转向前桥-横拉杆臂设计-基础计算内容-20200307

转向前桥-横拉杆设计-基础计算内容
-20200307零件的设计的前提的是要知道载荷和约束条件。
约束:横拉杆臂与转向节和横拉杆总成连接。
载荷:汽车转向、制动、侧滑时,轮胎对地面的作用力传递到横拉杆臂上。
关于载荷的确定:
1,汽车原地转向阻力矩,可以由经验公式初步确定。
2,行车中的转向力矩,会大大小于原地转向力矩。因此值和很多因素有关,对车桥厂来说确认较困难。所以设计时只考虑原地转向阻力矩的情况。
3,紧急制动时,因为有主销偏置距,所以地面会传递过来一个力矩。
4,侧滑时,因为车桥在底盘布置中,前转向桥会有一个后倾角,一般在3°以内,此时会产生一个后倾拖距。(后倾起到高速行驶时车轮自动回正的作用,车速越高,回正效果越好。因第2条描述判断,其力矩值应该也是小于原地转向阻力矩的。)又因后倾角一般都是小于主销内倾角的,所以侧滑产生的力矩应该是小于紧急制动产生的力矩值。所以设计横拉杆臂时可以不计算此值。
5,若整车厂提供有方向机的最大扭矩和相关的臂比和布置信息,也可以则算出一个力矩。
横拉杆臂的承载能力要大于上述计算出的最大力矩值。
法规中没有专门对横拉杆臂台架实验要求。但有横拉杆总成的试验(QCT 648-2015 汽车转向拉杆总成性能要求及台架试验方法),要求加载满载轴荷的1/3,横拉杆总成寿命超过100万次。
我们在设计横拉杆臂时,需要结合以前的成熟产品的载荷系数(扭矩值)。按经验载荷系数设计的产品都是可以直接满足设计需求的。
但做一些基础的计算也是有必要的,可以起到设计参考的价值。基础计算包括汽车原地转向阻力矩和紧急制动时产生的弯矩值。还应该考虑转向梯形机构运转时产生的作用力臂的变化(力臂越小,作用的力值越大)。
因本人手上没有整车方面的信息(方向机相关),所以没有计算上述第5条值。但是一般满足上述1和3条的载荷要求,就可以满足方向机的作用。因为假设方向机载荷再大的话轮胎就打滑了。
汽车原地转向阻力矩。目前的计算方法有:原苏联的半经验公式(见《汽车工程手册》)、雷索夫推荐公式和塔布莱克推荐公式(见《工程机械底盘构造与设计》)。
紧急制动时产生的弯矩值。计算方法参考《车桥设计》。
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假设按某一6.5T前桥。
1,按QCT 648,假设横拉杆球销中心距工字梁前后距离为219mm。
则试验加载载荷为21233N
2,计算原地转向阻力矩:
A,雷索夫推荐公式:
B, 塔布莱克推荐公式:
M r0=G 1(fe +μρ2)1
η
ρ2=0.5√r 02
−r s 2
M z =ξG 1√e 2+K 2
K =√B 2/8
小结:
几种计算初步得到的横拉杆臂的载荷如下:
大值,就横拉杆总成而言具有可验证性。但是当有些桥型采用较长臂长时(例如某些客车型前桥)不能按此载荷设计横拉杆臂(否则设计的臂强度太富余),此时考虑转向阻力矩进行设计更合理点。智能水刀
涂布刮刀◆ 紧急制动计算的载荷小于原地转向阻力矩计算的值,在设计横拉杆臂时可以不考虑,仅做设计判断参考。
◆ 塔布莱克推荐公式计算的结果值较大,可以初步选定按此值进行横拉杆臂的设计。
微孔抛光镜面加工◆ 需要结合市场上已经成熟的产品,结合试验结果和试验目标寿命值折算合适的取值。同时需要结合产品的目标车型的使用工况,适当叠加一些载荷系数。如经常在坏路、工地工
4,同时我们还需要结合梯形机构的计算结果进行综合判断。
根据车辆的最大内外转角,到其最小的等价臂长。在做有限元分析时,建议在0°、中间值角度、最大转角状态,3种情况分析横拉杆臂的应力情况。此时同时可以验证横拉杆
臂的锁紧件的强度和预紧力矩/预紧力是否满足设计使用需求。
将这3种情况的有限元分析的应力值分布情况,根据不同桥型,不同梯形的横拉杆臂,做出总结汇总,以形成自己的设计分析参考规范。
梯形的校核按照阿克曼原理进行计算校核。下表为某一梯形的结果。其中包含了最小传动角值(推荐>30°),按这个最小传动角可以推算出最小等价臂长。
总结:
通过上面的综合判断,可以定义出一个基准的横拉杆臂所受的力矩值(可折算载荷值)作为横拉杆臂的试验载荷值,当桥型定义市场为坏路况和有超载的情况较多时。可以根据需要叠加一定的载荷。
当根据确定的载荷,实际台架测量出寿命时,若觉得试验时间太长,也可以适当增加载荷来减少测试时间。然后用这2组试验值,来折算出寿命公式。最终到一个合适的试验载荷和目标寿命,以减少能源消耗。(注意保证寿命值在高周疲劳CD阶段。)
寿命折算参考公式见下面:
寿命折算公式如下:
试验应力:σrN;
脚标r代表该变应力的应力比(最小实验应力/最大实验应力);
脚标N代表相应的应力循环次数;
防辐射内裤>abs141.avi
m是材料常数
C表示某一常数
注:因个人经验和认知有限,不排除有考虑不周的情况,仅供参考。

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