中重型商用汽车驱动桥壳的发展现状及趋势

２中重型商用车桥壳的行业发展现状
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１重型商用车市场分析
随着人世和中国运输结掏变化湍费水平的提高同内市场对中重掣车产品需求向多层
次、多品种方向发腱。根据市场需求预测，见圈７，未米市场对巾重型载货车的需求稳步上 升，到２００５年将达到３Ｉ万辆２０ｌＯ年达到４０万辆，在总量需求巾重型车的需求增量较
大．２００５年将占总需求ｔｊ｛ｊ６０，ｚ，；２０ｌｏ年将占总需求ｆｌ々７ｎ％。中型车需求量逐年递减且需求
中重型商用汽车驱动桥壳的发展现状及趋势
马顺龙刘海峰王成刚孙树臣 一汽铸造有限公司技术中心，吉林省长春市和平大街１２８１号，邮编：１３００６２ 摘要：本文综合论述了中重型商用汽车驱动桥壳的结构形式，介绍了铸造整体桥壳，冲压焊 接整体桥壳，钢管扩张，液胀桥壳四种驱动桥壳的主要制造方式，在此基础上综合分析和比 较了四种桥壳的工艺，承载能力和成本等方面。综合上述论述以东风汽车集团公司，陕西汉 德车桥公司，中国重汽集团有限公司后桥壳的开发应用实例说明了铸造整体桥壳，冲压焊接 整体桥壳的特定应用场合和优势，最后根据一汽铸造有限公司的实际生产情况。提出了与其 它桥壳竞争的途径和手段。
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１．２整体式桥壳 整体式桥壳的特点是将整个桥壳制成一个整体，桥壳犹如一整体的空心梁，其强度及刚
度都比较好。且桥壳与主减速器壳分作两体，主减速器齿轮及差速器均装在独立的主减速壳
里，构成单独的总成，调整好以后再由桥壳中部前面装入桥壳内，并与桥壳用螺栓固定在一 起。使主减速器和差速器的拆装、调整、维修、保养等都十分方便。整体式桥壳按其制造工 艺的不同又可分为铸造整体式，钢板冲压焊接式，钢管扩张成形式，和液胀四种制造工艺唧。
州端滚肝变细．再加蝌突缘及弹簧庵等．这种制造Ｌ 艺的生产效率高，材料的利用率最高．桥壳质量虽小 而强度及刚度却比较好．但需要专用扩张成形轧制设 备。适台于轿车，轻中型藏货汽车的大量生产，
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蟹４铜管扩张戚形整体式柝壳
４）藏压肤形整体式柝壳
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焊外，亦可ｊ艮用七、下桥壳丰件鹋侧的半圆形端郝鬟靠在半轴簦管内端的外圆上．除了需沿 接缝焊一皤外．尚需摩焊的方法。日本在组合桥壳及半轴套管时．要求这两者之嵌台部分有 ｏ ０２＿０ ｌＩｍｍ的过盈最。焊接桥壳时采用二钮化碳气体保护焊能使焊件热变形小、内噍力小、
焊缝质量可靠，
钢板冲压焊接整体式桥壳除了具有制造】。艺简 单、材料利用率高、废牖率很低、生产率高以及制造 成本低等优点外，还有足够的强度和刚度．特别是萁 质量小（仅为铸造整体式桥先的７５％左右），工作可轱
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表３中重型商用车桥壳的主要产品
３．冲压一焊接桥壳与铸造桥壳的分析与比较
