《汽车设计》课程教学资源（书籍文献）从动桥设计

超星·期刊结构·设计·试验从动桥设计长春汽车研究所在汽车上从动桥通常是前桥，且又是转向桥，其功用是承受地面与车架之间的垂直载荷，纵向力和横向力，并保证转向车轮作正确的运动。由于前轮悬架型式不同，从动桥的结构组成和承受载荷也不同。最常用的从动桥一般为非断开式前轴用纵置半椭圆板簧与车架相连，前轴两端与转向节绞接。汽车行驶时，车轮受到的垂直力，纵向力和横向力均由板簧传给车架。本文只介绍非分段式从动桥。一、从动桥的结构型式（一）对从动桥的要求在从动桥设计中应注意下面几点基本要求，1，从动桥应有足够的强度。在汽车行驶的过程中可能遇到最严重的受力工况，从动桥应可靠地承受车轮与车架之间的作用力；2。保证主销和转向轮有正确的定位角度，使转向轮运动稳定，操纵轻便并减轻轮胎的_磨耗。从动桥应有足够的刚度，使转向轮的定位角度保持不变，3，转向节与主销、转向节与前轴之间的摩擦力应尽可能小些，以保证转向的轻便性，并有足够的耐磨性；4.转向轮的摆振应最小，5.非悬挂重量尽可能小些。（二）从动桥结构型式目前，载重汽车使用的从动桥包括：前轴、转向节、主销、前轮毂等主要零件。按这些零件形状，从动桥的结构可分为：1.工字形断面前轴、夹叉形转向节、主销固定在前轴两端的拳部里（图1a)。这种前轴目前使用最广泛。它的强度大，形状易于满足总布置上的要求，但制造时需要大型锻压设备。这种前轴形状又有两种。一种是中部下沉式的，这是为了避免前轴与发动机油底壳干涉而设计的，如国产的解放、跃进和黄河牌载重汽车都是这种前轴（图2上）。另一一种是直式的，如西德MAN415L1型载重汽车就采用直式前轴。这种前轴锻造工艺简单，但在布置上要仔细考虑，发动机油底壳的油池部分要避开前轴，钢板弹簧也要布置在车架外侧。图1从动桥的结构型式6-

从 动 桥 设 计 长春汽车 研 究所 在汽车上 从动桥通常是前桥， 且 又 是转向桥， 其功用 是 承受地面 与车架之间 的 垂 直 载 荷， 纵向力和横向力， 并保证转向车轮作正 确的运动。 由于前轮悬架型式不同， 从动桥 的结 构组 成和 承受载荷也 不同 。 最常用的 从动桥 一 般为非断开式前轴用 纵置半椭圆板簧与车架相 连， 前轴两端与转向节绞接。 汽车行驶时， 车轮受到的垂直力， 纵向力和横向力均由板簧传 给车架。 本文只 介绍非分段式从动桥。 一 、 从动桥的结构型式 （ 一 ） 对从动桥的要求 在从动桥设计中应注意下面几点基本要求． 1 ． 从动桥应有足够的强度。 在汽车行驶的 过程中可 能遇 到最严重的受力工 况， 从动桥 疵 可 靠地承受车轮与车架之间的作用力I 9． 保证主销和转向轮有正 确 的定位角度， 使转向轮运动稳定， 操 纵轻便并减轻 轮 胎 的 ， 磨耗。 从动桥应有足够的刚度， ． 使转向轮的定位角度保持 不变l 3. ． 转向节与主销、 转向节与前轴之间的摩擦力应尽可能小些， 以保证转向的轻便性， 并有足够的耐磨性， 4 ． 转向轮的摆振应最小； 5 ． 非悬挂重量尽 可 能小些。1 （二） 从动桥结构 型 式 目前， 载重汽车使用 的从动桥 包括： 前 轴 、 转向节、 主销 ， 前轮毂等主要零件。 按这些 零 件 形 状， 从 动桥 的结 构 可 分为： 1 ． 工 字形 断面前 轴 、 夹 叉 形转向节、 主销固 定在前轴 两端的拳部里 ( 图l a ) ． 这种前轴 目前使用 最广泛 。 它的强度 大 ， 形状易于满 足 总布置上的要求， 但制造时需要大 型锻压 设备 。 这 种前轴 形 状 又 有两种。 一 种是中部下 沉式的， 这是为了避免前轴与发 动 机油 底壳干涉而 设 计的， 如国产的解放 、 跃 进和黄 河牌 载重汽车都是这种前轴（图2 上）。 另 ～ 种是 直式的， 如 西 德 M A N 4 i 5 L i 型 载重汽车就采用 直式前轴。 这 种前轴锻造 工 艺简单， 但在布 置 上 要仔细 考虑， 发动 机油 底壳的油 池部分 要避开 前轴， 钢板弹簧也要布置在车架外侧。 一 6 一 图 l 从动桥的结构型 式 ChaoXing

超星·期刊图2解放牌CA1OB型汽车工字形前轴-图3下：北京BJBO型汽车钢管前轴

^ 图 2 解放牌C A 1 0 B 型 汽车 工 字形前轴 舻 B 阂一 N 严、歹 图 k 珍 卜、 ]f哥 了 ∥ O k 二~ ≯ = l . √ 萝 ’／j ， ， 7 乓二 ， . 习 k ／ L g ) B — B 懋 一 图 图 3 下： 北 京B J B O 型 汽车钢 管前轴 一 7 一 ChaoXing

