轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析
轮式装载机驱动桥差速器壳体的结构优化设计
轮式装载机驱动桥差速器壳体的结构优化设计摘要：利用ANSYS软件中的优化设计模块．建立轮式装载机驱动桥差速器壳体的结构优化计算模型，并实现优化迭代计算。
经过优化迭代计算并作局部结构调整后的差速器壳体。
一方面加强了原设计方案的薄弱部位。
另一方面也使得整个结构布局更合理。
优化设计后的差速器壳体重量减轻了13．7％．降低了材料的成本。
关键词：轮式装载机；差速器壳体；有限元分析；优化设计差速器是轮式装载机驱动桥的重要组成部分。
发动机输出扭矩经过变速箱后传递至主传动，然后由差速器与左右半轴进行分开传动．保证装载机驱动桥(见图1)两侧车轮在行程不等时，能以不同速度旋转．从而满足行驶运动学的要求。
差速器壳与半轴通过法兰固定联接．把扭矩传递至两侧的轮边减速机构。
在国内某型号大型轮式装载机驱动桥开发设计中，利用有限元优化分析技术，对驱动桥的差速器壳体(见图2)进行了校核计算与结构优化设计。
1工况与载荷分析轮式装载机采用的是防滑式差速器．根据两侧轮胎处的地面行驶条件．差速器自动调整分配给左右半轴的扭矩比例．从而能保证装载机在不良路面条件下的通过性。
也就是说。
在装载机作业行驶过程中．差速器壳体承受的扭矩是变化的。
取极限作业工况作为差速器壳体的设计校核工况。
即装载机发动机的最大输出扭矩．经过各级传动后．作用在差速器的单侧．也就是说此工况下两侧的轮胎，一边达到最大输出扭矩．另一边输出扭矩为0。
可求出作用在差速器壳体上的最大扭矩式中τmax——发动机输出的最大扭矩；i——从发动机输端至差速器输入端之间的总传动比。
2建立有限元模型与分析在HyperMesh软件中完成差速器壳体网格的划分．通过软件接口将网格模型导入ANSYS中。
与半轴花键联接处施加固定约束。
在法兰安装孔处施加周向集中载荷式中N——法兰螺栓的数量：R——法兰螺栓周向布置半径。
差速器壳体有限元模型参数：单元类型Solid45．单元数量：259403，节点数量：74805。
轮式装载机湿式驱动桥壳有限元分析及结构改进
分 单元 网格 ， 并且 可 以保证 较 高 的计 算精 度 。在 ＡＮＳ ＹＳ中建立 的桥 壳几 何模 型如 图 １ 。 采用 Ｓ ｌ ９ ｏｉ ５单元 对 桥壳划 分 网格 ， ｄ 该单 元是 Ｓ ｌ ４ ｏｉ ５的高 阶形式 ， ｄ 为二 次 等参 单 元 ， 元 的棱边 经 映射 单
投 影后是 抛物 线 ， 有 较高 的几何 边界 模 拟能力 ， 具 能够较 好地 模拟 三维 结构 的应 力及 变形 情况 。划 分 网格后
加载 下 的刚度 ， 衡量 指标 是单 位长 度 （ 桥壳 的最大 变形 不超过 １ ５ｍｍ（ 桥壳 轮距 为 ２ １ ； 其 ｍ） ． 本 ． ５ｍ） 考察 驱
垂直静力弯曲和各常见工况下作 了静 力学分析 ， 得到 了桥 壳的 变形 和应 力场。结果表 明该桥 壳 结构在静 栽荷 下整 体变形较小 ， 符合 刚度要 求 ， 且结构具有相 当的安 全余量 。根 据有 限元分析 结 果， 在桥 壳 满足 强度 和刚度设 计要 求 的前提 下 ， 对桥 壳部分位置 的壁厚和倒 角作 了结构改进 ， 达到桥 壳轻量化设 计的 目标 ， 降低 了桥 壳的生产成本。
１ 桥 壳 有 限元 模 型 的建 立
装载机 驱 动桥壳 主要 由桥 壳体 和 轮 边 支 撑轴 通 过 螺 栓 连 接 构 成 。桥 壳 建 模 采用 ＡＮＳ ＹＳ的 ＡＰ Ｌ语 Ｄ 言 ， 立 的桥壳模 型 能够 较为 方便 地进 行尺 寸修 改 ， 有 良好 的扩 充性 ［ 建 具 引。 桥 壳 的形状 较复 杂 ， 建立 几何 模 型时作 了一些 简化 。 网格 划 分过程 中 ， 在 诸如 倒角 和ｄ Ｆ 等 结构 细节 特 ，Ｌ 征 往往 造成 网格划 分 的 困难 ， 而这些 结构 并不 是桥 壳 的危 险受力 部 位 ， 忽略 这些 结构 ， 故 以利 于 简化建 模 、 划
(word完整版)车桥桥壳参数计算方法
3。
2 挖掘机后桥桥壳设计3.2.1 桥壳类型选择由于轮式挖掘机后桥桥壳是挖掘机上的主要部件，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、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到车架和车厢上。
因此。
轮式挖掘机桥壳既是承载件又是传力件。
