江苏大学
硕士学位论文
转向节和转向节臂疲劳强度研究
姓名：王延强
申请学位级别：硕士
专业：车辆工程
指导教师：王若平
20070601
汽车悬架控制臂 悬架系统是现代汽车上的重要总成，对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性有很大的影响。控制臂( C o n t r o l a r l T l ，也称摆臂) 作为汽车悬架系统的导向和传力元件，将作用在车轮上的各种力传递给车身，同时保证车轮按一定轨迹运动。控制臂分别通过球铰或者衬套把车轮和车身弹性地连接在一起。控制臂( 包括与之相连的衬套及球头)应有足够的刚度、强度和使用寿命。 汽车摆臂分为前摆臂和下摆臂，前摆臂是悬架的向导和支撑，其变形影响车轮的定位，降低行车稳定性；而下摆臂主要作用是用来支撑车身，减震器并且缓冲行驶中的震动。减速器对下悬挂臂能起到好的辅助作用，它与减震器和弹簧的默契配合才能构成一套出色的悬挂系统（总成）。
A.控制臂球铰总成结构 先介绍两种常见结构形式的控制臂球铰总成。 图1中球销6 装在球碗2 ，球碗2 为聚乙烯材料制成，避免了球销6 直接与球座1 接触。防尘罩4 上端通过卡环5 装在球销6上，下端通过卡环3 装在球座1 上，防尘罩4 通常为橡胶材料或者聚乙烯材料。 图2 中的球座2 底部为开放式，利用铝制挡板1 锁止球销8 ,和球碗7脱出。球铰总成通常通过球座与控制臂臂体装配，装配方式为球座与控制臂臂体锻为一体，嵌入、焊接、铆接或者螺栓联接。 B.汽车控制臂的结构：1.横向稳定杆连杆2.横拉杆3.纵拉杆4.单 控制臂5.叉( V)形臂 6.三角臂 1.横向稳定杆连杆 在悬架安装时，稳定杆连杆一端通过橡胶衬套或球铰与横向稳定杆连接，另一端通过橡胶衬套或球铰与控制臂或筒式减振器连接，横 向稳定杆连杆在悬架中对称使用，起提高操纵稳定性的作用。两种横向稳定杆连杆的结构图，如图3 、图4所示。图3 为双 衬套稳定杆。臂体2 为锻铝件，橡胶衬套1，3与臂体2装配时为紧配合，因此，橡胶衬套1,3与臂体2无相对运动，图4为双球铰稳定杆，臂体2为钢制拉杆，
汽车悬架控制臂的开发 一、引言 1. 设计一个控制臂时，输入条件 (1) 载荷条件：一般来讲，系统的载荷已知，但是零件的载荷难于确定 (2) 控制臂的最大工作空间：进行控制臂尺寸设计的基本考虑点 (3) 软件的选择：可以进行拓扑优化(Hyper-works, Ansys等) (4) A solider modeler：具有高级设计特征，来Capture拓扑优化以后的复杂特征 (5) 形状优化软件：减轻重量，同时保持较低的应力水平。 2. 设计流程 二、引言
对各个步骤的详细解释 Step 1A：确定控制臂的设计空间 重要性：设计空间的大小与优化结果有关 过小：优化的结果只是最优解的一个子集 扩大：在一些载荷工况下面，这个部件可能和其它的部件重合。 方法：利用Pro/E 的Behavioral modeling (BMX) 确定设计空间 Step 1B: 确定控制臂的载荷 利用ADAMS建立悬架的模型，汽车在不同的行驶工况下。作用在轮胎上的力已知，控制臂和车身或者转向臂的连接点已知。由此可以确定作用在控制臂上的力。（仅仅用于初始计算，由于控制臂的形状为初步的） Step 2 初步设计 控制臂过重，利用了最大的设计空间，但是连接点的设计要准确。 Step 3: 拓扑优化 目标：刚度最大，一阶固有频率最大等等。 约束：重量最轻，减小最大应力等等。 软件：Optistruc、Ansys等
Step 4: 利用拓扑优化的结果进行二次设计 (1) 考虑制造过程：锻造、铸造还是机加工。 (2) 在进行新的建模时，如何利用拓扑优化的结果 Step 5 形状优化(Overall shape optimization) 在进行拓扑优化时，没有加应力约束，此时需要进行形状优化。 Step 6：利用形状优化的结果进行第三次设计 12% 的weight reduction; 13% stress reduction。 Step 7：考虑控制臂的柔性，确定作用在控制臂上的载荷 控制臂的柔性可以改变作用在上面的载荷。计算发现，考虑控制臂的柔性以后，作用在控制臂上载荷的改变可以达到＋/－33％，从而可能导致Fatige的改变。 Step 8：最终设计－部分拓扑优化和部分形状优化
第５期（总第１７４期） ２０１２年１０月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５ Ｏｃｔ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－００２４－０ ３某型地铁车辆转向架构架强度及模态分析 杜子学，徐道雷，刘建勋 （重庆交通大学，重庆 ４０００７４ ）摘要：通过ＣＡＴＩＡ软件建立某型地铁车辆转向架构架的三维实体模型，采用ＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓ建立了该型地铁转向架构架结构强度分析的有限元模型，参照铁路相关标准，计算得到其强度分析应力结果，验证了该构架结构设计的合理性。通过模态分析，获得该构架的各阶模态频率及模态振型，为构架的动态特性设计提供参考。关键词：构架；强度分析；模态分析；转向架中图分类号：Ｕ２６０．３３１ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０３－１３；修回日期：２０１２－０５－２ ５作者简介：杜子学（１９６２－） ，男，河北邯郸人，教授，博士，研究方向为现代车辆设计方法与理论、载运工具运行品质、交通安全。