超星·期刊2.工字形断面前轴两端制成夹叉形、主销固定在转向节里（图1b)。这种前轴工艺更复杂，在老式汽车上采用过，现在已很少见了。3.圆管形断面前轴、两端焊有拳形主销支座和钢板弹簧座（图1C)。这种前轴多是利用无缝钢管，取材方便，不需要大型锻压设备。由于钢管承弯性能较差，零件尺寸大，重量也大。这种前轴适于中小型汽车厂生产，一些重型汽车由于产量小、零件尺寸大，往往也采用钢管焊接前轴。目前，国产的北京130、上海141、361和380型汽车采用这种结构（图2下）。4.方形断面焊接前轴、两端焊有拳形主销支座。这种前轴用两根槽形钢焊成，垂真面内的抗弯断面系数比较大，但焊缝多，在冲击载荷作用下，易产生应力集中，因而使用不可靠，应用的很少。表1从动桥结构参数表（毫米）曼黄河牌解放牌跃进牌旨18京汽号车牌MANJN-150NJ-130CA-10415L1B前轮轮距19271700158514801824K900740806760板贸座中心距930370308板簧座中心到主销中心距离b431285348全高H（板资座/梁中部）144/10285/8863/66外径7075S上突缘宽度B1（"）132/76138/65100/52壁厚8137面76/7665/6550/5259下突缘宽度B2（"）长度1009R97/7255/58上下突缘间距h（"）48/4850(")28/16幅板厚度16/1416/814"1231139510269主销中心至前梁中心线高度差77c102935875前轴拳部高度006.57.5拳部中心主销中心偏移距m7.51销242221175150198主销长度上：40卡：42d销383025主销直径下：52下：4091816750主销中心到上衬套中心距n7080817061主销中心到下衬套中心距e80f165.552403846上衬套长度f270405238下衬套长度4840上上：42d'383025衬套内径52下：卡：40上:48d"4133衬套外径2960下：5248上:413329转向节上安装衬套的孔径下：60521816.516.515.9止推轴承高度（带垫圈）23基孔2级dc基轴2级Dc基轴2级Dc基轴z级Dc主销与衬套配合99专主销中心到压力中心距g8.251109075.597.777S2104.5主销中心到转向节大轴颈中心距P81.888

2 ． 工 字形断面前轴两端制成夹 叉形 、 主销固定在转向节里 ( 图i b) 。 这种前轴 工 艺更复杂， 在老式汽车上采用过， 现在已很少见了。 3 ． 圆管形断面前轴 、 两端焊有拳形主销支座和钢板 弹簧座 ( 图i C ) 。 这种前轴多是利用 无缝钢管， 取材方便， 不需要大 型 锻压 设备。 由于钢管 承 弯 性 能 较 差， 零件尺寸大， 重量也大。 这种前轴适于中小型汽车厂生产， 一 些重型汽车由于产量小 、 零件尺寸大， 往往也采用钢管 焊接前轴。 目前， 国产的北京 1 3 0 、 上海 1 4 】、 3 6 1 和 3 8 0 型 汽 车采用 这种结 构 （图2 下）。 4 ． 方形 断面焊接前轴 、 两端焊有拳形主销支座。 这种前轴用两根槽 形钢焊成， 垂直面 内的抗弯断面 系数比较大， 但焊缝多， 在冲击载荷 作用下， 易产生应力集中， 因而使用 不 可靠， 应用的很少。 从 动桥 结构参数表 （毫米） 一 ， = = 一 ~ = _ _ _ _ = 表 1 黄 河 牌 解 放 牌 跃 进 牌 北 京 曼 M A N J N - i s o C A - i o N J - 1 3 0 B J - 1 3 0 4 1 5 L . i 1 9 2 7 1 7 0 0 1 5 8 5 1 4 8 0 1 8 2 4 9 0 0 7 4 0 8 0 6 7 6 0 9 3 0 4 3 1 3 7 0 3 0 8 2 8 5 3 4 8 1 4 4/ 1 0 2 8 5/ 8 8 6 3/ 6 6 外径7 0 7 5 1 3 2/ 7 6 1 3 8/ 6 5 1 0 0/ 5 2 壁 厚8 1 3 7 7 6/ 7 6 6 5/ 6 5 5 0/ 5 2 长度1 0 0 9 5 9 9 7/ 7 2 5 5/ 5 8 4 8/ 4 8 5 0 2 8/ 1 6 1 6/ 1 4 1 6/ 8 1 4 1 2 8 1 1 3 9 5 1 0 2 6 9 1 0 2 9 3 7 7 5 8 7 5 O 6 . 5 7 . 5 0 7 . 5 前轮轮距 B 板簧座 中心 距 K 板簧座中心到主销中心距离b 断 全高 H （板赞座／梁中部） 1 4 4/ 1 0 2 8 5/ 8 8 6 3/ 6 6 外径7 0 7 5 面 上突缘宽度 B l ( ，) 1 3 2/ 7 6 1 3 8/ 6 5 1 0 0/ 5 2 壁 厚8 1 3 7 尺 下突缘宽度 B 2 ( ，) 7 6/ 7 6 6 5/ 6 5 5 0/ 5 2 长度1 0 0 9 5 9 上 下突缘间 距 h ( ，) 9 7/ 7 2 5 5/ 5 8 4 8/ 4 8 5 0 寸 幅板厚度 ( ，) 2 8/ 1 6 1 6/ 1 4 1 6/ 8 1 4 主销中心 至 前粱中心 线高度差 y 1 2 8 1 1 3 9 5 1 0 2 6 9 前轴 拳部高度 c 1 0 2 9 3 7 7 5 8 7 5 拳部中心 主销中心偏移 距 m 0 6 . 5 7 . 5 0 7 . 5 主销长度 1 销 2 4 2 2 2 1 1 7 5 1 5 0 1 9 8 上： 4 0 上： 4 2 主销直径 d 销 下： 5 2 3 8 3 0 2 5 下： 4 0 主销中心到 上衬套 中心 距 n 9 1 8 1 6 7 5 0 7 0 主销中 心 到 下衬套 中心 距 e 8 0 8 1 7 0 6 1 8 0 上衬套长度 f i 6 5 . 5 5 2 4 0 3 8 4 6 下衬套长度 f 2 7 0 5 2 4 0 3 8 4 8 上： 4 0 3 8 3 0 2 5 上： 4 2 衬套 内径 d ' 下： 5 2 下： 4 0 上： 4 8 衬套外径 d ” 4 1 3 3 2 9 下： 6 0 5 2 上： 4 8 转向 节上安装衬套 的孔 径 4 1 3 3 2 9 下： e o 5 2 止推轴 承高度 （带垫 圈） 】8 1 6 . 5 1 6 . 5 1 5 . 9 2 3 主 销 与 衬套 配 合 基 孔 2 级d c 基 轴 2 级D c 基轴 2 级D c 基 轴 Z 级D c 攀l妻毳辜塞雾曩高喜： - 8 - 9 9 7 7 ChaoXing