同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳，而且工作负载高，负荷变化大，行驶路况多变,工作环境恶劣，综合各项因素接合毕业设计要求我决定使用三段可分式桥壳作为设计目标。
3。
2。
2 桥壳设计及计算1．桥壳设计桥壳的设计是一个参数探索的过程，对于一款桥壳的设计首先是参考一款目前已经成熟的桥壳参数，并根据设计目标进行参数修正，将参数修正后的结果进行理论和有限元分析，查看是否满足要求，如不满足，就继续修正参数，直到最终达到设计要求，对于本次设计的目标，参考了某公司7吨轮式挖掘机驱动桥的参数，并根据实际需要进行了多次参数修正和分析，最终得到设计模型。
2桥壳的静弯曲应力计算桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在平板座处桥壳承受汽车的簧上质量，而沿左右轮胎中心线，地面给轮胎以反力G /2（双胎时则沿双胎之中心），桥壳则承受此力2与车轮重力g之差值，即（G -g），计算简图如下图所示。
w2w桥壳按静载荷计算时，在其两座之间的弯矩M为M =（G - g）空s N - M2w2式中：G ——汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，N；2g—-车轮（包括轮毂、制动器等）的重力，N; wB——驱动车轮轮距，m;s—-驱动桥壳上两座中心距离，m.由弯矩图可见，桥壳的危险断面通常在座附近.通常由于g远小于G /2,且设计时不易准确w2预计，当无数据时可以忽略不计.而静弯曲应力o则为wjo = x103 MPawj WV式中：M——见弯矩公式；W——危险断面处桥壳的垂向弯曲截面系数。
V在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算当汽车在不平路面上高速行驶时,桥壳除了承受静力状态下那部分荷载以外,还承受附加的冲击载荷。
200马力轮式推土机驱动桥设计说明书毕业设计
200马力轮式推土机驱动桥设计说明书毕业设计目录摘要 (Ⅲ)ABSTRACT (Ⅳ)第1章概述 (1)第2章整机传动系方案设计 (2)第3章驱动桥结构分析 (11)第4章主传动器设计 (12)4．1主传动器的结构形式 (12)4．2主传动器的基本参数选择与计算 (12)4．3主传动器的轴承校核 (28)第5章差速器设计 (28)5．1差速器的差速原理 (28)5．2锥齿轮差速器的结构 (28)5．3对称式圆锥行星齿轮差速器的设计 (30)第6章驱动半轴的设计 (37)6．1半轴的结构形式分析 (37)6．2半轴的结构设计 (37)6．3半轴的材料与热处理 (38)6．4全浮式半轴的强度计算 (38)第7章最终传动设计 (46)7．1齿圈式行星机构中齿轮齿数的选择 (40)7．2行星齿轮传动的配齿计算 (40)7．3行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 (41)7．4行星齿轮传动强度计算及校核 (47)第8章驱动桥壳设计 (50)8．1铸造整体式桥壳的结构 (50)8．2桥壳铸件结构设计时注意事项 (51)8．3润滑 (52)第9章各主要花键螺栓的选择与校核 (60)9.1花键螺栓的选择校核 (60)9.2 螺栓的选择与校核 (52)结论 (57)参考文献..................................................... 致谢. (60)附录外文翻译 (62)200马力轮式推土机驱动桥初步设计摘要本次设计内容为轮式推土机驱动桥设计，大致分为主传动的设计，差速器的设计，最终传动设计，半轴的设计四大部分。
其中主传动锥齿轮采用35º螺旋锥齿轮，这种类型的齿轮的基本参数和几何参数的计算是本次设计的重点所在。
将齿轮的几个基本参数，如齿数，模数，从动齿轮的分度圆直径等确定以后，用大量的公式可计算出齿轮的所有几何参数，进而进行齿轮的受力分析和强度校核。
了解了差速器，半轴和最终传动的结构和工作原理以后，结合设计要求，合理选择它们的形式及尺寸。
车后桥壳的分析研究分析
车后桥壳的分析研究e-works 本文针对某型车的引进吸收开发过程中，其海南路试发现后桥存在的局部强度不足的情况，用ANSYS有限元分析系统对其后桥壳进行了计算分析比较，并优化该产品的设计。
为了适应激烈的市场竞争，满足用户需求，企业需要开发出高品质、低价位的新产品。
为此，CAE技术在汽车产品开发过程中越来越多地得到开发人员的应用。
针对某型车的引进吸收开发过程中，其海南路试发现后桥存在的局部强度不足的情况，用ANSYS有限元分析系统对其后桥壳进行了计算分析比较，并优化该产品的设计。