３．１桥壳材质的分析与比较 后桥壳的用材历来是钢与铸铁的竞争热点。若选择用钢，还可分为冲压焊接桥壳（这已 是钢的优势选择），锻造焊接桥壳和铸钢桥壳。若选择铸铁，用材还可分为可锻铸铁和球墨 铸铁，后者已占铸铁中的优势。 （１）冲压焊接桥壳 冲压焊接桥壳以中厚钢板为原料， 通过冲．拉延工艺，冲出上下两个半壳。因为零件 大，钢板厚，需用很大吨位的机械压床或油压机。有的工厂投资有限，不可能冷压成形， 只能采取热压成形，钢板加热时有可能引起表面脱碳，不利于桥壳的疲劳强度。 冲压焊接桥壳在制造过程中，上下两个半壳通过焊接形成空腔件。实际生产中，由于上 下两个半壳冲件在前后瑟琶孔两侧，不能吻合，所以需要另加４块三角形连接板。此外，在 前瑟琶孑Ｌ处要焊上一个大法兰盘，后瑟琶孔处要焊上一个冲压件后盖，左右两侧支各需焊 上一个法兰盘，桥壳左右两侧上面各需焊上钢板弹簧垫板。因此实际上这个冲压焊接后桥壳 是由１２个钢板零件拼焊而成的一个合件。在采用同等厚度的钢板冲压零件时， 采用本工艺无法按零件各部位应力大小分配冲件截面的厚度， 必然会带来 拉延部分的减薄。因此冲压件各部位厚度是不同的。桥壳服役时，各部位的应力也是不同的。 一般需要保证薄断面有足够 的安全系数，若不够，只好增大原材料厚度。桥壳材质可采用例如０ｒｂ为５２０ ＭＰａ的低合金高 强度钢板，但一般来说，钢板强度越高，成形越困难，冲件开裂比例上升。 （２）铸造桥壳 采用铸造工艺的优势在于，第一可采用集成方式将（１）中所述１２个零件中除后盖外都统 一成为一个整体铸件， 大大减少了零件数和不必将各零件组合成一体， 因此节省了工序； 第二桥壳各部位的截面厚度根据应力载荷可比较自由地作适当安排， 铸造桥壳一般不比冲压．焊接桥壳重。 从材质方面考虑，尽管钢板可以选择强度较高的钢号，但球墨铸铁的强度也不低，何况 其密度仅为钢的９０％。铸铁桥壳材质早期采用可锻铸铁，其叮。约为３５０ ＭＰａ，如一汽１９５６ 年起生产的解放牌ＣＡｌ０型载货车便采用ＫＴ３５０—１０牌号。本型汽车曾长期是国家的主要车 型，以坚固耐用著称。１９６９年建设二汽（现称东风汽车公司１时，首创用铁素体球墨铸铁代替 可锻铸铁制造这个底盘铸件中最大最重的桥壳，其用意既在充分利用我国富产的稀土一镁资 源和供应相对充裕的生铁来替代当时生产可锻铸铁的紧缺资源一废钢，又可以大大减少热处 理能耗。同时从性能上考虑，铁素体球铁叮ｂ彳艮容易达至１１４２０ ＭＰａ的要求，而可锻铸铁则只 能勉强达到３５０ ＭＰａ的要求。球铁比可锻铸铁的强度提高了２０％。二汽ＥＱｌ４０型５ｔ载货车的 名义载重比一汽ＣＡｌ０型４ｔ载货车提高了ｌｔ，但桥壳并不增厚增重，其经济效益是十分明显的。 二汽底盘大、中铸件都可能实现用球铁材质，据此建设了国内最大的球铁专业厂一铸造二厂， 其铸件年产量最多时达７０，０００ｔ。该厂后来不满足于球铁件仍需短时间退火工艺， 而试验 因此只要设计得当，
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１．１
可分式桥壳 可分式桥壳如图１所示，整个桥壳由一个垂直接合面分为左右两部分，每一部分均由一
