商用汽车车轮螺栓强度分析.pdf

汽车实用技术
T艺?设备?材料
2012年第12期
AUTOMOBILE APPLLED TECHNOLOGY
2と012N(0、12
商用汽车车轮螺栓强度分析
湿娟,马国兴
(陕西重型汽车有限公司,陕西西安710200)
摘要:本文对商用汽车车轮螺栓强度进行了分析计算,为后续新车型的设计开发提供理论依据
和设计参考
关键词:车轮螺栓;强度分析
中图分类号:U466文献标识码:A文章编号:1671-7988(2012)12-38-03
Strength Analysis for Wheel Bolt of Commercial Vehicle
Wen Juan, Ma Guoxing
( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co, Ltd, shaanxi Xi'an 710200
Abstract: This paper introduced the strength anal ysis calculation for wheel bolt of commercial vehicle, which
provides theoretic foundations and cngineering reference for new types of vehicle development
Keywords: Wheel Bolt Strength Analysis
CLC No: U466 Document code: A Article ID: 1671-7988(2012)12-38-03
前言
车轮紧固螺栓是联接车桥和车轮的部件,主要
功能是紧固车轮,有时也起定心作用。重型车车轮
螺栓数目较多,一般用轮辐中心孔定心,车纶螺栓
和螺母的设计要配合;螺纹直径、对边宽度等要适
F, Ex
应车轮紧要求:螺栓的强度要用标准验证方法加
以验证,以达到规定的性能要求。
汽车行驶时,汽车车轮承受汽车的重力、行驶
中的滚动阻力,以及转弯时或在倾斜路面上产生的
側向力,汽车制动时还受到路面的制动力,随着车
轮转动,路面对车轮产生的冲击力。相应地车轮螺
图中:G一后轴负荷(重力)通过轮毂作用
栓、螺母也承受这些力,这些力构成车轮螺栓、螺于车轮螺栓上的力;
母的交变循环应力。
N一地面反力通过轮辋作用于车轮螺
栓上的力
1、车轮螺栓受力分析图
FA一杯形螺毋拧紧时产生的对车轮螺
栓的拉力(预紧力)
作者简介:温娟,就职于陕西重型汽车有限公司
FX一转向或侧倾时产生的侧狗横力:
2012年第12期
温娟等:商用汽车车轮螺栓强度分析
FA1一紧固螺母对FA的反作用力;
轮網与轮毂之间的最大静摩擦力为
Fx1一紧固螺母对FX的反作用力
F=×Q=0.15×1254950=188243
FP一汽车牵引力作用于车轮螺栓上的
其中:为摩擦系数,铸铁对钢取=0.15
FR一汽车行驶阻力
后轮最大垂直负载(冲击力):
FB一汽车制动时产生的制动力;
N=0.5×gxG2=0.5×9.8x16000=78400N
FS一轮毂对FB的作用反力。
其中,G-N,FX=Fx1,FA=FA,FR=FS,FS=式中,g为重力加速度,G2为后轴满載轴荷,按
FB
MAN铸造桥16000kg计算。
2、车轮螺母拧紧力矩确定
最大制动力:
F=0.5×gx9xG2=0.5x9,8x08x1600=62720N
目前商用汽车车轮螺栓规格为M22x1.5,车
轮螺栓材料为40Cr,屈服极限σ.785MPa
式中,9为路面附着系数,一般取9=0.8。
螺纹大径d=22mm,螺距P=1.5mm
制动时重力与制动力的合力:
螺纹原始三角形高度
H=0.866×P=1.299mm
F=√N2+F,2=100400N
外螺纹小径d1=d-2×H=20.376mm
车轮螺栓所受的剪切力:
外螺纹中径d2=d-2xーH=21.026mmn
A、螺栓联结件的许用剪切应力(参见
GB3098.1-82):
螺纹的计算直径dる=d1ー=20.16m
940
=188MPA
螺栓的公称应力截面积
d+d
式中:°s为屈服极限,10.9级螺栓取940Mpa:
33.3n7
4
x为螺栓联接的安全系数,对于合金
则拧紧力矩的计算值为
钢,一般取3.5-5
7=0.12o。A,4=690Mm
B、螺栓所受的剪切应力计算:
单个车轮螺栓所受的剪切应力:
通常按照计算值的0.8倍作为实际应用的拧紧
力矩,则实际拧紧力矩为ア=0.8T=552.18Mm
て=×=23Nm2~<[]=180Nm2
3、车轮螺栓强度确定
4、垂直于车轮平面受力情况
拧紧力矩T0.292,d
当汽车转向时,由于离心作用车辆发生侧倾,
侧车轮将受到一个路面反作用力和一个向心力
则螺母预紧力Q2sT/0.2d=125495N
汽车行驶在倾斜路面上时,车辆也会侧倾,重力将
目前商用汽车每侧车轮螺栓数为10个,因此,产生一个与路面平行的分力。此两个力都是车轮螺
每侧车轮螺母总的预紧力为
栓承受的侧向力
2=10xQっ=10×125495=1254950M
下图为车辆侧倾时车轮螺栓受力情况。