０ 引言 地铁转向架是地铁车辆的重要组成部件，是支承车体并负担车辆沿着轨道走行的支承走行装置，其结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。地铁转向架构架在运动过程中不但要承受车体传递的载荷、 牵引电机部分载荷，而且需要传递牵引力、车钩冲击力、制动力和车辆通过曲线时的横向载荷 等各种垂向、纵向、横向力［１］ 。因此，其结构安全是转 向架结构强度设计的首要目标。 １ 地铁车辆转向架构架结构强度分析 １．１ 构架结构分析有限元建模 本文研究的地铁车辆转向架属于无摇枕转向架，具有结构简单、零部件少、重量轻、噪声低、维修工作量少等优点。该转向架主要由构架、轮对轴箱装置、轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、空气弹簧、横向油压减震器和横向橡胶缓冲止挡、基础制动装置以及传动装置等组成。其构架主要由侧梁、横梁、纵梁、托板、弹簧支座等组成，构架的主要连接形式为焊接。该转向架构架三维建模采用ＣＡＴＩＡ软件完成，如图１所示。将几何模型转换为ｉｇ ｅｓ格式后导入有限元软件Ｈｙｐ ｅｒｍｅｓｈ中进行前处理，经过修补缺失的几何信息及几何简化后，对各焊接薄板抽取中面，划分二维壳单元网格，各支座采用六面体网格模拟。构架材料为１６ ＭｎＲ，其弹性模量Ｅ＝２．０９×１０５ ＭＰａ，密度ρ＝７．９× １０３ ｋｇ ／ｍ３，泊松比ｖ＝０．２８，屈服极限为３９６ＭＰａ，强度极限为５６６ＭＰａ，许用应力为３４５ＭＰａ 。边界条件的正确与否对有限元计算结果影响重 大。在空气弹簧座处施加弹性边界元约束，而与六面 体单元相连接的是板壳单元，两者自由度不同，所以约 束这８个支座Ｘ、Ｙ、Ｚ平动方向的三个自由度［２］ 。构架有限元分析模型如图２所示。 图１ 构架三维模型 图２ 构架有限元分析模型 构架所受载荷计算参照ＴＢ１３３５－１９９６《 铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》 。该型地铁转向架构架载荷计算参数见表１。 表１ 构架载荷计算参数 垂向静载荷Ｐｓ包括自重、载重和整车重量，Ｐｓ＝ ３４２ｋＮ。垂向动载荷Ｐｄ由垂向静载荷乘以垂向动载
目录故障原因分析： 1、长期在颠簸路面行驶 2、猛烈的冲击使三角臂运动超过限位 3、车身变形导致运动干涉造成三角臂受力不匀 4、弹簧和悬架性能下降 5、磨损加剧导致松旷 拆装方法： 1、拆卸下控制臂 2、拆装支座 3、从支座上拆下上控制臂 4、将上控制臂装到支座上 5、更换上控制臂前后衬套 6、拆装导向臂 营销话术
1、拆卸下控制臂 -拆下车轮装饰盖，对于轻合金车轮，拉下轮毂帽(用随车工具中的钩子)。 -拆下车轮。 说明： ·用皮革保护传动轴防尘套。 -从下控制臂的铰接轴颈上拧下螺母，然后从圆锥座上压出铰接轴颈(见图14-96) 为了拧下减振器支柱/下控制臂上的六角螺栓，必须从车轮轴承壳体上拆下导向臂。 可用内六角扳手(SW4)来固定铰接轴颈。 -从导向臂铰接轴颈上拧下螺母，压出铰接轴颈(见图14-97)。
注意不要损坏传动轴防尘套。 -拧下六角螺栓l(见图14-98)。 -拧下带肋螺母2和1，取下连接件。 为了避免损坏上控制臂铰接处，可用V.A.G1383-A来支承，以防止过度回弹。-拧下六角螺栓4。 -取下下控制臂。 安装:
必须更换螺栓和螺母。 说明： ·只使用外侧的孔，图14-99箭头所示。 -橡胶-金属衬套只能转一定角度，因此应在车停在地面上时拧紧控制臂的螺栓(见图14-99)。 -装上新的六角螺栓4和新螺母。 -以80Nm拧紧后再拧90°。 -以100Nm拧紧导向臂/下控制臂铰接轴颈上的螺母(见图14-100)。
-以90Nm拧紧六角螺母1。 -连接件上的箭头指向车前进方向。 -以40Nm拧紧螺母2后再拧90°。 -以60Nm拧紧螺母3。 2、拆装支座 拆卸 -拆下车轮装饰罩，对于轻合金车轮要拉下轮毂帽(用随车工具中的钩子)。-拆下车轮 -用钳子拆下卡夹1(见图14-57) -该卡夹不必再装上。 -松开螺母2，拧下六角螺栓，向上拔出两控制臂。 不可用凿子或类似工具扩大车轮轴承壳体上的槽。 -要保护转向机构防尘套，防止其损坏(见图14-58)。
机车转向架构架强度的有限元分析 作者：郁炜江海兵 构架是机车转向架最关键的零部件之一，也是转向架其它各零部件的安装基础，在机车的牵引运行中起传递牵引力、制动力、横向力及垂向力的作用，因此，机车转向架构架的可靠性对机车的性能和安全性有重大影响。传统的转向架构架强度的可靠性评价大多通过物理样机的某些试验，再通过金属探伤、磁电探伤等方法来检验…，成本高，开发周期长。所以，使用有限元的理论对转向架构架建模，并利用有限元分析软件对其进行应力分析和强度计算来确保机车转向架构架的可靠性有重大意义，本文在此进行了尝试。 目前，国外几家著名的公司研制的有限元分析软件如MSC、ANSYS、I-DEARS等在国内许多设计中得到了较为广泛的应用。MsC公司提供的有限元软件在有限元建模、结构分析(静态、瞬态动力学)、热、电磁场、流体问题等及其耦合问题、接触、强非线性、碰撞等方面都有独到的处理方法，本文详细介绍了其中的前后处理软件MSC／PATRAN和结构分析软件MSC／NASTRAN在机车转向架构架强度计算与分析中的应用。 1 有限元强度计算模型的建立 机车转向架构架一般为箱型梁结构，有限元计算模型可以采用薄板单元按照设计图纸上的实际尺寸建模，并根据构架各部分是否承受载荷确定网格的疏密程度，在MSC／PATRAN 软件中生成有限元计算网格模型。文中选择一例已通过物理样机测试实验、强度合格的机车转向架构架进行分析。它是由两根侧梁、一根横梁和两根端梁组焊成的"日"字形结构，整个构架计算模型共有20 225个薄板单元和27 848个节点，如图1。
