转向直拉杆强度计算方法

转向直拉杆强度计算方法 杨国库 (厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建 厦门 36102)3 摘 要,主要介绍在各种转向极限情况下,直拉杆最大应力处应力计算方法及建议取的安全系。数 关键词,转向直拉杆,强度计算,安全系数 中图分类号:U463.45 文献标志码:B 文章编号:1006- 333(12011)05- 0024-0 2 Calculation Method of Steer ing Dr ag Link Str ength YANG Guo- ku (Xiamen King Long UnitedA utomotive Industry Co.,Ltd,X iamen 361023, China) Abstr act:The authomr ainly introduces the maxinal stressc alculation methodo f steering dragli nk under avrious ultimate steering conditions and the rpopositional safety coefficient. Key wor ds: steering dragli nk; strength aclculation; safety coefficient [1] 直拉杆抗弯截面模量: 1 引 言3 πD43 [1-(d/D)]=7 601mm ×W= z32 转向直拉杆总成是连接汽车转向器和横拉杆总成2 2 (D- d) π的部件，是安全部件。其计算方法有:类比法，这种方法 2 = 直拉杆截面积:A= 974mm 4 快速，但有局限性，只能定性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 大概，不能定量计算， 做到心中有数;有限元方法，可以更加真实地反映转向 2 原地转向直拉杆的受力分析机构在车辆各种运动状态的动力学特性，提高工程分析 的准确性，加快设计的速度由于各个厂家条件不同，不 。1)满载时前轴载荷为 4.5 t，原地打方向盘时，轮胎 是每个厂家都有条件进行有限元计算。本文以某 9 m城 所受的转向阻力矩 M 最大 (行驶过程中的转向阻力均 r 市客车转向直拉杆强度校核分析为例，提供一种转向直 小于此值)根据经验公式:。 拉杆强度校核方法供大家参考 。[2- 3 ]3 M?f/3 G/p =2 490 293.N7. mm 姨r1 该车转向直拉杆结构如图 1 所示。有关配置及参数 式中，f 为轮胎和路面间的滑动摩擦因数，取 0.7;G为 1 见表 1。 转向轴负荷 =45 000N ;p 为轮胎气压 =0.8 MPa 。 2)汽车直线位置原地转向直拉杆位置如图2 所示 。1361.62 ?4[]此时，直拉杆中心连线刚好垂直于转向节臂，转向 855 350 直拉杆的杆向力 f=M/l=2 490 293.7/235=10 59N。7 ar 19 36 91 06 图 1 直拉杆图 表 1 转向系统有关配置及参数 配 置 参 数 转向机 油压力 14 MPa时 ，输出扭矩大约 3 100 N.m 转向油泵 最大工作压力 14 MPa 外径 D=45 mm内, 径 d=28 mm;最大落差点至当量杆 转向直拉杆 (球头两端连线)的垂直距离 e=93 mm 图 2 原地转向受力分析图 作者简介,杨国库(1976-)，男，工程师;主任工程师;主要从事悬架转 向系统设计 。 杨国库:转向直拉杆强度计算方法第 5 期 25 。全系数偏小式中，l为转向节臂的当量长度。 1 拉杆所受弯矩 M=Ne=10 59693=985 428N mm 4)前轮转角达到右转极限位置，原地向右继续打 ××? 方向盘 。