超星·期刊曼跃进牌北京黄河牌解放牌MAN脾号汽车BJ130NJ-130JN--150CA-10415L1174141119103轴承路距100转书1#27612550大轴颈宽度361元3525小轴颈宽度322752颈32向螺纹长度cigr49302627F55大轴颈直径c454070基孔2级55基孔2级$5节dy55db40db3025小轴颈直径内燃纹3M33X螺纹3M30×1.5/2M24×1.52M22X1.5IM38X21.5转传a17.520.527.3前轴中心线至横拉杆中心线距离137420518816527.38.1°30主销内倾角a6°50"8°7'30'前轮β主销后倾角2°1'3001'30"2*30201*1车轮外倾角1'1'30位1°40'Y角前束（毫米）0~Ac~81.5~~38~122~4二、结构与参数选择从动桥的结构与参数根据设计要求，一股可参照同类型和吨位相近的汽车的参数进行初选(表1)。（一）前轴汽车前轴承受的载荷主要有：1.在垂直平面（对地面）内，车轮的法向反作用力通过前轴和钢板弹簧传给车架，使前轴承受垂直弯曲力矩。在汽车发生侧滑时，前轴上也产生垂直弯曲力矩；2.在水平平面内，汽车紧急制动时，纵向的制动力通过前轴和钢板弹簧传给车架，使前轴承受水平湾曲力矩。汽车行驶时，从动轮受到地面的阻力，也使前轴承受水平弯曲力矩，但在硬路面上，此行驶阻力比制动力小得多，故可忽略不计；3.在汽车制动时，前轴在钢板弹簧外侧的部分还承受由制动引起的扭矩。为了有效地承受这几种载荷，前轴的断面形状以工字形最为有利，图3是几种前轴断面型式，应注意到锻件出模方便，突缘必须有足够的脱模角。13254图3前轴断面型式前轴断面的初选，应按总布置规定的初步整车参数，如前轴载荷，前轮轮距，前钢板弹簧中心距等算出前轴在静负荷下的垂直弯曲力矩，根据选定的前轴材料的屈服极限，算出-9-

‘ ‘ ‘ ‘ . ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ . . } ‘ . ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ _ ‘ ‘ ‘ 1 ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ . ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ 一 垤 胂 懈 A - - i o f \fj - j 汽 车 牌 号 j N — 一 1 5 0 C A 一 1 0 ： ! N _ _ _ _ J 一 ． _ _ _ _ 一 _ 1 _ 3 _ 0 _ { 袭一赢{ 誓飘 1 | 1 4 1 ； 1 1 9 1 0 0 『 7 4 1 - 0 9 ：转 1轴萋嘉曩装度 t 大 ； 蔓 i ∽ 3 6 1 2 5 I颈 小轴 预 宽度 1 11 . { { ： } 篓 向} 螺纹 长度 。l 垛 。 t 薹 } 瑟 j ； | 尺 大轴 颈直径 d j T 0 5 5 基 d b 2 级 5 5 4 0 d b { 4 5 f 4 兰f，． 。薹耋。 × } 节 d 小 1 5 5 d b 4 0 d b 3 0 2 f 寸竺袭 颈 直径 内螺纹 l 3 M 。×， 。 ． 。 A , . I 。×， ， 。 。T,A 2 2 一 ! M 3 8 × 2 a l _ 7 2 0 . 5 一 一 ‘ 一 一 转 臂 a I l 7 . 5 f i 2 0 . 5 } 2 i ． 3 f _ _！， _ _ ， _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 前轴中心线 至 横拉杆中心线 距 离l 1 3 7 4 i 1 8 8 1 6 j j 2 7 . 3 2 0 5 — — 一 — — — — 一 _ — — — — — — — — . ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ _ . ‘ . . 1 . _ ‘ ’ ’ ’ ‘ ‘ 1 ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ 一 1 — — 前i 主销肉倾角 a j 矿 ∞ 7 f 矿 . 一 i 一 矿 饕 ？至三f。 ≤茎！ j 主销后 倾角 f3 1 2 6 j 1 0 " 0 7 { 2 0 3 0 ' 筏【 车轮外倾角 Y | 1 。 11 0 1 1 1 。 角f 前柬 （毫米） I C v 8 8 ^ v 1 2 7 2 。 4 二 、 结 构与 参数 选择 从动桥的结构与参数根据 设计要求， 一 般可参照同类型和吨位相近的汽车的参数进行初 选 ( 表 1 ) 。 （ 一 ） 前轴 汽 车前轴 承受的 载荷主 要有： 1 ． 在 垂直平面 （对地面） 内， 车轮的法向反作用 力通过前轴和钢板弹簧传给车架， 使 前 轴 承受 垂直弯曲力矩 。 在汽 车发 生 侧 滑时， 前轴 上也产生 垂 直弯曲力 矩I 2 ． 在 水 平平面 内， 汽 车紧 急制 动 时， 纵 向 的 制 动 力 通 过 前 轴 和 钢 板 弹簧传给车 架， 使 前轴 承受水 平弯曲力矩 。 汽 车行 驶时， 从动轮受 到地面 的 阻力 ， 也使 前轴 承受水平弯曲力矩， 但在 硬 路面 上， 此行 驶阻 力 比 制 动力 小得多 ， 故可忽略 不计I 3 ． 在 汽 车制动 时， 前轴在钢板 弹簧外侧的部分 还 承受由制动引起的扭矩 。 为了有效地承受这几 种载荷， 前轴的断面 形状以 工 字形最为有利， 图 3 是几种前轴断面 型式， 应 注意到锻件出模方便， 突缘 必 须 有足 够的脱 模角。 l f 卿 锄 如 麓． 恩i 1 2 勿孙 ‰汐 4 5 图 3 前轴 断面 型 式 前轴断 面的初选， 应按 总布置 规定的初步整车参数， 如前轴 载荷， 前轮轮距， 前钢板 弹 簧中心 距等算出前 轴在静负荷下的 垂 直 弯曲力矩， 根据选定 的前轴 材料的屈 服 极 限 仃 。 算 出 - 9 - ChaoXing