2有限元强度计算的载荷和边界条件 在机车转向架构架的有限元计算分析过程中，施加约束和载荷的原则是在构架主动施力处施加载荷，被动受力处施加约束： 机车运行时，作用在构架上的载荷可以归纳为静载和动载两大类。静载荷在运行过程中具有确定不变的数值和方向，包括机车上部重量、转向架自重以及安装在转向架上各种装置的重量、电传动内燃机车与电力机车的牵引电机的重量、液力传动内燃机车的中问齿轮箱重量等；动载荷是在运行过程中方向和大小都随时间变化的载荷，包括由于车体振动产生的附加垂向动载荷、机车牵引运行时作用在构架上的纵向力、机车通过曲线时作用在构架上的侧向力、牵引电机作用于构架的振动载荷以及工作时的反扭矩或电阻制动反扭矩、齿轮箱工作时的反扭矩、制动力、由于线路及其它原因使构架产生的扭曲力等。机车转向架载荷的大小和方向根据具体的设计要求和实际情况确定。本文研究对象的计算载荷值如表1所示。 3计算工况的选取 根据TB／T 2368一1993《内燃、电力机车转向架构架静强度试验方法》，机车转向架构架的计算工况由不同类别的载荷工况组合而成。总体上分为两大类：组合载荷工况和独立
转向节零件的机械加工工艺及工艺装备设计 任务书 1．课题意义及目标 在大批量生产过程中，既要保证零件的精度要求，同时也要节约生产成本提高生产率，一个良好的加工工艺安排和工艺装备设计是必不可少的。本次毕业设计，要求学生能够运用所学过的基础理论知识，通过对转向节零件进行工艺分析，制定该零件的机械加工工艺规程并完成主要工序的工艺装备设计，为以后从事机械制造方面的工作打好基础。 2．主要任务 （1）编制转向节零件机械加工工艺规程； （2）零件机械加工工艺装备设计； （3）绘制工艺装备结构图； （4）编写设计说明书。 3．主要参考资料 [1]孟少农主编，机械加工工艺手册［M］.北京：机械工业出版社1991 [2]张展主编，机械设计手册（第3卷）［M］.北京：中国劳动出版社，1993 [3]袁哲俊主编，《金属切削用具》［J］.上海：上海科学技术出版社，1984 4．进度安排 审核人：年月日
转向节零件的机械加工工艺及工艺装备设计 摘要：本论文制订了转向节零件的机械加工工艺规程并完成了铣转向节主销孔外侧两端面工序的专用夹具设计。在制订机械加工工艺方案时通过对零件进行工艺分析，确定了毛坯的制造形式，拟定了零件的机械加工工艺路线，最后，制订出零件的机械加工工艺规程文件；在设计专用夹具时，首先确定了定位方案，选择了定位元件，进行了定位误差分析，再计算了切削力与夹紧力，最后，设计出该工序的专用夹具。关键词：转向节加工工艺专用夹具 The design of machining technology and equipment for steering knuckle parts Abstract :This paper developed the steering knuckle of parts machining process planning and completed the milling steering knuckle king pin hole lateral two transverse process of special fixture design. In mapping out the machining process through the study of the process analysis of parts, determine the blank form of manufacturing, parts machining process route is worked out. finally, I developed parts machining process planning documents. When designing special fixture, I first determine the positioning scheme, chose the positioning device, a positioning error analysis, and calculate the cutting force and clamping force, finally, the process of special fixture design. Keywords: Steering knuckle ,Process of the craft,special fixt
