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第1章概述

全套图纸,加153893706
从动桥即非驱动桥,又称为从动车轴。它通过悬架与车架或承载式车身相联,其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。传统设计是以生产经验为基础,以运用力学、数学和回归方法形成的公式、图表、手册等作为依据进行的。现代设计是传统设计的深人、丰富和发展,而非独立于传统设计的全新设计。以计算机技术为核心,以设计理论为指导,是现代设计的主要特征。利用这种方法指导设计可以减少经验设计的盲目性和随意性,提高设计的主动性、科学性和准确性。汽车车桥是汽车的重要大总成,承受着汽车的满载簧上荷重及地面经车轮、车架或承载式车身经悬架给予的铅垂力、纵向力、横向力及其力矩,以及冲击载荷。汽车车桥的结构型式和设计参数除对汽车的可靠性与耐久性有重要影响外,也对汽车的行驶性能如动力性、经济性、平顺性、通过性、机动性和操纵性稳定性等有直接的影响。因此,车桥的结构型式选择、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计极其重要。
根据从动车轮能否转向,从动桥又分为转向桥与非转向桥。一般汽车多以前桥为转向桥。
一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。轿车多采用前置发动机前桥驱动,越野汽车均为全轮驱动,故它们的前桥既是转向桥又是驱动桥,称为转向驱动桥。为提高操纵稳定性,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,有时采用两个以上的转向桥直至全轮转向。
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,又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,当又是转向桥时,其两端经转向主销与转向节相联,如图1-1所示。断开式从动桥与独立悬架相匹配。
支持桥除不带转向机构而不能转向外,其他结构与功能和转向从动桥相同或类似,因此本篇将以更多的篇幅介绍非断开式转向从动桥的有关设计问题。
如图1-1所示,非断开式转向从动桥主要由前梁、转向节及转向主销组成。转向节利用主销与前梁铰接并经一对轮毂轴承支承着车轮的轮毂,以达到车轮转向的目的。在左转向节的上耳处安装着转向节臂,后者与转向直拉杆相联;而在左、右转向节的下耳处则装有与转向横拉杆联接的转向梯形臂。有的将转向节臂与转向梯形臂联成一体并安装在转向节的下耳处以简化结构。制动底板紧固在转向节的凸缘面上。转向节的销孔内压入带有润滑油槽的青铜衬套以减小磨损。为使转向轻便,在转向节下耳与前梁拳部之间可装滚子推力轴承,在转向节上耳与前梁拳部之间装有调整垫片以调整其间隙。带有螺纹的楔形锁销将主销固定在前梁拳部的孔内,使之不能转动。
图1-1非断开式转向从动桥
1—转向节推力轴承;2—转向节;3—调整垫片;4—主销;5—转向梯形臂;
6—转向节臂;7—前梁;8—转向横拉杆;9—球销

就前桥转向系统而言,运动学研究已经日趋完善,进一步的研究工作将涉及整车参数、悬架和轮胎的性能、转向机构的刚度等因素的共同作用和影响的动力学问题,考虑各种动力参数的动力学模型对转向系统的分析精度更高,也更能和实际相符合。国外对前桥转向研究甚少,而是热衷于四轮转向的研究,四轮转向技术将是未来转向系统研究的发展方向。
多刚体系统理论的引入可使汽车设计开发方法和手段得到改进,对整车和部件总成进行模拟分析将成为未来车辆开发研究的趋势。同时优化设计与多刚体系统动力学的结合也是当今汽车设计向动力学和优化方向过渡的新的发展方向。
主要设计内容
设计前桥首先是确定前桥总成的结构型式及布置,在选择前桥总成的结构型式时,应当从所设计汽车的类型及使用、生产条件出发,并和所设计汽车的其他部件,尤其是与悬架的结构型式与特性想适应,以共同保证整个汽车预期使用性能的实现。前桥总成的结构型式,按其总体布置来说共有两种,即非断开式动桥和断开式转向桥。
本毕业设计的题目任务书所选用的是福达小型载货汽车(皮卡)及底盘参数。为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向轻便性及汽车转向后使前轮具有自动回正的性能,转向桥的主销在汽车的纵向和横向平面内都有一定倾角。在纵向平面内,主销上部向后倾斜一个γ角,称为主销后倾角。在横向平面内主销上部向内倾斜一个β角,称为主销内倾角。主销内倾角一般为5°~8°;主销偏移距一般为30~40mm。轻型客车、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。但主销内倾角也不宜过大,即主销偏移距不宜过小,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