超星·期刊前轴中部断面必需的抗弯断面系数。计算时采用的安全系数一般可为5～7。即：（5～7），G前（B前-K前）W弯垂=4OsB前一-前轮轮距，式中：G前一一前轴轴荷，K前——前钢板弹簧中心距，一材料的届服极限。工字形断面尺寸比例应大致适应在驶过不平路面时的最大垂直动载荷与紧急制动时的水平弯曲载荷的比例，一般在垂直方向断面系数要比水平方向的抗弯断面系数大2.5～3倍。突缘两边应有一定的圆角（半径约为突缘厚度的一平），辐板与突缘相连接处的内圆角应较大（半径约为突缘的厚度），以免产生锻造裂纹。由于前轴的中部下沉，当汽车紧急制动时，因制动力产生的扭矩，前轴外端的拳部为最大：M制=P制最大×r滚前轴中间逐渐减小，到钢板弹簧座外侧为最小：M制=P制最大×（r滚-y）式中y为前轴的中部下沉量。但弯曲力矩M弯是从拳部向钢板弹簧外侧逐渐增加的，所以这一段前轴的工字形断面，辐板逐渐加厚，断面的高度和宽度逐渐缩小，到拳部处形成圆形、卵形或长方形断面，拳部断面尺寸亦可按静载荷进行初选。钢板弹簧座设在前轴的上突缘上，此处工字形断面要适当的加宽加厚，弹簧座的上平面应高于前轴上平面1.5～3毫米。座上钻4个安装骑马螺栓的通孔。座中心钻1个安放钢板弹簧中心螺栓的不通孔。孔距按钢板弹簧尺寸确定，弹簧应的下面座铣出平面作为弹簧垫圈座（图4）。此外，在前轴拳部还设有转向节转向限位凸块A-A日和固定主销钉孔。（二）转向节、主销及轮毂转向节是用来支承前轮毂，并使前轮毂相对主销作转向运动的零件。转向节夹必与前轴拳部之A间，通过止推轴承或减磨垫圈承受汽车前轴上的重量（图5）。图4钢板弹簧座转向节的指轴一般用两个圆锥滚柱轴承（载重汽车）或两个单列向心滚珠轴承（有些小客车）支持轮毂（图6），为了减小转向系统中零件的应力，希望尽可能减小转臂，故常使车轮中心线尽可能接近主销中心线，即使车轮中心线距离内侧大轴承较近。为保证汽车行驶安全，转向节指轴直径应按侧滑载荷校核强度。同时，为避免应力集中，指轴根部的圆角半径应较大，并应光滑过渡，无棱角或刀痕。因轴承内圈外圆角半径较小，故内轴承内侧均有一隔圈，隔圈厚度与内倒角应使指轴根部圆角得到可靠保护。在隔圈内侧用唇式橡胶或毛毡油封防止黄油渗入制动鼓内。一般还没有薄钢片冲压的挡油圈。有时在制动底板上开有一孔，让渗出的滑油排出车外。小轴承外侧，指轴直径缩小，有细牙螺纹和键槽。轴承锁紧装置有各种结构型式，常用的有：内螺母用锁片固定，外端蝶形螺帽用开口销固定。转向节夹叉内装用的主销衬套一般采用滑动轴承（铸铜或铜带卷制），主销端盖或转向节夹叉侧面装有黄油嘴。每个衬套的长度一般为主销直径的1.25～1.5倍，衬套壁厚一般为2～3毫米。有的小客车或载重汽车主销衬套采用滚针代替铜套，以减小转向阻力，延长润滑时间与使用寿命，但成本较高，径向尺寸也较大，如太脱拉一111汽车用双排滚针，曼公司的汽车采用单排滚针。-10-