弯曲应力 σ =M/W=985 428/7 601=129.M6P a;拉 弯 z 压应力 σ =N/A=10 596/974=10.M9P a 拉压 图 2 中当转角 =31.2?时，q=27?，此时拉杆的拉力 左打方向盘时，直拉杆受拉应力，a 处为最大拉应力 N''=N/cosq=10 596/cos27?=11N 89。 3 处;受力图如图 3 所示 。拉杆所受弯矩 M=N''×e=11 892.2×93=1 105 974 max N?mm M b 右打方向盘:直拉杆受拉应力，a 处为最大拉应力 a 处，参见图 4。 F σ=M/W+N''A=157.7 MPa amaxz F b- 此时，ζ=σ/σ=1.934;前轮转角达到极限位置原地 s a o 转向，直拉杆的安全系数应该取下限 1.7;此时直拉杆的 安全系数较为理想。 +a 图 3 左转方向应力图 右打方向盘时，直拉杆受压应力，a 处为最大压应力 3 按油泵卸荷压力计算极限应力处，如图 4 所示。 M b 转向盘转向到极限状态下，方向机没有卸荷，油泵a 的压力还在继续增加当转向管路的油压达到最大值，此 。F 时系统一直保持最大压力状态，转向机输出扭矩也保持 F 在最大值，前桥的转向已经被限制住。然而转向直拉杆在 b + 转向机的带动下还有继续运动的趋势，即转向直拉杆有 o [6- 8]最大的拉应力(或压应力)以及弯曲组合应力存在下 。 面以右转到达极限转角为例进行计算。位置见图 5。 - a 图 4 右转方向应力图 σ=M/W-N/A=129.6- 10.9=118.7M，Pσa=M/W+N/ b z a z 60.7? 40.5? A=129.6+10.9=140.M5 Pa [5]# 根据 GB/T 699-1 999，查得 35钢的屈服应力极限 为 σ=305 MPa，则 =σ/σ=2.17;汽车直行位置原地转 ζss a37.3? 向，直拉杆的安全系数应该取上限 2.4;此直拉杆的安全 图 5 右转向极限位置杆系受力图 系数偏小。 3)前轮转角即将达到左转极限位置原地再向左打 14 MPa时 ，直拉杆受力，N'''= 转向机最大输出 油压 方向盘。 图 2 中当转角 =40?时，q=46.6?，此时拉杆的拉力 3 100 扭矩 / 力臂长 = =24 031N 。 0.215sin37.3 ×?N'=N/cosq=10 597/cos46.6?=15N 42 3 。 式中，转向垂臂长度 =215 mm，转向直拉杆向后运动 拉杆所受弯矩 M=N×e=15 421×93=1 434 153 maxmax时，垂臂与直拉杆的当量杆夹角为 37.3? 。Nmm 。?拉杆所受弯矩 M=N'''e=24 0310.093=2 234.88 Nm。 ××?向左继续打方向盘:直拉杆受拉应力，a 处为最大拉 右转时，直拉杆受压应力，a 处为最大压应力处，参 应力处，参见图 3 。见图 4。 σ=M/W+N/A=1 434 153/7 601+14215 /974 amaxzmax σ=M/W+N'''=2 234 880/7 601+20314 /974 Aaz =204.5M Pa =318.7M Pa 此时，ζ=σ/σ=1.49;前轮转角达到极限位置原地 s max此时，ζ=σ/σ=0.957;表明直拉杆受力已经超过屈 s max转向，直拉杆的安全系数应该取下限 1.7;此直拉杆的安 (下转第 39 页) CA6SH 电喷燃气发动机及其在客车底盘上的应用 吴伟杰:第 5 期 39 天然气发动机或东风南充 NQ150/160系列的燃气机 ，车 辆,年以上的速度递增，对燃油资源需求大量增加，每辆大多配置一汽前后桥及变速器等总成资源从上市至 成品油使用燃气汽车可优化汽 。年需要进口大量原油、。 今市场运营使用情况良好。该车凭借质量可靠、价格合 车燃料供应结构，有利于缓解能源紧张的供需矛盾。此 理维修方便等特点，已经成为我公司普档底盘的主流 外，天然气是一种清洁能源，无粉尘排放，对改善城市环 、 产品，现已累计销售数以万计以上。