一般取Φ=1
Z——一个从动车轮所承受的垂直反作用力,与上面相同。
所以 Y=×1=(KN)
越过不平路面时,由动载荷引起的垂直反作用力Z达最大值并假设无纵向力和向力作用。
垂直反作用力的大小与道路不平度、轮胎弹性、行驶速度等有关,通常用动载荷系数K来表示:
Z = K (1-3)
式中 K——动载荷系数,对重型作业机械可取K=;
G——满载时作业机械前桥的静负荷。
G=25%×=(KN)
Z=××=(KN)
以上计算都是考虑从动桥仅受一种载荷的情况,并认为左右轮载荷情况相等。如果遇到两种严重工况同时出现,则此时车桥的载荷应该是两部分载荷的合成。
(二)、从动桥梁的设计
图为从动桥简图,在总体布置中,车轮距B、重心高度 h及车轮动力半径r等都已确定,而支点C至车轮轮胎接地点的水平距离n=B/2,初步确定主销中心距B"后,主销到轮胎接地点水平距离L= ,在参考同类型车辆来确定车轮外倾角α(此角很小作图和计算时常可忽略不计)和注销内倾角β。由于支点与车架成一整体,故可把此处看为固定端。然后按上述三种严重工况的受力情况来进行各零部件的强度计算。
紧急制动时,从动桥梁的受力情况是左右车轮受垂直力和纵向力。制动力为纵向力并达最大值。按公式(1-1),左右车轮的纵向力为:
X=X=X=Φ(1-4)
式中——制动时前桥重量重新分配系数。
所以 X=X=X=Φ=(KN)
车轮上的垂直反力为:
Z= Z= Z== =(KN)
可见,从动桥梁受X 和Z的双向弯矩作用。,但因该处截面尺寸较大,故应取较细的B-B断面进行强度计算。

垂直面内的弯矩为:
M=Zn= n
=×3=
水平面内的弯矩为:
M=Xn= nφ
= 10920
,故 M> M,因而采用工字梁较为合理。这种断面具有较大的抗弯矩断面系数。因此,垂直面内的弯曲应力σ为:
σ=
==(牛顿/米)
式中 W′——抗弯断面系数,:
W′= (1-9)
=
水平面内的弯曲应力为:
σ= (1-10)
==(牛顿/米)
W"= (1-11)
=
=
合成弯曲应力为:
σ=σ+σ=+=(牛顿/米)
制动时,从动桥梁还承受扭矩的作用,可取A-A为危险断面,该处承受的扭矩M为:
M= Xrd (1-13)
=5200×=2184
因此,A-A断面的扭转应力ζ为:
== (1-14)
==26(牛顿/米)
式中 W——抗扭断面系数,:
工字梁断面形状简图
W=2/9t(H+2b)
=2/
=
由此可见,在工字梁断面上产生的最大弯曲应力和最大弯曲扭转应力,