前轴中部断面必需的抗弯断面系数。 计算时采用的安全系数 一 般可为5 ～ 7 。 即： w 弯垂 ： 堑二 旦 ． G au ( B 前 - K a u) O 。 4 一 式中： G 前 - 前轴轴荷， B 前 - 前轮轮距， K 前 - 前钢板弹簧中心 距 a ． — — 材料的屈服极限。 工 字形断面尺寸比例应大致适应在驶过不平路面时的最大垂直动 载荷与紧急制动时的水 平弯曲载荷的 比例 ， 一 般在 垂 直方向断 面系数要比 水平方向 的抗弯断 面系数大 2 . 5 ～ 3 倍。 突 缘两边应有 一 定的圆角 （半径约为突缘厚度的 一 半）， 辐板与突缘相连接处的内圆角应 较 大 （半径约为突缘的厚度）， 以免产生锻造裂纹。 由于前轴的中部下 沉， 当汽车紧急制动时， 因制动力产生的 扭矩，前轴外湍的拳部为最大： M 制 = P 制最大 × r 滚 前轴 中间 逐 渐减 小， 到钢板弹簧座外侧 为最小； M 制 = P 制 最大 × ( r 滚 - y ) 式中 y 为前轴的中部下沉量。 但弯 曲力矩 M 弯 是 从 拳 部向钢 板 弹簧外侧 逐 渐增加 的， 所 以 这 一 段 前轴的 工 字形断面， 辐板逐渐加 厚， 断 面的高度和宽度逐 渐缩小， 到拳部处形成圆形 、 卵形或长方形断面， 拳 部 断 面尺 寸亦可 按静载荷 进行初选。 钢板 弹簧座设在前轴 的上 突缘上 ， 此处 工 字形断面要适 当的加 宽加 厚 ， 弹簧座的上 平面应 高于前轴 上 平面1 . 5 ～ 3 毫米。 座上钻 4 个安装骑马螺栓的通孔 。 座中心 钻 1 个安放钢板弹簧中 心 螺栓的 不 通 孔 。 孔 距 按钢板 弹簧尺寸确定 ， 弹簧应 的 下面座铣 出平面作为 弹簧垫 圈座（图4）。 此外， 在前轴拳部还设有转向节转向限位凸 块 和 固定主销钉 孔。 （二） 转向 节 、 主 销及 轮毂 转向节是用 来支承前轮毂， 并使前轮毂相对主 销作转向运动的零件。 转向节夹 必 与前 轴 拳 部 之 ^ 闻， 通 过止 推轴承或减磨垫 圈承受汽车前轴 上 的 重 图 4 钢板弹簧座 量 （图 5 ）。 转向节的指轴 一 般用 两 个 圆锥滚 柱轴 承 （载重 汽 车） 或两个单列向 心 滚珠轴承 （有些 小 客车） 支持轮毂 （图 6 ）， 为了减小转向系统中零件的应力， 希望尽可能减小转臂， 故常使车 轮中心 线尽 可能接近主销中 心 线， 即使车轮中心 线 距离内侧大轴承较近。 为 保 证 汽 车 行 驶安 全 ， 转 向 节指轴 直 径应 按侧 滑载荷校核强度 。 同 时， 为避 免应力集中， 指轴根部的 圆角半径应较大 ， 并应光滑过渡 ， 无棱角或刀 痕。 因轴承内圈外圆角半径较小， 故 内轴承内侵lj 均有 一 隔 圈 ， 隔 圈 厚度 与内倒角应使指轴根部圆角得到 可 靠 保护 。 在 隔 圈 内侧 用 唇 式橡胶或毛 毡油 封 防 止黄油 渗 入制动 鼓内。 一 般 还没 有薄钢 片冲压 的挡 油圈 。 有时在制 动 底板 上 开 有 一 孔， 让 渗出的 滑油排出车外。 小 轴 承外侧， 指轴直 径缩小 ， 有细 牙螺纹 和 键槽 。 轴 承 锁紧装置 有各 种结 构 型式， 常用 的 有； 内螺母 用 锁片 固 定I 外 端蝶形 螺帽用 开 口 销 固 定 。 转向节夹 叉 内装 用 的主销 衬套 一 般采用 滑动轴 承（铸铜 或 铜 带卷制）， 主销端盖或转向节夹 叉 侧 面装 有黄油嘴。 每个衬套的 长度 一 般为主销直径的1 . 2 5 ～ 1 . 5 倍，衬套壁 厚 一 般为2 ～ 3 毫米。 有的 小客 车 或 载 重 汽 车主销衬 套采用 滚 针代替铜套， 以减 小转向 阻 力， 延长润 滑 时间与使用 寿 命， 但成本较高，径向尺寸也较大， 如太脱拉 - 1 1 1 汽车用 双 排滚针，曼 公司 的 汽 车采用 单排滚针。 - 1 0 一 ChaoXing

超星·期刊转向节的型式图5轮毂轴承的安装图6

图 5 转向 节 的 型 式 a 图 6 轮毂轴承 的安装 - 1 1 - ChaoXing

超星·期刊主销的结构型式（图7），一般载重汽车常用实心或空心圆柱形，解放牌采用实心主销，跃进牌汽车采用空心主销。主销做成空心的目的主要是有利于润滑。圆柱形主销上要铣凹槽，与楔销配合防止主销转动。主销也有是上下直径不等，中间为锥形的（黄河牌汽车），利用锥面防止主销转动，省去凹槽和楔销，但主销孔加工比较复杂。其他汽车，如法国贝利埃汽车也采用上下不同直径的主销，下端可用滚针轴承，上端螺纹孔是为了拆装方便。主销两端一般均有端盖，防止泥污侵入，并可安装黄油嘴。转向节止推轴承的结构有4种：第1种是减磨垫圈，由钢垫片与耐磨铜垫片（含墨粉的多孔紫铜）组成。这种结构制造容易，成本低，但摩擦阻力大、转向沉重，寿命较短。第2种是滚珠轴承这种结构转向轻便。第3种是圆锥滚柱轴承，这种结构摩擦阻力小，寿命长，座圈圈压痕小，但尺寸稍大。第4种是大锥角径尚圆锥滚柱轴承，列圈压在转向节夹叉孔内，内圈与主销下端配合，d1c可省出主销下衬套。一般止推轴承均有防尖罩。输图7主销型式：承的允许载荷应比实际有效静载荷大2倍以上。另外，在转向节夹叉上，直接用螺栓和针键（度1：10）固定转向节臂，一般在下叉上用转向节臂与转向横拉杆相连，在上叉上用另一臂与转向纵拉杆相连，有时亦可将此两臂做成一体。串图8转向节臂的固定（三）前轮定位角前轮定位角是从动桥设计中的一项重要结构参数，正确选择前轮定位角对保证前轮的操纵稳定性、转向轻便性，减小轮胎磨损有直接的影响。前轮定位角包括主销内倾角、主销后倾角、前轮外倾角、前轮前束角等几个角度。1.主销内倾角：β主销中心线上端向内倾斜（图9），内倾的作用是：（1）减小车轮转动时的转臂a。使汽车在不平路面上行驶时，路面不平对转向轮的冲击振动及汽车制动时车轮上巨大的制动力，不致造成转向系统过大的应力、并减轻传给驾驶员手臂的反冲力。（2）保持车轮直线行驶的稳定性。当车轮偏离直线行驶位置时，由于主销的内倾，车轮转向会抬高车身前部，由于汽车重量的作用，车轮能自动返回到直线行驶位置，这就是转向轮的稳定效应。主销内倾角一般为5～8°，有的在10°以上。也可以用转臂a为40～60毫米来确定主销内倾角。2主销后倾角α：主销中心线上端向后倾斜（图10）.通常是在钢板弹簧座上加垫锲12