柔性制造技术应用实例－－重型卡车转向节自动加工线的开发 王效勇1 孟繁纯2 (1．中国重型汽车集团济南桥箱有限公司;2．中国重型汽车集团济南桥箱有限公司) 摘要：基于柔性制造技术理念，以“突破传统和创新流程”为目的，广泛应用集成加工和复合加工技术，策划了全新的重型卡车转向节加工流程和制造工艺，结合当今成熟的“CNC”机床、机器人和自动化技术，开发并实现了重型卡车转向节全自动加工线应用。 关键词：关键词重卡转向节，柔性制造技术，机器人，自动线，集成，复合加工工艺 前言 随着重型卡车需求的急剧扩张，市场竞争日趋激烈，汽车零部件制造水平和生产能力直接或间接地影响着整车的竞争。柔性化生产和精益化制造成为汽车零部件制造业追求的理念，高质量、高效率、低成本运行的生产制造系统成为汽车零部件企业迫切期望。本文通过自主开发重型卡车转向节全新的工艺流程，分析、应用先进的制造技术，详细介绍了全自动柔性化转向节自动加工线的开发应用。 1转向节零件功能及结构特点 1.1转向节零件功能 转向节是汽车转向桥上的关键重要零件，承受载荷，支承并带动前轮绕主销转动，实现汽车的转向、制动功能。在多变的冲击载荷之下，保证行驶操纵、直线稳定性，因此，该零件要求具有很高的强度和制造精度。 1.2转向节零件结构特点 作者：王效勇，重汽济南桥箱公司副总经理，高级工程师，电话：85588603 在重型汽车上，转向节从结构上分主要有整体式和分体式两种。整体式转向节从承载强度上要比分体式优越，但从加工的角度分析，整体式转向节要比分体式转向节复杂得多。整体式转向节属于非常典型的异形件，它是由支承轴、法兰盘、支架等零件结构的空间组合。 如整体转向节结构（图1、2示），支承轴部分的结构形状为阶梯轴，由同轴的外圆柱面、圆锥面、螺纹面，以及与轴心线垂直的轴肩、过渡圆角和端面组成的回转体；法兰盘部分包括法兰面、均布的连接螺栓孔和转向限位螺钉孔；支架部分是由转向节的上、下耳和法兰面构成的支架形体。
For personal use only in study and research; not for commercial use 汽车悬架控制臂 悬架系统是现代汽车上的重要总成，对汽车的行驶平顺性和操 纵稳定性有很大的影响。控制臂( C o n t r o l a r l T l ，也称摆臂) 作为汽车悬架系统的导向和传力元件，将作用在车轮上的各种力传递给车身，同时保证车轮按一定轨迹运动。控制臂分别通过球铰或者衬套把车轮和车身弹性地连接在一起。控制臂( 包括与之相连的衬套及球头)应有足够的刚度、强度和使用寿命。 汽车摆臂分为前摆臂和下摆臂，前摆臂是悬架的向导和支撑，其 变形影响车轮的定位，降低行车稳定性；而下摆臂主要作用是用来支撑车身，减震器并且缓冲行驶中的震动。减速器对下悬挂臂能起到好的辅助作用，它与减震器和弹簧的默契配合才能构成一套出色的悬挂 系统（总成）。
A.控制臂球铰总成结构 先介绍两种常见结构形式的控制臂球铰总成。 图1中球销6 装在球碗2 内，球碗2 为聚乙烯材料制成，避免了球销 6 直接与球座1 接触。防尘罩4 上端通过卡环 5 装在球销6上，下端通过卡环 3 装在球座1 上，防尘罩 4 通常为橡胶材料或者聚乙烯材料。 图2 中的球座2 底部为开放式，利用铝制挡板 1 锁止球销8 ,和球碗7脱出。球铰总成通常通过球座与控制臂臂体装配，装配方式为球座与控制臂臂体锻 为一体，嵌入、焊接、铆接或者螺栓联接。 B.汽车控制臂的结构： 1.横向稳定杆连杆 2.横拉杆 3.纵拉杆 4.单 控制臂 5.叉( V)形臂 6.三角臂 1.横向稳定杆连杆 在悬架安装时，稳定杆连杆一端通过橡胶衬套或球铰与横向稳定杆连接，另一端通过橡胶衬套或球铰与控制臂或筒式减振器连接，横 向稳定杆连杆在悬架中对称使用，起提高操纵稳定性的作用。两种横向稳定杆连杆的结构图，如图3 、图4所示。图3 为双 衬套稳定杆。臂体2 为锻铝件，橡胶衬套1，3与臂体2装配时为紧配合，因此，橡胶衬套1,3与臂体2无相对运动，图4为双球铰稳定杆，臂体2为钢制拉杆，球铰总成1,3的轴线与臂体2的相对位置根据需求可以设计为0°，90°，180°。球铰总成1,3与臂体2焊接在一起。
文章编号：１００２－７６０２（２０１１）０９－００１２－ ０６转向架构架强度试验标准对比 刘德刚１，刘宏友２，李庆升１ （１．南车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程实验室，山东青岛２６６１１１； ２．青岛四方车辆研究所有限公司技术研究部，山东青岛２６６０３１ ）摘要：从试验内容、试验载荷、试验工况组合和试验结果评定等方面对比了ＵＩＣ、ＥＮ和ＪＩＳ关于转向架构架强度试验的标准， 并针对我国进行转向架构架强度试验给出了一些建议。关键词：构架；静强度试验；疲劳试验；ＵＩＣ５１５；ＵＩＣ６１５；ＥＮ １３７４９；对比中图分类号：Ｕ２７０．３３１＋ ．８文献标识码：Ｂ 转向架构架是车辆系统上一个至关重要的承载部 件，疲劳破坏是其主要的失效形式，抗疲劳强度设计是转向架的设计重点。针对构架的静强度和疲劳强度，国外高速铁路发达国家有设计规范和试验规范，用以指导构架的设计和生产，保障其强度特别是疲劳强度的可靠性。 我国铁路经过６次大规模提速，车辆运行速度有了大规模的提高，转向架构架承受的动态载荷越来越剧烈， 其疲劳可靠性是摆在每位从事铁道车辆疲劳强度研究人员面前的一个重要课题。作为其疲劳强度研究的一个重要方面，本文将对国外高速铁路发达国家的试验标准进行对比研究。这些标准包括：
ＵＩＣ ５１５—４—１９９３《铁路客车—拖车转向架—传动齿轮转向架构架结构强度试验》（以下称ＵＩＣ５１５—４）；ＵＩＣ ６１５—４—２００３《动力单元—转向架和走行装置—转向架构架的结构强度试验》（以下称ＵＩＣ６１５—４）；ＥＮ １３７４９—２００５《铁路应用—转向架结构要求的规定方法》（以下称ＥＮ１３７４９）；ＪＩＳＥ ４２０７—２００４《铁路车辆—转向架—转向架构架设计通则》（以下称ＪＩＳＥ４２０７）；ＪＩＳＥ ４２０８—２００４《铁路车辆—转向架—载荷试验方法》（以下称ＪＩＳＥ４２０８）。ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ ６１５—４均是单一叙述转向架构架静强度和疲劳强度试验的标准，其中，ＵＩＣ５１５—４针对无动力转向架，而ＵＩＣ ６１５—４针对有动力的机车和动车转向架。 ＥＮ １３７４９是关于转向架构架强度设计、计算、试验和生产制造的标准，在其附录Ｃ、Ｄ中叙述了试验载荷计算方法，附录Ｆ叙述了静强度试验方法，附录Ｇ 收稿日期：２０１１－０２－ ２１－，男。叙述了疲劳试验方法。该标准根据用途和特点将转向架划分为７种类型，其中类型Ｂ—Ｉ和Ｂ—ＩＩ转向架的试验方法适用于客车、动车和拖车，本文的对比也是基于这２类转向架。 ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
