车辆与动力工程学院毕业设计说明书
式中：?——轮胎与路面的附着系数取为0.6；
Pz=25239.9?0.6=15143.9 N
MM由于Z1和pz对前梁引起的垂向弯矩v和水平方向的弯矩h在两钢板弹簧
座之间达最大值，分别为：
Mv?(Z1?gw)?l2?(G1B?Sm1?gw) N·mm 22G1B?Sm1??? N·mm 22Mh?Pz?l2?Z1???l2?式中： l2 —见图5—2，取l2=385 mm
gw —车轮(包括轮毅、制动器等)所受的重力，N；取gw=980N；
B —前轮轮距取B=1940 mm；
S —前梁上两钢板弹簧座中心间的距离取为1170 mm 则 Mv?(25239.9?980)?1940?1170?9340061.5 N·mm 2 Mh?15143.9?385?5830416.9N·mm
制动力Pz还使前梁在主销孔至钢板弹簧座之间承受转矩T：
T=Pz?rr N·mm
式中：rr—轮胎的滚动半径取509 mm 则有 T=15143.9?509=7708265.5 N·mm
前梁在钢板弹簧座附近危险断面处的弯曲应力?w（单位为MPa）为：
?w?MvMh?WvWh
式中: Wv，Wh，T——见式（5-1）
前梁应力的许用值为??w?=300～500 MPa,当a=28.7mm时，
?w= 64.4N·mm 得： ?w??w?
故a=28.7mm满足使用条件。
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§5.3 在最大侧向力(侧滑)工况下的前梁应力计算
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Z1L和Z1R 与侧向反力Y1L，Y1R各不相等，前轮的地面反力(单位都为N)分别为：
Z1L? Y1L?式中：
hg2hg?12hg?1G1G1 Z1R?(1?) (1?)2B12B12hg?12hg?1G1G(1?)?1 Y1R?1(1?)?1 2B12B1—汽车质心高度取为1580mm；?1—车轮与地面附着系数取为0.3； 此时Y1L，Y1R向右作用。则有：
34%?10100?9.82?1580?0.3(1?)?25049.1N
2194034%?10100?9.82?1580?0.3(1?)?8604.1N
2194034%?10100?9.82?1580?0.3?(1?)?0.3?7514.7N2194034%?10100?9.82?1580?0.3(1?)?0.3?2581.2N
21940 Z1L?Z1R?Y1L?
Y1R?侧滑时左、右钢板弹簧对前梁的垂直作用力为： T1L?0.5G1??G1?1(hg?rr?)?S
??T2R?0.5G1?G1?1(hg?rr)?S
?G1式中: —满载时车厢分配给前桥的垂向总载荷
?rr—板簧座上表面离地高度，取550mm
?G1=10100?34%?9.8-4500?55%?9.8=9398.2N；
则有 T1L?0.5?9398.2?33653.2?0.3?(1580?550）?1170?13587N
T1R?0.5?9398.2?33653.2?0.3?(1580?550)?1170?- 4188.8N
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§5.4 转向节在制动和侧滑工况下的应力计算
如图5—3所示，转向节的危险断面在轴径为d1的轮轴根部即III-III剖面处。
图5—3 转向节，主销及转向节衬套的计算用图
一、在制动工况下
III—III剖面处的轴径仅受垂向弯矩Mv和水平方向的弯矩Mh而不受转矩，因制动力矩不经转向节的轮轴传递而直接由制动底板传给在转向节上的安装平面。这时的Mv，Mh及III—III剖面处的合成弯矩应力?w（MPa）为：
Mv?(Z1?gw)?l3?（25239.9- 980）?36?873356.4 N?mm Mh?Pz?l3?15143.9?36?545181.8 N?mm
?w?2Mv2?MhW=l3??Z1?gw?2?Pz20.1d31
式中：d1—转向节的轮轴根部轴径取为60mm，l3=36 mm，??w?=550 MPa， 则 ?w?2Mv2?MhW873356.42?55181.82 ==40.4MPa 30.1?60 得： ?w???w? 故60mm的轴颈满足要求。
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转向节采用30Cr，40Cr等中碳合金钢制造，心部硬度HRC241～285，高频淬火后表面硬度HRC57～65，硬化层深1.5～2.0mm。轮轴根部的圆角液压处理。
二、在侧滑工况下
在侧滑时左、右转向节在危险断面III—III处的弯矩是不等的，可分别下式求得：
MLⅢ?Ⅲ?Z1Ll3?Y1Lrr??292322.8N?mm MRⅢ?Ⅲ?Z1Rl3?Y1Rrr?1623596.9N?mm 许用弯矩?M??5?106N?mm 因此左右转向节都符合要求。
§5.5 主销与转向节衬套在制动和侧滑工况下的应力计算
在制动和侧滑工况下，在转向节上、下衬套的中心，即与轮轴中心线相距分别为c，d的两点处，在侧向平面(图5—3(c))和纵向平面(图5—3(d))内，对主销作用有垂直其轴线方向的力。 一、在制动工况下
地面对前轮的垂向支承反力Z1所引起的力矩Z1l1，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Qmz所形成的力偶矩Qmz（c+d）所平衡(见图5—3(b))，故有 Qmz?Z1l125239.9?180??20014 N c?d109?118式中l1取180，c取109，d取118 mm；
制动力矩Pzrr由位于纵向平面内并作用于主销的力Qmz所形成的力偶
Qmz（c+d）所平衡(见图5—3(c))。故有
Qmz?Pzrr15143.9?509
??33957.1Nc?d109?118
而作用于主销的制动力Pz，则由在转向节上下衬套中点处作用于主销的力Qzu，Qzl平衡(见图5—3(c))，且有： Qzu?Pzd15143.9?118??7872.2N c?d109?11814
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Qzl?Pzc15143.9?109??7271.8N c?d109?118 由转向桥的俯视图(图5—3(d)的下图)可知，制动时转向横拉杆的作用力N为：
N=
Pzl115143.9?180??12008.4N c?d109?118力N位于侧向平面内且与轮轴中心线的垂直距离为l4（取为120 mm）如将N的着力点移至主销中心线与轮铀中心线的交点处．则需对主销作用一侧向力矩Nl4(见图5—3(b))。力矩Nl4由位于侧向平面内并作用于主销的力偶矩所平
QMN（c+d）衡，故有
Nl412008.4?120??6348.1N c?d109?118 QMN?而力N则内存整向节上下衬套中点处作用于主销的力
QNuQ，Nl所平衡，且有：
QNu?Nd12008.4?118?6242.3N =
227c?dNl12008.4?109?5766.2N =
227c?d QNl?由图5—3(b)可知，在转向节上衬套的中点作用于主销的合力Qu和下衬套的中心作用于主销的合力Q1分别为： Qu??QMZ?QMN?QNu?2??QMz?QTu?2?QMZ?QMN?QNl?2??QMz?QTl?2 =45876.2N
Q1?=52269N
由上两式可见，在汽车制动时，主销的最大载荷发生在转向节下衬套的中点处，其值为Q1=52269N。 二、在侧滑工况下
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
Qmz是不相等的，它们可分别按下式求得：
QMZL?Z1Ll1?Y1Lrr25049.1?180?7514.7?509??3012.5N
c?d22715