主销的结构型式 （图 7 ）， 一 般载重汽车常用实心或空心圆柱形， 解放牌采用实心主销， 跃进牌汽车采用 空心 主销。 主销做成空心 的目的主要是有利于润滑。 圆柱形主销上要铣凹槽， 与楔销配合防止主销转动 。 主销也有是上下直径不等， 中间为锥形的 （黄河牌汽车）， 利用 锥 面 防止 主销转动， 省去 凹槽和楔销， 但主销孔加 工 比较复杂。 其他汽车， 如 法国贝利埃汽车也 采用 上下 不同直径的主销， 下端可用 滚针轴承， 上端螺纹 孔是为了拆装方便。 主销两端 一 般 均有端盖， 防止泥 污 侵入， 并 可安装黄油嘴。 b C d 图 7 主销型 式 转向节止 推轴 承的结构有 4 种： 第 1 种是减 磨垫 圈， 由钢垫 片与耐磨铜垫 片（含墨 粉 的多 孔 紫 铜） 组 成。 这 种结构 制 造容易， 成本低， 但摩擦 阻力大 、 转向沉重 ， 寿命较短。 第 2 种是滚 珠轴 承 这种结构转向轻便。 第 3 种是 圆 锥滚柱轴 承， 这 种结构摩擦阻 力 小 ， 寿 命长， 座 圈 圈 压 痕 小 ， 但尺 寸稍大 。 第 4 种是大锥角径向圆锥滚柱轴 承， 外 圈压在转向节夹 叉 孔 内， 内圈与主销下端配 合， 可省出主销下衬套。 一 般止推轴 承均有防尖罩 。 轴 · 承的允许载荷应 比 实 际有效静载荷大 2 倍 以上 。 另 外 ， 在转向节夹 叉 上， 直 接 用 螺 栓 和针 键( 斜度1 : 1 0 ) 固 定 转 向节臂， 一 般在 下 叉 上 用 转 向 节臂与转 向横拉 杆相连 ， 在 上 叉 上用 另 一 臂与转向纵拉 杆相 连 ， 有时 亦 可 将 此 两 臂做 成 一 体。 固 图 8 转向节臂的固定 （三） 前轮定位 角 前轮 定位角是 从 动桥 设计中的 一 项 重要结构 参 数， 正 确选 择前 轮 定位角对 保证 前轮 的 操 纵 稳定性 、 转 向轻便性， 减小轮胎磨损有直接的影响 。 前轮定位角包括主销内倾角 、 主 销后 倏角 、 前轮外倾角 、 前轮前束角等几个角度。 1 ． 主销内倾角； B 主销中心 线上 端 向内倾斜 ( 图 9 ) ， 内倾的作 用 是： ( 1 ) 减小车轮转动时的转臂 a 。 使汽车在 不平路面 上行驶时， 路面 不平对转向轮的冲 击振 动及 汽 车制 动 时 车轮 上 巨大 的制 动 力 ， 不 致造 成转向 系统 过大 的应 力， 并 减 轻传 给驾驶 员手臂 的 反冲 力 。 ( 2 ) 保持车轮直线行驶的稳定 性 。 当车 轮偏离直 线行驶位置 时， 由于 主 销 的内倾， 车 轮 转向 会 抬高 车 身 前 部， 由 于 汽 车 重 量 的作 用， 车 轮 能自 动 返 回 到直 线行 驶 位 置， 这 就 是 转 向 轮 的 稳定效 应 。 主 销内倾 角 一 般 为0 - 8 。 ， 有的在1 0 。 以 上 。 也 可 以 用 转 臂 a 为4 0 ～ 6 0 毫 米来 确 定 主 销 内倾角 。 2 ． 主销后倾角 a : 主 销 中 心 线 上 端 向后倾 斜 ( 图1 0. ) ． 通 常 是 在钢板 弹簧座 上 加 垫 楔 - 1 2 一 一 替 霄 U 1 ChaoXing