转向节加工工艺及夹具设计 学生姓名： 学生学号： 院（系）： 年级专业： 指导教师： 二〇一二年四月
摘要 本次设计是对转向节的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。转向节零件的主要加工表面是转向节轴表面，端面，主销孔及键槽加工。由加工工艺原则可知，为了保证零件的精度，同时节约成本縮短加工周期提高生产效率。那么一个良好的工艺安排以及专用夹具的设计必不可少。在工艺的安排下不紧考虑合理的加工要求，还要考虑操作者及加工机械的安全。同时夹具的设计也要考虑拆卸的方便及安全。设计一个良好的工艺工装安排路线必须对加工件的详细分析及周密考虑后才能得出。所以分析问题是解决问题的关键。同时还要反复的调整。来寻求一个最好的方案。这样才能保证工件的加工精度及生产节拍。 关键词转向节，加工工艺，专用夹具
ABSTRACT The design of the steering knuckle of the processing order of the processes and some special fixture design. Steering knuckle parts of the main surface is a knuckle spindle surface, surface, the main pin hole and keyway. By the principle known processing, in order to ensure the accuracy of the parts, at the same time, save cost shorten the processing cycle to improve production efficiency. So a good process arrangement and special fixture design essential. In the process of arrangement is not tight reasonable processing requirements, but also consider the operator and processing machinery safety. At the same time the fixture design also consider removing the convenience and safety. The design of a good tooling arrangement route must to process a detailed analysis and careful consideration can reach. So the analysis of a problem is the key. At the same time, repeated adjustment. To seek a better solution. In order to ensure the machining precision of the workpiece and the production rhythm. Key words：Steering knuckle ,Process of the craft,special fixture
《机械制造技术基础》 课程大作业2 大批生产转向节机械加工工艺 及关键问题分析 院（系）： 专业：机械设计制造及其自动化 学生： 学号： 班号： 2012 年5 月
1.题目及要求 (1)机械加工工艺路线（工序安排） a)①工艺方案分析（加工重点、难点） b)②工序编排（加工顺序、内容） c)③加工设备和工艺装备 (2)关键问题分析（Ⅰ、Ⅱ、┅、┅） ①加工工艺问题 ②装夹问题 ③生产率问题 ④新技术 (3)解决关键问题的工艺措施（参阅资料） (4)零件三维图及二维工程图
2. 工艺方案分析 此转向节有多处加工表面，且空间位置复杂，它们之间都有一定的位置要求。根据待加工表面的分布和特点，可以把这些加工表面分为三组。分别为杆部及法兰盘、体部和转向臂。现分述如下： (1) 以中心孔定位加工法兰盘及杆部 以车削为主，配合磨削完成M20×1.5-6h （有效长度19.5）端头螺纹，?28?0 .15 ?0 .03 轴颈，?44?0 .15?0 .03轴颈，?56?0 .15?0 .03 轴颈以及端面A 、B 、C 、D 、E 、F 和倒角 的加工。 (2) 以?28?0 .15?0 .03、?56?0 .15?0 .03轴颈、 中心孔以及端面A 定位加工转向节臂部和体部 这一组加工表面包括：转向节臂上和体部凸台处?15销孔、16±0.15铣扁、 ?45 0+0 .05主销孔及其端面，体部?26沉孔和M20×1.5-6h 上的销孔。 (3) 以?45 0 +0 .05主销孔及其端面定位加工的体部 这一组加工表面包括：?20凸台及上面的M10螺纹孔，体部的上下锥孔，法兰盘上4个螺纹孔间距42的两R10凸台及其上的? 10. 3螺栓孔和主销孔铣断。 这些加工表面之间有着一定的位置要求，主要包括： 1) ?45 0+0 .05主销孔，位置尺寸910+0 .5； 2) 端面F ，位置尺寸72 ?0.5 0； 3) 上下螺栓孔?10. 3～10. 5，位置尺寸26±0.2； 4) 转向节臂部销孔?15位置尺寸124±0.1； 5) 体部?26沉孔，保证尺寸18±0.20； 加工重点：由于主销孔和法兰面、轴颈是其他加工表面精加工的尺寸基准和定位基准，其尺寸和位置精度要求较高。因此采用互为基准的方式进行加工。即先以轴颈和法兰面为定位基准加工主销孔，再以主销孔为定位基准加工法兰面和轴颈。 由以上分析可知，对于上述的加工表面，可以按照上述的先后顺序，借助专用夹具在通用机床上加工完成。 3. 制定机械加工工艺路线 3.1 加工设备的选择 X62W 型卧式铣床，车床、磨床。
机加工车间工艺设计的方法与步骤 一．前言 工艺设计工作在工厂工程设计中处于主导地位，工艺设计要综合考虑设计项目中技术、工艺、设备、布置、生产组织等各类问题，主要解决工厂在基建、技改阶段与总体有关的比较重大的问题，为设计项目建成投产后达到纲领产量，提高产品质量，降低消耗，取得良好的经济效益奠定基础。 机械加工车间在机械工厂的各车间中起着十分重要的作用，其产品的精度直接关系到工厂产品质量的好坏，故机械加工车间的工艺设计就显得非常重要。机械加工车间工艺设计是在明确了生产的对象、生产纲领后，就要考虑采用何种工艺技术、选用何种工艺装备，并确定工时定额水平、计算和决定采用一定数量的各种设备及劳动力。选用形式要适宜，应能满足生产技术要求；场地面积足够并具备各种公用设施的厂房，对其进行合理的布置和安排，使整个车间在生产过程中的生产工艺路线合理，物料流程量短，运输工作量最少。 x院承接了某厂调整、扩建的设计任务，其中笔者参与了该厂机械加工车间的工艺设计工作。该厂迁址新建的机械加工车间有200多台金属切削机床，对于设计这样大型的机械加工车间，需要进行全面、综合的分析比较，方能做出技术上先进，经济上合理的设计。 二．生产纲领 车间年生产纲领具体如下： (1)2.6万套某系列轻型载货气车后桥传动轴零部件的机械加工（每套后桥传动轴包括5种6件机加工零件）； (2)1.5万套该系列轻型载货汽车前桥总成零、部件的机械加工(每套前桥总成包括13种20件机加工零件)； (3)1万件火车客车轴承保持架的机械加工； (4)2千套机床配件的机械加工； (5)80套烟机配件的机械加工。 由上可知，该车间的生产纲领可分为主产品——某系列轻型汽车零件共18种45.6万件的机械加工；副产品——火车客车轴承保持架1万件、机床配件和烟机配件数百种两千多件的机械加工。 三．工艺设计 1．确定生产组织形式 根据车间的生产纲领，通过详细研究产品零件图样，分析制定各零件机械加工工艺，并参阅国内外有关技术文献，对国内几个先进同行厂家的同类型车间进行考察和参观，结合工厂主产品零件种类较少、批量大，而副产品零件种类繁多、批量小的情况，决定机械加工车间按混合原则组织生产。即主产品按零部件组织流水线生产，副产品按工艺性质组织机群式生产。这种按混合原则的生产组织形式符合产品的结构、工艺特征及产量的大小。 2．确定流水线的类型 车间主产品由于品种少、批量大，选用流水生产线的生产组织形式无疑是先进的。然而应采用什么类型的生产线呢？若采用先进的专机组成流水生产线，生产效率高、加工质量好，但工厂现已有大量的通用机床，若弃之而另购专机，势必花费大量投资。此次迁址新建资金比较紧缺．故从经济上讲购专机是不台理的。从工厂的实际出发，既要做到技术上先进，又要做到经济上合理，在选择流水线类型时，就必须考虑在充
2006年用户年会论文 转向架构架技术设计强度计算分析 张开林 肖守纳 [西南交通大学机车车辆研究所] 转向架构架的强度计算依据UIC 515VE 标准，并参照《高速试验列车技术条件》有关规范进行的。 1. 构架计算模型： 构架结构为中间加横梁的柜形结构，由两根侧梁、横梁、牵引横梁及前后端梁组成，构架结构示意图见图1。 构架的强度计算采用ANSYS 5.31软件完成。针对构架结构特点对构架计算模型均采用板单元进行离散。构架有限元分析计算模型的节点数为22921个，单元总数24845个，计算模型质量为3414.5kg，构架结构模型离散图见图2。 2. 计算载荷及计算工况 2.1构架基本载荷 垂向静载荷 (1) 其中：Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） Mc－动力车总质量（t） Mb－转向架质量（t） (2) 其中： －左侧电机座垂向静载荷（kN） －电机质量（t） 模拟营运横向载荷 (3) 其中：Fy－构架模拟营运横向载荷（kN） Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） 最大可能横向载荷 (4) g m m F b c z )2(4 1 ?= g m F d z 10 7' =)5.0(5.0g m F F b z y ?+=) 1210(0.2max g m F c y +='z F d m
