馮江峰 王敏 竇聰 張莎

摘 要：前軸是非斷開式轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋最主要的零件，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接影響整車安全性、可靠性、行駛穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向輕便性，其中鍛造前軸由于重量輕、承載好而被廣泛應(yīng)用。文章詳細(xì)介紹了鍛造前軸的設(shè)計(jì)過程及校核方法，通過此方法可快速進(jìn)行正向設(shè)計(jì)和類比分析，為此類產(chǎn)品分析設(shè)計(jì)提供思路方法。

關(guān)鍵詞：鍛造前軸;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);強(qiáng)度校核

中圖分類號(hào)：U463 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）16-27-03

Abstract： The front axle is the most important part of the unbroken steering driven axle. Its structural strength directly affects the safety， reliability， driving stability and steering portability of the vehicle. Among them， forged front axle is widely used because of its light weight and good bearing capacity. In this paper， the design process and check method of forging front axle are introduced in detail. Through this method， forward design and analogy analysis can be carried out quickly， which provides an idea for the analysis and design of such products.

Keywords： Forged front axle; Structure design; Intensity checking

CLC NO.： U463 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-27-03

前言

鍛造前軸由中碳鋼或中碳合金鋼整體模鍛成形，斷面呈“工”字形，可減輕質(zhì)量，而在垂向平面內(nèi)剛度大，強(qiáng)度高。工字梁與兩端拳形部分及前鋼板彈簧座鍛造成一體，與拳部相接的部分采用方形截面，提高抗扭強(qiáng)度，中部向下彎曲可降低發(fā)動(dòng)機(jī)位置，從而降低汽車重心，同時(shí)還可減小變速箱輸出軸與傳動(dòng)軸之間的夾角。鍛造工字梁重量輕、承載性能好而被廣泛應(yīng)用于大批量、少品種的轉(zhuǎn)向從動(dòng)橋。

鍛造前軸主要起承載作用，整車傳遞的垂向力、縱向力、橫向力以及制動(dòng)力矩都會(huì)傳遞到前軸上，鍛造前軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及在各工況下的強(qiáng)度校核就必不可少。鍛造前軸簡(jiǎn)圖如圖1所示。

1 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)輸入

在進(jìn)行前軸設(shè)計(jì)時(shí)，需要輸入以下設(shè)計(jì)信息：

（1）整車匹配車橋平臺(tái)、整車匹配車型、使用工況、懸架結(jié)構(gòu)尺寸、輪距等;

（2）主銷內(nèi)傾角、主銷中心距、一級(jí)二級(jí)落差、轉(zhuǎn)向主銷直徑、轉(zhuǎn)向節(jié)開檔寬度、推力軸承等。

1.2 材料選擇

鍛造前軸優(yōu)先采用42CrMo-GB/T 3077，也可根據(jù)情況選擇50-GB/T 699。

1.3 鍛造前軸關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)

如圖2所示，關(guān)鍵尺寸的設(shè)計(jì)選取依據(jù)見下表1：

2 強(qiáng)度校核

根據(jù)應(yīng)力分布及售后故障情況，需要對(duì)圖3所示4處危險(xiǎn)截面分別進(jìn)行強(qiáng)度校核，校核方案相同，以下就以板簧座處B-B截面為例進(jìn)行分析。

工字型截面的抗彎截面系數(shù)及抗扭截面系數(shù)計(jì)算見表2。

3 結(jié)論

在全新前軸設(shè)計(jì)初期，通過本文所述的校核方法，可快速對(duì)鍛造前軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度分析，設(shè)計(jì)完成后，可使用有限元方法對(duì)其進(jìn)行更準(zhǔn)確的受力分析;對(duì)于類比設(shè)計(jì)，此校核方法可高效、準(zhǔn)確的計(jì)算產(chǎn)品的強(qiáng)度。

本文提出的校核方法對(duì)鍛造前軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核具有一定的指導(dǎo)意義。

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