个铸件壳体和一个压入其外端的半轴套管组成。半轴套管与壳体用铆钉联接。在装配主减速 器及差速器后左右两半桥壳是通过在中央接合面处的一圈螺栓联成一个整体。可分式桥壳的 特点是桥壳制造工艺简单、主减速器轴承支承刚度好。但对主减速器的装配、调整及维修都 很不方便，桥壳的强度和刚度也比较低，上述两段可分式桥壳主要用于轻型商用汽车，由于 上述缺点现在已很少采用。 三段可分式桥壳是由左、中、右三段组成。其中央部分（主减速器壳）和左右两半均为铸 件，两侧半壳用螺栓固定在中央壳上。在装配驱动桥时，可先把中央壳与一侧的半壳相联， 然后将主减速器及差速器装入，调整好后再装上另一侧的半壳。其特点是将整个桥壳分为三 段使制造工艺简单，但整个桥壳装起来后的刚度及强度仍不如整体式桥壳，固定两侧半壳的 螺栓也有过拉断的情况，而且维修主减速器时仍要把整个车桥从车上拆下来。
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６４％，８６ ３２％．
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图７中重塑卡车市场预测
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田８重型货车各吨位未来发展趋势
２中重型商用车桥壳的主要生产工艺与产品 表２和表３分别给…ｒ中重聋』商用午桥壳的主婴生产工艺与产品，可见在中重型商Ｊ｛】车
应用领域中．铸造和Ｈ｜』ｔ一焊接桥壳仍然是丰力二
表２中重量商用车柝壳的主要生产工艺
趋于稳定．需求量将长ｅ，ｈｈ］维持在总量ｆｌ！ｊ３０％左右，未束５—１０‘ｈ。｛・型车比蕈大幅度下降；
７一ＩＯ吨车将逐步替代目前的中型卞ＩｎＪ成为来来市场的主导产品；Ｉｏ吨以上重型车将随着国
家的基础建设投资力度增加和公路运阿的理年完善Ｉｎｊ在未来儿年内有较大幅度的增妊。特别 是高速公路的飞速发展，为大吨位、大功率载货车提供ｒ得天独厚的有利条件；我阿集装箱 运输业的高速发展，也为大吨位、大功串载货车提供了广阔的用武之地，进一ｋ１９９９年后．重 型载货汽车高速增长，特别是２０００年、２００１年ｆ上半年）其增长卓分别谜６６ 远远高于汽车行业增Ｋ率１４％， ２００５年的销售２０爿辆．每年增Ｋ率预测为１７％（如Ｎ８所示） 在未米的几年内．重型牟和 太裂客车将进人高速增Ｋ时期．下桥的需求越也将随之剧增。重型车中一汽和一汽仍以生产 准重型车为丰．今后．其将加大ｔ＾＝吨ｆ￡１６Ｔ和３０Ｔ置型车的丌发．
１．３组合式桥壳 组合式桥壳（如图６所示）又称为支架式桥壳，它是将主减速器壳作为桥壳中间部分（铸 件），而在其两端压人无缝钢管，再用销钉或塞焊予以固定而成。组合式桥壳同样具有可分 式桥壳所具有的轴承座支承刚度好的优点，同时由于其后端有可拆装的后盖，主减速器及差 速器均由后盖孔处装入，因此使拆装、调整主减速器及差速器比可分式桥壳方便。与整体式 桥壳相比较，由于组合式桥壳的铸件尺寸较小，因此桥壳质量较小，但它还不具备像整体式 桥壳那样可将主减速器及差速器总成调整好后再装人桥壳的优点，而需要边安装边调整。另 外，组合式桥壳对加工精度要求较高，整个桥壳的刚度与整体式的相比也差。通常它主要用 于微型汽车、轿车及轻型以下的载货汽车。有的中型汽车也采用了这种桥壳但在结构上做了 一定改进。如主动锥齿轮另有单独的轴承座支承其前、后轴承，在它们预先组装起来后再由 桥壳前孔装入。使得主动锥齿轮的拆装、调整更方便，而且多一个直接支承在桥壳上的导向 轴承。但由于组合式桥壳的整体刚度较差，调整也不如整体式桥壳，故一般不推荐在中型以 上的载货汽车上采用。有的汽车采用多由于布置上的需要，例如前驱动桥的位置受到发动机 油底壳、减振器及转向器的限制而只得采用尺寸紧凑、易于布置的组合式桥壳。 综合上述论述以及中重型商用汽车驱动桥壳的应用现状，本文将只讨论铸造桥壳和冲压 一焊接式整体桥壳。
