輪式挖掘機的驅動橋殼工藝設計1

1、前言驅動橋橋殼是輪式挖掘機的重要零件之一，它處于動力傳動系的末端，起著支撐挖掘機載荷的作用，并將載荷傳給挖掘機后輪。作用在驅動車輪上的牽引力、制動力、側向力和法向力通過橋殼傳到懸掛，車架和車廂上。因此橋殼即時承載零件，也是傳動部件，同時又是主減速器，差速器，驅動車輪傳動裝置（如半軸）的外殼 。在挖掘機工作和行駛過程中，橋殼承受繁重的載荷，設計時必須考慮在動載荷下橋殼有足夠的強度和剛度，為了減小汽車的動載荷，提高汽車的行駛平順性，在保證強度和剛度的前提下應力盡量減小橋殼的自重。同時，還應該盡量設計橋殼結構簡單，制造方便以便利于降低成本，其結構也必須能夠保證主減速器的拆裝，調整、維修和保養(yǎng)方便。在

2、選擇橋殼的結構型式時，還應該要考慮到制造條件。1.1 可分式橋殼可分式橋殼如圖1所示，整個橋殼由一個垂直接合面分為左右兩部分，每一部分均由一個鑄件殼體和一個壓入其外端的半軸套管組成。半軸套管與殼體用鉚釘聯(lián)接。在裝配主減速器及差速器后左右兩半橋殼是通過在中央接合面處的一圈螺栓聯(lián)成一個整體?？煞质綐驓さ奶攸c是橋殼制造工藝簡單、主減速器軸承支承剛度好。但對主減速器的配、調整及維修都很不方便，橋殼三段可分式橋殼是由左、中、 右三段組成。其中央部分(主減速器殼)和左右兩半均為鑄件，兩側半殼用螺栓固定在中央殼上。在裝配驅動橋時，可先把中央殼與一側的半殼相聯(lián)，然后將主減速器及差速器裝入，調整好后再裝上另一側

3、的半殼。其特點是將整個橋殼分為三段使制造工藝簡單，但整個橋殼裝起來后的剛度及強度仍不如整體式橋殼，固定兩側半殼的螺栓也有過拉斷的情況，而且維修主減速器時仍要把整個車橋從車上拆下來。1.2 整體式橋殼整體式橋殼的特點是將整個橋殼制成一個整體，橋殼猶如一整體的空心梁，其強度及剛度都比較好。且橋殼與主減速器殼分作兩體，主減速器齒輪及差速器均裝在獨立的主減速殼里，構成單獨的總成，調整好以后再由橋殼中部前面裝入橋殼內，并與橋殼用螺栓固定在一起。使主減速器和差速器的拆裝、調整、維修、保養(yǎng)等都十分方便。整體式橋殼按其制造工藝的不同又可分為鑄造整體式，鋼板沖壓焊接式，鋼管擴張成形式，和液脹四種制造工藝。鑄造整

4、體式橋殼(1)鑄造整體式橋殼 鑄造整體式橋殼可采用球墨鑄鐵，可鍛鑄鐵或鑄鋼鑄造。法國雷諾公司在球鐵中加入1.7%的鎳，解決了球墨鑄鐵低溫(一40)沖擊值急劇降低的問題，得到了與常溫相同的沖擊值。為進一步提高鑄造整體式橋殼的強度和剛度，鑄造整體式橋殼的兩端壓入較長的無縫鋼管作為半軸套管，并用銷釘固定，如圖2所示，每邊半軸套管與橋殼的壓配表面共四處，由里向外逐漸加大配合表面的直徑，以得到較好的壓配效果。鋼板彈簧座與橋殼鑄成一體，所以在鋼板彈簧座附近的橋殼截面可根據(jù)強度要求鑄成適當形狀。橋殼中部前端的平面和安裝孔用于主減速器及差速器總成安裝，后端平面及孔用于上后蓋安裝。在重型汽車上，為了進一步提高橋

5、殼的強度和剛度，則將后蓋與橋殼鑄成一體。某些重型汽車鑄造整體式橋殼的主減速器及差速器總成的安裝孔位于橋殼中間的上部以方便主減速器與差速器總成的吊裝，但這對橋殼的垂向強度與剛度不利。鑄造整體式橋殼的主要優(yōu)點在于可制成復雜而理想的形狀，壁厚能夠變化，可得到理想的應力分布，其強度及剛度均較大，工作可靠。但質量大、加工面多，制造工藝復雜。鋼板沖壓焊接整體式橋殼(2)鋼板沖壓焊接整體式橋殼 如圖所示，鋼板沖壓焊接整體式橋殼是由上、下對焊的一對橋殼主件、四塊三角鋼板、加強圈、兩個半軸套管、兩個突緣、一個后蓋以及兩個鋼板彈簧座等沿它們之間的接縫組焊而成。橋殼主件的上、下兩半是一種沖壓件。這種橋殼主件的板料為

