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2 转向系及前轴的结构设计
本设计为HHSTU1050型货车转向系及前轴设计，为非断开式转向从动桥（图 2-1）。
图 2-1 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-前轴
2.1 技术要求
驱动型式：4╳2；
驾驶室：平头，单排；
整车外形尺寸：6955╳2090╳ 2340；
满载总质量：5495 kg；
额定最大装载质量：2340 kg；
轴距：3800 mm；
轮距（前/后）：1569/1530 mm；
最小离地间隙：≥260 mm；
最高车速：≤115km/h；
最大爬坡度：≥28%；
驻车坡度：≥20%；
2.2 组成转向系的组成
非断开式转向从动桥是由许多部件组成的，其中包括前轴、转向节、转向节推力轴承、 转向横拉杆、注销上下轴承、转向主销、轮毂轴承、转向梯形臂等。
1）前轴
本次设计要设计的转向系是非断开式转向从动桥，如图 2-1 所示。前轴在制造时使用 的材料是中碳钢或者是中碳合金钢，制造方法是模锻法，在前轴的两端，每端都有被用作 安装主销的前轴拳部，其形状是加粗的并且外形像拳形。有时为了增强前轴的抗弯强度， 前轴的中间很长的一段的断面会采用工字形断面，并且这一段和前轴两侧部位相比，此处 会比前轴两侧低一定的高度，这种方法会使发动机的高度降低，还会使得传动轴的万向节 部位的夹角减小以及传动系的安装位置降低。为了增强前轴的抗扭强度，前轴的两端与前 梁的拳部相互连接的部分的断面为方形，前轴的中间一部分和前轴拳之间的过渡部分向下 弯曲，此处的断面形状是工字形和方形过渡的形状。在前轴的中间部分的两侧的加宽支承 面还要被锻造出来，其作用是支承钢板弹簧支座。
2）转向节 转向节是整体式结构，通常会使用中碳合金钢作为材料，采用模锻的方法来制造。但是也有采用组焊式结构的，使用这种结构的通常是转向节过大的某些大型货车。
3）主销
主销的结构有很多种，如图 2-2 所示，在这几种结构中最常用的有两种，分别是（a） 和（b）中的结构。
图 2-2 主销的结构型式
（a）圆柱实心型；（b）圆柱空心型；（c）上、下端为直径不等的圆柱， 中间为椎体的主销；（d）下部圆柱比上部细的主销
4）转向节臂、转向梯形臂 这两种部件在制造时使用的材料是中碳钢或者中碳合金钢(比如 40、35Cr、40CrNi 钢等材料)，制造的方法是模锻法。在多数情况下，它们的截面是椭圆形的，该截面的尺寸是 随着它们的长度变化而变化的，这样可以就做到使用尽可能少的材料，尽可能多的增强它 们的强度和刚度。
5）转向横拉杆
转向横拉杆在制造时应该用无缝钢管，这种钢管使用的材料是 20 钢，30 钢或 35 钢等， 并且有着质量小，刚性好等优点。转向横拉杆的两端是球形铰接，他们都是单独的组件， 在把它们组装好之后，要把横拉杆的两侧端部旋到该组件客体的螺纹上，这样做会使得横 拉杆的长度可以通过旋转螺纹来调节，方便对前束进行调节。使用低碳合金钢（如 12CrNi3A，20CrNi，20CrMnTi）作为材料制作的球形铰接的球销与衬垫,它们的工作表面 要经淬火处理，淬火方式采用渗碳淬火，其中渗碳层的深度大约是 1.5～3.0mm，此时的表 面硬度大约为 56～63HRC。球销在制造时可以使用 40 或 45 中碳钢作为材料，在淬火时可 以采用的技术是高频淬火，球销的过渡圆角在制造时采用的工艺是滚压工艺，球形铰接的 壳体在制造时使用的材料是 35 钢或 40 钢。为了提高球头的耐磨性与衬垫的工作表面的耐 磨性，可以采用的方法有：采用特殊工艺提高耐磨性，比如离子金属喷镀工艺；在制作衬 垫的时候选用的材料耐磨性要更好。在制造衬垫的时候，如果在其制造过程中加入一些东西（比如说尼龙－二硫化钼），那么这种衬垫在使用时可以不用考虑润滑。 6）转向节推力轴承 转向节推力轴承的作用是承受货车本身对货车的前轴的作用力。在货车行驶时，为了减小货车转向时的摩擦力，使货车转向时更加轻松，可以选用的轴承种类可以为滚动轴承。 当然，我们也可以是用青铜制作的止推垫片。
7）主销上、下轴承 因为主销上、下轴承在使用时会受到很大的径向力，所以在这里使用的轴承通常为滑动轴承，有时也可能会选用滚针轴承作为主销上、下轴承。相比于滑动轴承，使用滚针轴 承的优点有传动效率高，在货车转向时货车受到阻力减小，并且他还有着更长的使用寿命。
8）轮毂轴承 轮毂轴承通常会采用一对单列圆锥滚子轴承，相对于其它种类的轴承，这种类型的轴承会有较大的刚度，并且能够承受住很大的负荷。在轿车中因轮毂轴承所受到的负荷较小， 一般情况下，其前轮毂轴承也会用一对单列向心球轴承或用一个双列向心球轴承，这是因 为球轴承一般都会有较高效率，能够使货车滑行更长的距离。当然，轿车也会有用一个双 列圆锥滚子轴承作为轮毂轴承的。
9）左、右轮胎螺栓 货车左、右车轮的轮胎螺栓的螺纹旋转方向在多数情况下都是向右旋，但是为了不让螺纹在使用时出现松动，有些货车的左侧轮胎螺栓的螺纹采用左旋、右侧轮胎螺栓的螺纹 采用右旋。
目 录
1 绪 论 3
1.1 选题背景及意义 3
1.2 研究现状 4
1.3 转向系概述 4
1.3.1 转向系的定义 4
1.3.2 转向系的安装形式 4
2 转向系及前轴的结构设计 6
2.1 技术要求 6
2.2 组成转向系的组成 7
2.3 转向系结构及其影响因素 9
3 转向系主要零件尺寸 12
4 非断开式转向从动桥前轴应力计算 14
4.1 前轴在制动工况下的应力计算 14
4.2 前轴在侧滑工况下的应力计算 15
5 转向节的应力计算 17
5.1 转向节在制动工况下应力计算 17
5.2 转向节在侧滑工况下应力计算 18
6 主销与转向节衬套的应力计算 19
6.1 主销与转向节衬套在制动工况下的应力计算 19
6.2 主销与转向节衬套在侧滑工况下的应力计算 20
7 推力轴承和止推垫片的计算 22
7.1 推力轴承的计算 22
7.2 转向节止推垫片的计算 22
8 转向系定位参数 24
8.1 主销后倾角 24
8.2 主销内倾角 26
8.3 前轮外倾角 27
8.4 前轮前束 27
结 论 28
参考文献 29
致 谢 30
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