转向前桥横拉杆臂设计基础计算内容20200307.docx

转向前桥-横拉杆臂设计-基础计算内容

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（QCT648-2015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》。

假设按某一6.5T前桥。

1，按QCT648，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：

????0

=??1

1

(????+????2)??

??2=0.5√??2???2

0 ??

桥荷

GAWR

Kg

6500

单侧轮端载荷

G1

N

31850

主销偏置距

e

mm

77

转向传动机构效率

η

0.9

一般取0.9

地面与轮胎间的滑动系数

μ

0.7

推荐取0.7

一般路面上

轮胎的滚动摩擦系数

f 0.02

取0.01-0.0

轮胎自由半径

经验公式

r0 mm 533

Nmm

1904158

转向阻力矩

Mr0

Nm

1904

整桥转向阻力矩

M

Nm

3808

横拉杆球销中心与工字梁

mm 219

前后距离

转向节臂受到的载荷

N

17390

2rs=0.96*r0轮胎静力半径当量半径

2

rs=0.96*r0

轮胎静力半径

当量半径

rs

ρ2

mm

mm

512

74.67

????=????1√??2+??2

前后距离??=√??2/8

前后距离

桥荷

GAWR

Kg

6500

单侧轮端载荷

G1

N

31850

轮胎与地面的摩擦阻力系

μ 0.7

数

轮胎宽度

B

mm

315

当量半径

K

mm

111.4

主销偏置距

e

mm

77

综合摩擦阻力系数

ξ

0.74

Nmm

3191153

转向阻力矩

Mz

Nm

3191

整桥转向阻力矩

M

Nm

6382

横拉杆球销中心与工字梁

mm

219

转向节臂受到的载荷

转向节臂受到的载荷

N

29143

3，直线行驶-紧急制动时车轮对横拉杆的作用力矩：

桥荷

质心转移系数

GAWR

m’

Kg

6500

1.7

一般范围在1.4-1.7之间。也可按具体车

型参数计算。

单侧轮端载荷

G1

N

31850

主销偏置距

e

mm

77

轮胎与地面的摩擦阻力系

数

μ

0.7

作用力矩

Mw

Nm

2918

总作用力矩

M

Nm

5837

横拉杆球销中心与工字梁

前后距离

mm

219

转向节臂受到的载荷

N

26652

小结

：

几种计算初步得到的横拉杆臂的载荷如下：

方法 力矩Nm 横拉杆臂载荷/N

备注

QCT648

4650（折算的）

21233

雷索夫推荐公式

3808

17390

塔布莱克推荐公式

6382

29143

紧急制动时

5837

26652

来自方向机的载荷

没有数据，没算，如

果