6、矩形，下料方便且材料的利用率高，但上、下兩橋殼主件對焊時需用四塊三角鋼板補焊到橋殼中部前后兩側的缺口處。也可以采用不需用三角鋼板補缺口的結構方案。這時上、下兩半橋殼主件的對縫平直，易于實現(xiàn)焊接自動化，橋殼主件在焊縫處的倒角也容易了，但帶來下料上的麻煩，板料的利用率也低，沖壓工藝也較前一方案復雜。橋殼主件(上、下半殼)與半軸套管間除了可采用對焊外，亦可采用上、下橋殼主件兩側的半圓形端部緊靠在半軸套管內端的外圓上，除了需沿接縫焊一圈外，尚需塞焊的方法。日本在組合橋殼及半軸套管時，要求這兩者之嵌合部分有0.02-0.11mm的過盈量。焊接橋殼時采用二氧化碳氣體保護焊能使焊件熱變形小、內應力小、焊縫質

7、量可靠。鋼板沖壓焊接整體式橋殼除了具有制造工藝簡單、材料利用率高、廢品率很低、生產率高以及制造成本低等優(yōu)點外，還有足夠的強度和剛度，特別是其質量小(僅為鑄造整體式橋殼的75%左右)，工作可靠。其主要缺點是橋殼不能做成復雜而理想的斷面，壁厚一定。，故難于調整應力分布。由于鋼板沖壓焊接整體式橋殼的一系列優(yōu)點，近年來不僅在轎車、客車，輕、中型載貨汽車上得到了廣泛的應用，而且有些噸位更大的(軸荷在14t以下的)汽車也開始采用。(3)鋼管擴張成形整體式橋殼 如圖所示，這種橋殼是由中碳(例如35號鋼)無縫鋼管或鋼板卷焊鋼管擴張成形制成。將鋼管中間擴孔兩端滾壓變細，再加焊突緣及彈簧座等。這種制造工藝的生產效

8、率高，材料的利用率最高，橋殼質量雖小而強度及剛度卻比較好，但需要專用擴張成形軋制設備。適合于轎車、輕中型載貨汽車的大量生產。根據(jù)本次設計要求為20T輪式挖掘機，和以上各種綜合考慮，選擇鑄造整體式橋殼。由力學分析和經驗可得危險截面常常發(fā)生在副車架連接處，在挖掘機機發(fā)揮最大牽引力提升挖斗，滿載前行在不平路面作業(yè)的時候最容易出現(xiàn)，因此用這二種工況進行設計和計算先確定此截面的尺寸（1） 后橋兩輪所受的總反作用力： Z=車輪中心線到副車架連接中心的距離（=460mm）。挖掘機機的使用重量 （=196000N）。后輪離地時鏟斗的垂直載荷 =為挖斗重心到后橋中心的距離，取4000mm；L為軸距取2300mm

9、，0.5L為整車重心到后橋中心的距離；查挖掘機挖斗在滿載石頭時力最大，最大是約400斤=37910KN前橋的自重（=5886N）= Z=13.683 KN.m22T挖機相關數(shù)據(jù)：挖機尺寸全長(mm)：6200最小離地間隙(mm)：339全寬(mm)：1890尾部旋轉半徑(mm)：1814全高(mm)：2640（2） 由最大牽引力產生的水平彎矩=11.729KN.m-輪胎與地面的摩擦系數(shù)（=0.78）其合成彎矩為：=18.00KN.m（3）橋殼所受的牽引力引起的反作用扭矩：=12.88KN.m(此反作用扭矩只是簡算，但是偏差不大)驅動輪的滾動半徑 (=0.505m)其扭應力為： =橋殼抗扭斷面系

10、數(shù) =（1-）橋殼的彎矩和扭矩合成應力為： = （可由查表取0.73，=330MPa）d88.26mm裝載機滿運行，緊急制動時。（1）緊急制動，由地面對輪胎的垂直反作用力作用于橋殼上的垂直彎矩 = 裝載機滿載時的總重量 (=42183N)緊急制動時，后橋殼上的質量分配系數(shù)為制動的時候前橋所承受的重量為=+（aH）/L (不考慮動載荷)= (為整車重心到后橋的距離取0.4L)=42183N0.4=16873.2Na為制動加速度 a=g=7.65N/KgH為整車重心高度取0.65m=+（aH）/L =16873.2N+（7.650.65）/2.1=27.055KN前橋的自重=4.87KN.m（2）由制動力產生的水平面內的彎矩=*L=0.780.460=4.81KN.m其合成彎矩為：=6.75 KN.m橋殼的彎矩應力為：=制動扭矩： =0.780.505=5.33 KN.m其扭轉應力為： =橋殼的彎矩和扭矩合成應力為： =58.8mmd52.75mm綜上述：d88.26mm,考慮其作業(yè)情況復雜常常受到沖擊載荷，d取大一些，因此d=110mm,由=0.73，可得：=80mm （以上計算參考參