该车型成功销往北 境有显著作用。 由于燃气汽车具备诸多优点，在“十二 京大连丹东广州江苏四川西安重庆烟台新疆 五期间，天然气客车将会得到加速发展，天然气也必将 、、、、、、、、、” 等部分省市该车以实现绿色和谐的公共交通为目 成为我国交通能源结构的一个重要组成部分 、。、。标，在服务社会的同时，减少了对环境的污染和破坏。 与汽油柴油及其它代用燃料相比，天然气客车的 、 使用费用较低，一般为汽油价格的 50%~60%;天然气客 参考文献: 车冷起动性能好，运行平稳，维修费用低(约为常规燃料 [1] 高宗立. XMQ6116G混 合动力城市客车[J].客车技术与研究， 2007，(6): 11-12. 车的 50%~60%);直接用天然气(甲烷)作燃料，气体燃料 [2] 宋建锋，等. 现代控制技术在发动机空燃比控制中的应用 不会对机油产生稀释，不仅可大大降低汽车机械摩擦的 [J].小型内燃机与摩托车, 2001，(4) 耗损，延长使用寿命，且运行操作简单、方便，噪声也比 [3] 周振慧，藤永菊, 等. CA6102B6多 点电喷发动机在黄海客 燃油汽车降低 40%，汽车大修里程可提高2 0%以上。较 车应用[J].客车技术，2004，(2) 经济的使用成本是推广天然气汽车的有利条件，以我国 [4] 王文昌. 四大优势助推天然气客车供需两旺[J].内燃机与 “”汽油、柴油与天然气现行价格比较，综合考虑发动机使用 配件，2011，(5) 寿命维修费用机油费用等因素，使用天然气汽车经济 、、[5] 田野.天然气的技术优势及市场价值[J].商用汽车，2010，(5) 效益显著。一汽自主研发 CA6SH 燃气发动机已经多年大 [6] 马艳.燃油超净化处理的应用及综合效益分析[J].客车技术， 批量供应市场，取得了良好的经济效益和社会效益。 2004，(2) [7] 李康，王新强,等. CA6123SH2型 城市客车设计[J].客车技术 与研究，2007，(6): 13-14. 修改稿日期:2011- 083- 1 3 结束语 我国经济正处于高速发展阶段，汽车数量以 100万 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第 25 页) [5] GB/T 699- 199，9优质碳素结构钢[S]. 服极限，被压塑变了，直拉杆强度严重不够。按油泵卸荷4- 11[][6] 张武.某重车转向直拉杆弯曲变形分析与改进[J]. 重庆工学 压力计算，直拉杆的安全系数应该大于 1.2。 院学报:自然科学版，2008，(4) [7] 刘志敏. Solid2000 V5.3 在直拉杆总成设计中的应用[J]. 4 结束语CAD/CAM 与制造业信息化，2003，(11) [8] 孙英达. 汽车直拉杆整体成型 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 [J]. 工艺装备(机械)， 本文主要介绍某 9 m 城市客车转向直拉杆在各种 2004，(2) 情况下直拉杆最大应力处应力计算方法及建议取的安 [9] 唐辉.重型汽车(8 吨桥)转向横拉杆总成设计[J].才智，2009， 全系数，希望能对设计者和使用者有所帮助。 (1) [10] 丁大伟,徐学东，姜公锋，等.汽车转向拉杆断裂失效分析 [J].失效分析与预防，2008，(4) [11] 石琴,张雷,洪洋.重卡双前 参考文献,桥转向机构的强度分析[J].机械 [1] 刘鸿文.材料力学[M]. 北京:高等教育出版社,1992.9. [2] 张洪强度，2008，(2) 欣.汽车设计[M]. 北京:机械工业出版社,1996.5. 3] 余志生.汽车[修改稿日期:2011- 080- 1 理论[M]. 北京:机械工业出版社2000.10. ，[4] 徐小波，谢建雄， 张红旗，等.汽车直拉杆的力学性能动态测 试及其模态分析[J].武汉理工大学学报，2007，(5)