超星·期刊形块或直接制出安装角度。此时主销中心线与地的交点落在车轮中心铅垂线的前方。主销后倾的作用是：对转向轮造成稳定力矩。当车轮偏离直线行驶位置或转向时，由于路面的横向反作用力Y相对主销中心线形成迫使车轮自动回正的稳定力矩Yb后。同时由于轮胎的横向弹性，轮胎接触地面的痕迹相对于车轮平面转过一个横向偏出角8，使得接触痕迹后部变形比前部变形大些，在痕迹上横向反作用力的不均勾分布使横向反作用力的L力Y向后移动了一个距离b偏，这也是稳定力矩的一部分。两者加在一起为Y（b后+b偏）=Yb。这个稳定力矩除决定于主销后倾角以外，还取决于分到转向轮上的汽车离心力和轮胎的横向弹性。图9主销内颌角但是，由于主销后倾的稳定作用反过来也增加了转向所需的操纵力，且主销后倾过大可V行驶方向图10主销后倾角图11轮胎横向偏出的稳定效应能引起前轮摆振。因此主销后倾角也不能太大，一般在1～3°以内。特别是小客车采用低压轮胎，弹性较大，轮胎横向弹性产生了足够大的稳定力矩，主销后倾角常做成0°，其至采用负角。3.前轮外倾角：当前轮处于正向前方的位置时，转向节指轴由水平线向下倾斜，即车轮由垂直地面位置向外侧倾斜（图12)。外倾的作用主要是使前轴及悬架系统中的变形和转向节各轴承磨损后所增加的间隙，不致引起车轮向相反方向倾斜。其次，外倾可产生把轮毂紧靠在指轴上的轴向力，并在不增加主销内倾的情况下减少转臂。一般载重汽车的前轮外倾角为1°。前轮外倾以后，轮胎与地面接触处的作用力发生变化，产生了一些附加力和附加力矩：-13-

形 块或直接制 出安装角度。 此时主销中心 线与 地 的 交点落在车轮中心 铅垂 线 的前方。 主销后 倾的作用 是： 对转向轮造成稳定力矩。 当车轮 偏离直线行 驶位置或转向时， 由于路面的横向 反作用力 Y 相对主销中心 线形成迫使车轮自动 回正的稳定力 矩 Y b 后 。 同时由于轮胎 的横 向 弹性， 轮 胎接触 地面的痕 迹相对 于车轮平面转 过 一 个横向偏 出角 6 ， 使得接触痕迹后部变形 比前部变形大些， 在痕迹上横向反作用力的不 均匀分布使横向反作用力 的 L 力 Y 向后移动了 一 个距离 b 偏 ， 这也是稳定力矩的 一 部分 。 两 者加 在 一 起为 Y （b 后 + b 俯） = Y b 。 这 个稳定 力矩 除决定于主销后倾角以外， 还 取 决 于 分 到转向轮上的汽车离心 力 和 轮 胎 的 横 向 弹 性 。 图 9 主销内倾角 但是， 由于主销后倾的稳定作用 反过来也增加了 转向所需的操纵力， 且主销后倾过大可 图1 0 主销 后 倾角 图1 1 轮胎横向偏出 的稳定效应 能引起前轮摆振 。 因此 主销后倾角也不 能太大， 一 般在1 — 3 0 以内。 特别是小客车采用 低 压 轮 胎， 弹性较大， 轮 胎 横向弹性产生 了 足 够大的 稳定力 矩， 主销后倾角常做成0 0 ， 甚 至 采 用 负角 。 3 ． 前轮外倾角 丫 ： 当前轮处于正 向前方的位置时， 转向节指轴由 水 平线 向 下 倾 斜， 即车轮 由 垂 直 地 面位 置 向 外 侧 倾 斜 （图1 2）。 外倾 的作 用 主 要 是 使前轴 及 悬 架 系统 中的 变 形 和 转向节各轴 承磨 损后所 增加 的间隙， 不致引起车轮向相反方向倾斜。 其 次， 外倾可 产 生 把 轮 毂紧靠在指轴 上 的轴 向力 ， 并在 不增加 主销内倾的情 况 下减少 转臂。 一 般载 重汽 车的前轮 外 倾 角为1 。 。 前轮 外倾 以后， 轮 胎 与地面 接触 处的作 用力 发生 变化， 产生 了 一 些 附加力 和附加力 矩： - 1 3 — ChaoXing

超星·期刊（1）切向反作用力的变化及其附加力y矩由于前轮外倾，轮胎内侧滚动半径不同，当车轮沿直线行驶时，滚动半径较大的内侧相M对于外侧产生滑转，或者说滚动半径较小的外侧相对于内侧产生滑移，形成由内侧驱动外侧的情形，因而与行驶方向相反的切向反作用力（滚动阻力）在内侧减小，而在外侧测增加，产生附加力X附，并由于X附偏离车轮中心，2形成附加力矩M附。（2）横向反作用力及其附加力矩xT外倾的前轮趋向于沿圆孤运动，其圆心即X为车轮中心线与地面的交点。但实际上，车轮被迫沿直线运动，由此产生横向变形与横向反图12前轮外倾角及其附加力作用力Y附，向着车轮倾斜的方向。Y附在接触面上的不均勾分布还产生附加力矩M附。这些附加力和附加力矩不仅增加滚动阻力，也增加轮胎磨损，因此，现在汽车前轮外倾角是逐渐减小的。为了在一定程度上补偿前轮外倾造成的影响，前轮必须在水平平面内具有一定的前束。4.前束：由于前束，使前轮沿直线滚动时的横向偏出角8，即等于前束角，产生附加横向反作用力Y束和附加束和附加力矩M束。此横向反作用Y束的方向与前轮外倾产生的横向反作用力方向相反，可以在一定程度上抵消。图13即为当外倾角保持不变，前束由零逐渐增大时，横向力，又向相反方向增大。故相对于某一外倾角，都有一个相应的最利的前束，一般前束约为外倾角的15～20%。由于考虑转向杆系内的间隙和弹性，常使前束略大于抵消外倾的数值。前束过大前束适当前束为零MYB_B"=8外倾和前束横向附加力的抵消情况图13前轮前束的附加力，外倾和前束横向附加力的抵消情况虽然外倾与前束的影响可以互相抵消一部分，但附加力和力矩不能完全抵消，故两者在- 14 -