2006年用户年会论文 其中：Fymax－构架最大可能横向载荷（kN） 模拟运营纵向载荷 机车以250km/h 的速度运行时的牵引力。 模拟纵向冲击载荷 （KN） (5) 由基本参数计算各载荷值如下： 2.2构架载荷组合工况 根据上述基本载荷对构架的计算工况进行组合，其组合工况见表一。 对于作用在侧梁上的垂直÷向载荷按面力考虑； 对于作用在电机座上的垂向载荷按面力考虑； 对于纵向载荷，按线载荷作用于相应的位置； b s m g F ?=3KN F KN F KN F KN F KN F KN F s y x y y z 0.721,5.120,5.746.245,2.169,3.218max max ======
优秀设计 摘要 本次毕业设计的题目是CA141左转向节规程及工装设计。我主要需要完成的包括加工工艺的安排以及两种专用机床夹具设计。为了保证加工零件的精度同时节约成本和缩短加工周期以及提高加工效率，那么一个良好的工艺安排以及专用夹具的设计就是必不可少的了。在工艺的安排上不但要考虑合理的加工要求还要考虑到操作者以及加工机械的安全。同时夹具的设计上也要考虑到使用的安全性和经济性以及安装和拆卸上的方便性。设计一个良好的工艺工装安排路线那么必须要经过对加工件的详细分析以及周密的考虑后才能得出。所以分析问题是解决问题的关键，同时还要反复的调整，来寻求最好的一个路线。这样才能让工艺路线更加的完美，才能保证工件的加工精度和加工效率以及节约材料。 关键词转向节；加工工艺；专用夹具；加工精度；工艺路线
Abstract The graduation design is the subject of CA141 car’s left steering process tooling. I mainly need to complete including Processing craft arrangement as well as special-purpose drill jig design. In order to guarantee the processing components the precision Simultaneously saves cost and the reduction processing cycle as well as the enhancement processing efficiency, Then a good craft arrangement as well as unit clamp's design was essential. Not only in the craft arrangement must consider that the reasonable processing request also needs to consider the operator as well as processes machinery's security. Simultaneously jig's design also needs to consider the use in secure and efficient as well as the installment and the disassemblage conveniences. Designs a good craft work clothes arrangement route that to probably pass through to the job multianalysis,After as well as thorough consideration, can obtain. Therefore the analysis question solves the question key, meanwhile must the repeated adjustment, Seeks a best route. Seeks a best route to be able to let craft route even more perfect like this, can guarantee that the work piece the working accuracy and the processing efficiency as well as save the material. Key word Steering ; Processing craft; Unit clamp; Working accuracy ; Craft route
第1章零件分析 1.1 转向节的功用 转向节（俗称羊角）是汽车转向桥上的主要零件之一。转向节与前梁组装后构成铰链装置，利用该铰链装置使车轮可以偏转一定角度，从而实现汽车的转向行驶。 转向节是车轮和方向盘之间的联系纽带，通过方向盘的旋转，带动连杆，即开始调整车轮的高度，而车轮通过两个轴承与转向节配合，使他们连接在一起。 转向节锥孔与转向节臂配合，并和转向横拉杆连接。 转向节法兰面通过四个螺钉和制动盘连接在一起。 转向节的功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮转向。在汽车的行驶状态下受到多变的冲击载荷。 转向节零件实体建模如图： 1.2 转向节的结构特点与技术要求 转向节（见下图）形式比较复杂，其结构兼具有轴类、盘类、叉架类等各种零件的特点。
