摘 要

经过调查发现，最近几年我国校车事故发生频率颇高，而其中一些事故造成了非常严重的伤亡后果，其恶果已引起人们高度关注，并导致社会各界反响强烈，严重危害了学生的生命财产安全以及社会的和谐发展。因此对校车的安全性、承载能力等性能社会各界也提出了更加严格的要求。前桥作为校车上一个非常重要的总成件，主要是帮助校车实现转向和制动，因此具有非常重要的意义和作用。而我国因为疆土太过辽阔，地理条件也比较复杂，导致大部分校车的前桥工作环境十分恶劣，加上其所承受的负荷大部分为变化的载荷，这样容易导致零部件出现工作疲劳和破损，甚至产生断裂，这就要求我们在进行其结构设计时，必须要充分考虑这些条件保证其能满足我们的设计要求。因此针对我国现状，进行校车前桥的设计研究是非常有必要的。本文主要对前桥的功能作用、受力分析和设计计算进行初步的讨论。

关键词：校车；前桥；转向节

Abstract

By an investigation，we found that China's bus accident happened with high frequency in recent years, which some accidents caused very serious consequences. The consequences has attracted people’s attention, and leads to the community reacted strongly, seriously endangering the lives and property of students, as well as the harmonious development of the society. Therefore, the safety of the school bus, carrying capacity and other properties of the community also put forward more stringent requirements. Front axle as a very important assembly parts of the school bus, in the school bus to achieve the rotation and braking. Play the vital role. And China is a vast landscape, the geographical environment is very complex, resulting in most of the school bus front axle and the work environment is very bad, coupled with the bear load are mostly of alternating load, thus causing parts prone to fatigue damage, and even be broken. When we design the structure, we must ensure that it has enough strength, stiffness and resistance to fatigue failure. Therefore, according to the current situation of our country,doing the design of the front axle of the bus is very necessary. In this paper, I mainly discuss the function, the calculation of the front axle, analysis and design of the force.

Keywords：school bus、front axle、steering knuckle

目 录

第1章 概述 1

1.1前桥 1

1.2 校车车桥行业的国内外研究现状 1

1.2.1 前轴更加专业化，分工更明确 2

1.2.2 转向节结构的发展趋势 2

1.2.3 整个车桥行业未来的发展趋势 2

1.3 本次毕业设计的主要任务 3

第2章 前桥的组成及各部分的作用 5

2.1前桥的结构形式 5

2.1.1 前梁 5

2.1.2 主销 6

2.1.3 转向节 7

2.1.4 转向节臂 7

2.1.5转向横拉杆 8

2.1.6转向节止推轴承 8

2.1.7前轮轮毂 8

第3章 结构参数选择 10

3.1 总布置整车参数 10

3.2 前桥结构形式 10

3.3 选择前桥结构型式 11

3.4 前轮定位参数 11

3.4.1 主销后倾角 11

3.4.2 主销内倾角 12

3.4.3 前轮外倾角 12

3.4.4 前轮前束 12

第4章 前桥强度计算 14

4.1 前轴强度计算 14

4.1.1 前轴主要零件尺寸的确定 14

4.1.2 前轴载荷计算 14

4.1.3 弯矩及扭矩计算 16

4.1.4 断面系数计算 18

4.1.5 应力计算 21

4.1.6 前轴材料的许用应力 23

4.2转向节强度计算 23

4.2.1 截面系数计算 23

4.2.2 弯矩计算 23

4.2.3 应力计算 23

4.2.4 转向节的材料、许用应力及强度校核 24

4.3 主销强度计算 24

4.3.1 主销作用力计算 24

4.3.2 计算载荷 25

4.3.3 弯矩计算 27

4.3.4 应力的计算 27

4.3.5 主销材料及许用应力校核 28

第5章 总结 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 概述

1.1前桥

前桥位于汽车底盘的前部，前桥主要有两种类型：转向从动桥和转向驱动桥。前桥是汽车底盘中一个非常非常重要的总成件，它支撑着整车大部分的质量，主要由前梁承重，前轴左右两端通过主销与转向节相连，还包括有转向横拉杆以及转向节臂等零部件。前桥作为一个总成件，主要连接着悬架和车架，除了要承受来自汽车骨架和地面的力，还要承受转向时的侧向力以及制动时的制动力，以及所有的这些力所产生的力矩。在保证前桥足够的强度时，还要确保能让转向轮作正确的转向运动。整车的绝大部分质量都由车桥支撑，前桥还负责把来自车轮的牵引力、制动力和侧向力等力和力矩经过悬架传递到车架。在汽车的使用过程中，前桥受力较多并且受力情况十分复杂，因此前桥必须具有足够的强度。转向时为了让操纵轻便，必须保证转向轮具有正确的定位角度；同时为了减少轮胎的磨耗，转向桥也要有足够的刚度。除此之外，从整车的轻量化角度来讲，还应该尽量减轻转向桥的自重。总而言之，在汽车的行驶过程中，前桥所处的工况比较复杂，工作环境也比较恶劣，从而导致前轴以及其他零部件容易工作疲劳产生裂纹甚至断裂现象。这就要求我们在其结构设计时，确保前桥具有足够的强度、刚度和抗疲劳破坏性能。   

1.2 校车车桥行业的国内外研究现状

国内现状

国内目前还没有多少对校车的研究，可以说我国的校车研究还处于起步阶段，没有形成自己的完备的研究体系，技术方面主要是结合我国解放汽车生产研究的方法以及客车制造的主要技术，对国外的设计经验进行借鉴然后结合国内的实际交通情况和社会经济等国情进行实验性研究。校车作为微型客车的一类，除了因为乘客差异而导致与正常客车设计的不同之外，其他的基本结构与普通客车区别不大。而我国的客车生产技术史也已经有50来年，解放初期汽车厂商主要利用国外底盘技术改装客车。到了五十年代后期，随着我国一汽集团的初步建成，利用解放汽车的技术我国的客车生产慢慢实现了改装，逐步形成了大批量生产。到了八十年代，我国实行改革与开放，从计划经济到市场经济的转变为各行各业带来了新的活力，同时也为客车行业打开了新的更广阔的市场，客车生产技术随之也有了质的提高。