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概沭１１’驯
驱动桥桥壳是中重型商用汽车的重要零件之一。驱动桥壳起着支承汽车荷重的作用，并
将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力，制动力，侧向力和法向力通过桥壳传到悬挂， 车架和车厢上。因此桥壳既是承载零件，也是传力部件，同时它又是主减速器、差速器及驱 动车轮传动装置（如半轴）的外壳。 在汽车行驶过程中，桥壳承受繁重的载荷，设计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的 强度和刚度。为了减小汽车的簧 下质量以利于降低动载荷、提高 汽车的行驶平顺性，在保证强度 和刚度的前提下应力求减小桥壳 的质量。桥壳还应结构简单、制 造方便以利于降低成本。其结构 还应保证主减速器的拆装、调整、 维修和保养方便。在选择桥壳的 结构型式时，还应考虑汽车的类 型、使用要求、制造条件、材料 供应等。桥壳的结构型式大致分 为可分式、整体式和组合式三种。 图１可分式桥壳
制技术的发展，以液体作传导介质的踱压胀形技术在国外发展迅速广泛应用于汽车制造业．
并开始在许多其它工业领域引起人们的重视．前景十分广阔。
图６组合式桥壳 （５）几种整体式桥壳制造工艺的比较 表１给出了几种整体式桥壳制造工艺的比较，可见各种工艺的整体式桥壳各有其优势， 铸造和冲压一焊接式桥壳在中重型汽车上的应用是比较广泛的。 表１几种整体式桥壳制造工艺的比较
其主要缺点是栝壳不能做成复杂而理想的断面．疃雎 一定。．故难于调整Ｊ电力分布。由于钢板冲压焊接整 体式桥壳的一系列优点，近年来不仅在轿车、客车．
轻、中型载货汽车Ｌ｝９刘ｒ广泛的应用而且有些吨
位更大的｛毫｜Ｉ荷在］４１ Ｌ＇／下的）汽车也开始采Ｈ｛
口阕譬扩张庇形整体式轿壳
如嘲４所不．这种桥壳是ｎＩ中碳（侧如３５呼钠）尤缝 钢管或钢板卷抖钢许扩张成形制成．将制管中｜ｉＩ】扩孔
图２铸造整体式桥壳
（１）铸造整体式桥壳 铸造整体式桥壳可采用球墨铸铁，可锻铸铁或铸钢铸造。法国雷诺公司在球铁中加入 １．７％的镍，解决了球墨铸铁低温（一４０℃）冲击值急剧降低的问题，得到了与常温相同的冲击 值。为进一步提高铸造整体式桥壳的强度和刚度，铸造整体式桥壳的两端压入较长的无缝钢 管作为半轴套管，并用销钉固定，如图２所示，每边半轴套管与桥壳的压配表面共四处，由 里向外逐渐加大配合表面的直径，以得到较好的压配效果。钢板弹簧座与桥壳铸成一体，所 以在钢板弹簧座附近的桥壳截面可根据强度要求铸成适当形状。桥壳中部前端的平面和安装 孑Ｌ用于主减速器及差速器总成安装，后端平面及孔用于上后盖安装。在重型汽车上，为了进 一步提高桥壳的强度和刚度，则将后盖与桥壳铸成一体。某些重型汽车铸造整体式桥壳的主 减速器及差速器总成的安装孑Ｌ位于桥壳中间的上部以方便主减速器与差速器总成的吊装，但 这对桥壳的垂向强度与刚度不利。 铸造整体式桥壳的主要优点在于可制成复杂而理想的形状，壁厚能够变化，可得到理想 的应力分布，其强度及刚度均较大，工作可靠。但质量大、加工面多，制造工艺复杂。