y ( 1 ) 切 向反作用 力的变化 及 其 附 加力 矩 由于前轮外倾， 轮胎内侧滚动半径不同， 当车 轮沿 直线行驶时， 滚动半径较大的内侧相 对于外侧产生滑转， 或者说滚动半径较小的外 侧相对于内侧产生滑移， 形成由内侧驱动外侧 的情形， 因而与行驶方向相反的切向反作用力 （滚动阻力） 在内侧减小， 而在外侧则增加， 产 生 附加 力 X 附 ， 并由于 X 附 偏离车轮中 心， 形成附加力 矩 M 附 。 ( 2 ) 横向 反作用 力 及 其 附加力 矩 外倾的前轮趋向于沿圆弧 运动， 其圆 心 即 为车轮中心 线 与地面的交点。 但实际上， 车轮 图1 2 前轮外倾角及 其 附加力 被迫沿直线 运动， 由此产生横向变形与横向反 作 用力 Y 附 ， 向着车轮倾 斜的方向 。 Y 附 在接触面 上的 不均匀分布还产生 附加 力 矩 M ' 附 。 这些 附加力 和附加力 矩 不仅增加滚动阻力， 也增加 轮胎磨损， 因此， 现在汽车前轮外倾 角 是 逐 渐 减 小 的 。 为 了在 一 定 程度 上 补 偿 前轮外倾造 成的 影响， 前 轮 必 须在 水 平 平 面 内 具 有 一 定的前束 。 4 ． 前 束： 由于前束， 使前轮 沿 直线 滚动时的横向偏出角 6 ， 即等于前束角， 产生附加 横 向 反作用力 Y 束 和附加 束和附加力 矩 M 束 。 此横向反作用 Y 束 的方向与前轮外倾产生的横向 反作用力 方向 相反， 可 以在 一 定 程度上 抵消 。 图1 3 即为当外倾角保持 不变， 前束由零逐 渐增大 时， 横 向力 ， 又 向 相反方向增 大 。 故 相对 于某 一 外倾角， 都 有 一 个相应 的 最利 的前束， 一 般 前束约 为 外倾角的1 5 ～ 2 0 % 。 由 于考虑转向杆系内的间隙和弹性， 常使前束略大干抵消外倾 的数值。 前束过大 外倾和前束横 的抵消情况 图1 3 前 轮 前 束 的 附 加 力， 外 倾 和 前 柬 横 向 附 加 力 的 抵消情况 虽 然 外倾 与前 束 的 影响可 以 互 相抵消 一 部分 ． 但附加 力 和力 矩 不 能完全 抵消， 故 两 者在 一 1 4 - 妒 r 觫 为 象、 彳 目 国 冒 y ChaoXing

超星·期刊设计中均日趋减少角度。前轮前束常用在车轮半径高度上、轮辆边缘处，前、后轮距之差（毫米）表示。一般载重汽车为1.5～3毫米，亦有较大者，如解放牌汽车前束为8～12毫米。越野汽车为2～5毫米。前束值可用改变横拉杆长度来调正。三、从动桥的强度计算从动桥强度计算的目的是要确定从动桥的主要零件的适宜尺寸，即要满足强度要求和使用寿命要求，又要使部件重量尽可能减轻。下面介绍前轴、转向节、主销及衬套等主要零件的强度计算方法。（一）前轴强度计算1.前轴上作用力的确定BK1Y图14前轴上的作用力对于从动桥在使用中的受力情况（图14)，一般是按下列三种最严重的情况来考虑的：（1）紧急制动时：紧急制动是从动桥最严重的工况之一。此时，前轴的垂直载荷增大，水平弯曲力矩达最大值，同时还存在巨大的制动扭转力矩。前轴垂直载荷增大的比例称为重量转移系数，以m制前表示。gh,+1m制前b。式中车轮与道路的附着系数，取0.7h.—汽车重心的高度b。一汽车重心到后轴中心线的距离此时，前轴的垂直载荷为2×Z前=m制前×G前，每侧前轮的垂直载荷Z前=m制前×2G前。G前—汽车静止时前轴的载荷。15

设 计中均 日 趋减少角度。 前轮前束常用在车轮半径高度上 、 轮辋边缘处， 前、 后 轮 距 之 差 （毫米） 表示。 一 般载重汽车为1 . 5 ～ 3 毫米， 亦有较大者， 如解放牌汽车前束为8 ～ 1 2 毫米。 越 野汽车为2 ～ 5 毫米 。 前束值可 用 改变横拉杆长度来调 正 。 三 、 从动桥的强度计算 从动桥强度计算的目的是要确定 从动桥的主要零件的 适宜尺寸， 即要满 足强 度要求和使 用 寿命要求， 又要使部件重量尽可能减轻。 下面介绍前轴 、 转向节、 主销及衬套等主要零件 的强 度计 算方 法 。 （ 一 ） 前轴 强度计算 1 ． 前轴上作用力的确定 图1 4 前轴 上的作用力 对于从动桥在使用 中的受力 情况 （图1 4 ）， 一 般是按下列 三 种最严重的情况来考虑的： ( 1 ) 紧急制 动 时： 紧急制 动是 从 动桥 最严 重 的 工 况 之 一 。 此 时， 前轴 的 垂 直 载 荷 增 大， 水平弯曲力 矩 达最大值， 同 时还存在巨大的制动 扭转力 矩 。 前轴垂 直载荷增大的 比例称 为重量转移系数， 以 m 制前表 示 。 一 叩 } + ， m 制 前 I 式 中 ( - 车轮与道 路的附着系数， 取0 * 7 h 。 — — 汽 车 重 心 的 高度 b 。 — — 汽车 重 心 到后 轴 中 心 线 的 距离 此 时， 前 轴的 垂 直 载荷为 2 x Z 前 = m 制 前 × G 前， 每侧 前 轮的 垂 直 载 荷 z 前 = 2 m 制 前 × G 前 。 G 前 — — 汽 车静止 时前轴的载荷 。 - 1 5 — ChaoXing