根据其功用与结构特点，主要技术要求如下： 1.轴颈部分 转向节轴颈部分精度要求高的部位有：与轴承配合的两个支承轴颈，分别为Φ25和Φ40以及端面。 两支承轴颈对轴线的同轴度不大于Φ0.01mm，端面对轴线的垂直度不大于0.03mm。 圆角R5处是应力集中部位，Φ74轴颈端面易磨损，因此要求有高的强度和硬度。在此区域采用高频淬火，淬火深度3-6mm，硬度为HRC53-58。 2.法兰面部分 法兰面上有均匀分布的4-Φ12mm的孔，法兰面背面有因锻造拨模角为斜面，为使孔端面与法兰面很好贴合，每个孔均锪有Φ15mm的沉孔。 3.叉架部分 转向节的上下耳和法兰面构成叉架体，精度要求高的部分有：注销孔为断续长孔，尺寸要求为Φ30mm，最大实体同轴度不大于Φ0.02mm,与轴线的位置度不大于Φ0.3mm。锥孔大径为Φ28mm，锥度1：8。
摘要 本次毕业设计包括编写汽车转向节锻造加工工艺规程和设计锻造模具，是对我四年本科学习的一次考察，也是自己运用所学知识进行实践的一次好机会。该次设计，完成了轻型卡车转向节锻造的工艺流程安排、工艺编制及锻造模具设计的技术说明，制件的材料是40Cr. 转向节锻造的工艺设计，完成的是材料的自由锻制坯、模锻锤预锻和终锻、切边压力机切边工艺。本文首先对产品图及成型工艺特点进行了分析，确定采用电液模锻锤进行锻造，使用带有预锻型槽和终锻型槽的模具机型终锻的工艺方法，根据零件的尺寸形状确定了加工面的预留加工余量、根据材料查表确定了加热温度、始锻温度、终锻温度，确定了锻件重量、进行了锻造力的估算，并根据锻造打击力进行了锻造设备的选择、对切边模具的凸模，凹模刃口尺寸进行了计算，最后利用CAD软件按工程制图标准画出锻造工步图、锻造胎模图、锻造模具图、切边模具图，编制了完整的锻造工艺。 关键词：自由锻制坯; 胎模; 加工余量; 刃口尺寸计算; 预锻; 终锻; 锻造工步
ABSTRACT The graduation design including compilation automotive steering knuckle forging process planning and design for forging die of undergraduate study four years, but also his trip knowledge learned a good oppotunity to carry on the practice. The Times design, completed the light trucks steering knuckle forging process arrangement, process Compilation and forging die design technical specification, the product's material is 40Cr. Steering knuckle forging process design, complete is material of free forging blocking, forging hammer forging and eventually gets forging, trimming press trimming process. This paper firstly product image and molding process characteristics are analyzed, sure to use electro-hydraulic forging hammer forging, use with pretensioners on forging type slots and end the mould forging type slot machine forging process method, end according to determine the size of parts machining surface shape to reserve machining allowance, according to materials look-up table determined the heating temperature, temperature, final forging beginning temperature of forging, determines the weight of the forging of forgings, according to the estimate, and force the forging stroke forging equipment choice, the punch molds for trimming blade, concave die size, finally, using the calculated according to the engineering drawing standards CAD tools software draw forging tool graph, forging die step womb graph, forging die figure, trimming mould figure, compiled the complete forging process. Keywords:Free Forging Blocking; Tire Mold; Machining Allowance; The Blade Size Calculation; Forging; Eventually Gets Forging; Forging Work Steps