轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向垂臂、球頭銷強(qiáng)度校核

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1、關(guān)于轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向垂臂、球頭銷強(qiáng)度校核規(guī)范（設(shè)計參考）一、轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計總體要求轉(zhuǎn)向垂臂、轉(zhuǎn)向節(jié)臂和梯形臂由中碳鋼或中碳合金鋼如35Cr、40、40Cr和40CrNi用模鍛加工制成。多采用沿其長度變化尺寸的橢圓形或矩形截面以合理地利用材料和提高其強(qiáng)度與剛度。轉(zhuǎn)向垂臂與轉(zhuǎn)向垂臂軸用漸開線花鍵聯(lián)接，且花鍵軸與花鍵孔具有一定的錐度以得到無隙配合，裝配時花鍵軸與孔應(yīng)按標(biāo)記對中以保證轉(zhuǎn)向垂臂的正確安裝位置。轉(zhuǎn)向垂臂的長度與轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的布置及傳動比等因素有關(guān)，一般在初選時對小型汽車可取100～150mm；中型汽車可取150～200

2、mm；大型汽車可取300～400mm。轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的桿件應(yīng)選用剛性好、質(zhì)量小的20、30或35號鋼（低碳鋼）的無縫鋼管制造，其沿長度方向的外形可根據(jù)總布置的需要確定。轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的各元件間采用球形鉸接。球形鉸接的主要特點(diǎn)是能夠消除由于鉸接處的表面磨損而產(chǎn)生的間隙，也能滿足兩鉸接件間復(fù)雜的相對運(yùn)動。在現(xiàn)代球形鉸接的結(jié)構(gòu)中均是用彈簧將球頭與襯墊壓緊。橫拉桿左右邊桿外端的球形鉸接應(yīng)作為單獨(dú)組件，組裝好后以其殼體上的螺紋旋到桿的端部，以使桿長可調(diào)以便用于調(diào)節(jié)前束。球頭與襯墊需潤滑，并應(yīng)采用有效結(jié)構(gòu)措施保持住潤滑材料及防止灰塵污物進(jìn)入

3、。球銷與襯墊均采用低碳合金鋼如12CrNi3A、18MnTi或40Cr制造，工作表面經(jīng)（高頻常用）滲碳（慢時間長）淬火處理，滲碳層深1.5—3.0mm，表面硬度HRC56—63，允許采用中碳鋼40或45制造并經(jīng)高頻淬火處理，球銷的過渡圓角處則用滾壓工藝增強(qiáng)。球形鉸接的殼體則用鋼35或40制造。為了提高球頭和襯墊工作表面的耐磨性，可采用等離子或氣體等離子金屬噴鍍工藝。二、轉(zhuǎn)向縱拉桿、轉(zhuǎn)向垂臂、球頭銷校核規(guī)范（一）縱拉桿校核規(guī)范縱拉桿應(yīng)有較小的質(zhì)量和足夠的剛度。縱拉桿的形狀應(yīng)符合布置要求，有時不得不做成彎的，這就減小了縱向剛度。

4、拉桿用20、30或40鋼無縫鋼管制成。1、縱拉桿為直桿，可按壓桿穩(wěn)定校核，計算其受壓時的縱向彎曲穩(wěn)定性。根據(jù)《材料力學(xué)》中有關(guān)壓桿穩(wěn)定性計算公式進(jìn)行驗(yàn)算,如下所示。2?EJn?―――――（1）2Fl式中n——桿的剛度儲備系數(shù)，即安全系數(shù)。一般取1.5~2.5F——桿承受的軸向力5E——彈性模量，E=210?MPal——桿長，按桿兩端球鉸中心間的距離計J——斷面慣性矩2、縱拉桿為彎桿，則應(yīng)計算彎曲應(yīng)力和拉壓應(yīng)力，合成后校核強(qiáng)度。（1）按原地轉(zhuǎn)向阻力矩計算按哥夫（Gough）經(jīng)驗(yàn)公式：第1頁共20頁3fG1M?―――――（2）r

5、3p式中f——輪胎和路面間的滑動摩擦系數(shù)G——前軸負(fù)荷1p——輪胎氣壓MPa①前輪處于中間直行位置a、從阻力矩算出縱拉桿球頭連線的軸向力：按圖紙布置，求出此連線至主銷的垂距，除阻力矩則為軸向力；b、求出軸向力（即球頭連線）至拉桿折彎處的最大垂距（力臂）；c、軸向力?力臂則為危險斷面彎矩（內(nèi)力）；d、求斷面系數(shù)和斷面積；彎矩軸向力e、求彎曲應(yīng)力（?）和拉壓應(yīng)力（?），兩者之和則為合斷面系數(shù)斷面積成拉壓應(yīng)力（按應(yīng)力方向求代數(shù)和）；?sf、求安全系數(shù)，n=，汽車?yán)碚撏扑]的安全系數(shù)值1.7~2.4，這種工況取s?合上限2.4。②前輪

6、處于最大轉(zhuǎn)角極限位置（方法同①，數(shù)值變大）a、從阻力矩算出球頭連線軸向力，垂距變小，軸向力變大；b、求出彎曲力臂，與①相同；c、求出危險斷面彎矩，比①增大；d、求斷面系數(shù)和斷面積；e、求彎曲應(yīng)力和拉壓應(yīng)力，合成（數(shù)據(jù)比①增大），注意力的方向；f、求安全系數(shù)，這種工況取下限1.7。（2）按油泵卸荷油壓或轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷油壓計算a、設(shè)定前軸轉(zhuǎn)向節(jié)已被螺栓限位（相當(dāng)于輪被卡?。?，而轉(zhuǎn)向機(jī)還未限位。轉(zhuǎn)向機(jī)輸出扭矩按油泵最大卸荷壓力或轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷壓力兩者之中卸荷油壓最小值計算；b、限位的極限位置，從圖紙求出縱拉桿與垂臂的夾角，找到縱拉桿球頭連

7、線相對轉(zhuǎn)向機(jī)輸出軸的垂距；c、此垂距除輸出扭矩則是軸向力；d、求出軸向力（球頭連線）至折彎處垂距（力臂），兩者相乘則為彎曲力矩；e、按上述辦法求到合成應(yīng)力和安全系數(shù)，n可取下限（1.7），甚至更小，但s必須大于1.2；f、若轉(zhuǎn)向節(jié)沒有被限位之前，或車輪沒有被外力卡住，轉(zhuǎn)向機(jī)已達(dá)到極限位置，轉(zhuǎn)向機(jī)輸出軸（垂臂軸）已被限位，不管是油壓卸荷或是機(jī)械式擋住，垂臂已不可能將轉(zhuǎn)向力傳給縱拉桿，這時縱拉桿受力并不大，不必校核。所以油泵或轉(zhuǎn)向機(jī)卸荷的作用取決于它是在轉(zhuǎn)向節(jié)被限位之后（指轉(zhuǎn)向機(jī)第2頁共20頁油壓卸荷是以行程控制），以及中途車輪

8、被強(qiáng)制卡住的工況（此工況很罕見）?！铮ǘ┺D(zhuǎn)向垂臂校核規(guī)范轉(zhuǎn)向垂臂用模鍛制成，斷面為橢圓形或矩形。為了實(shí)現(xiàn)無間隙配合，垂臂與垂臂軸用漸開線花鍵連接的居多。為保證垂臂能正確安裝到垂臂軸上，應(yīng)在它們的側(cè)面做安裝記號。在球頭銷上作用的力F，對轉(zhuǎn)向垂臂構(gòu)成彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩的聯(lián)合作用。危險斷面在垂臂根