随着汽车对安全、节能、环保的不断重视，汽车车后桥作为整车的一个关键部件，其产品的质量对整车的安全使用及整车性能的影响是非常大的，因而对汽车车后桥进行有效的优化设计计算是非常必要的。
本文介绍了有限元方法对某型车后桥壳的分析研究，建立了车后桥壳的有限元计算模型，并进行了多方案的模型计算分析比较，指出了其结构不足，提出了改进建议，为进一步优化设计提供了重要理论依据。
建立后桥壳的有限元模型根据该车后桥结构特点，传统的车桥有限元简化分析一般将重点集中于桥壳分析，该桥壳是钢板焊接式，由两根主桥壳对焊，中段两侧焊有四块三角形板，中间两端与桥后盖及主减速器壳连接固定。
一般其强度问题点发生的部位如图1。
图1 焊接桥壳常见的高应力响应部位本桥壳的G、H点即是平衡杆座板焊接位的应力集中问题，E点处在中间相对水平缓的过度部位，该处往往开大伞齿轮安装切槽或法篮螺孔，应力响应也较高，A、B点的高应力响应对应最大侧向载荷工作情况发生。
载荷与约束首先对后桥所受载荷进行分析，本分析考虑了两种工作载荷：一种桥负荷，分别作用在板簧支座与桥壳联接位；另一种载荷为平衡杆在车身发生倾斜等情况时产生的抗力。
图2 平衡杆模型与抗力图3 车身不发生倾斜时桥壳应力响应分布计算结果分析通过FEM对平衡杆模型有无作用力计算比较，得出：平衡杆支反力对桥壳体的影响主要体现在桥壳弯矩的加大。
NTE240型矿用车驱动桥壳结构强度与模态分析
ANALYSIS RESEARCH分析研究参考文献[1] 张接信,王爱超,黄柱安.垂直循环式立体停车设备的设计与应用[J]. 起重运输机械, 2016（7）：41-43.[2] 机械式立体车库[J]. 物流技术：装备版, 2011(14)：68，69.[3] 许立,任润,施志辉,等. 基于Pro/E的链传动多边形效应仿真分析[J]. 制造业自动化, 2009(5)：93-95. [4] 白玉铭. 垂直循环式立体车库设计研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学, 2007.[5] 杨国欣,刘乃庆,孙裕晶. 链传动多边形效应分析[J]. 农业与技术,1996(3)：40-42.作者：陈明阳电子邮箱：605779014@收稿日期：2017-06-09NTE240型矿用车驱动桥壳结构强度与模态分析杨芙蓉1 陈锋锋2 董志明1 任学平21 北方重型汽车股份有限公司 包头 0140002 内蒙古科技大学 包头 014000摘 要：为验证NTE240型电动轮矿用自卸车驱动桥壳设计的合理性，利用Pro/E软件建立驱动桥壳的三维模型，导入Ansys Workbench建立桥壳的有限元模型，并通过Ansys Workbench进行驱动桥壳的结构静力学分析和模态有限元分析。
分析结果显示，该桥壳具有足够的静强度和刚度，并具有足够的抗振性。
上述分析结果可以为桥壳的结构优化设计提供参考依据。
Abstract: To prove that the drive axle housing of NTE240 electric wheel mining dump truck is reasonably designed, a three-dimensional model is established for drive axle housing by using Pro/E software, and the model is imported to Ansys Workbench to build finite element model of axle housing. In addition, Ansys Workbench is used for structural static analysis and modal finite element analysis of drive axle housing. The analysis results reveal that the axle housing has sufficient static strength and rigidity, and is highly resistant to vibration, which can provide reference for the structural optimization design of axle housing.关键词：矿用车；驱动桥壳；结构强度；模态Keywords: mining truck; drive axle housing; structural strength; mode中图分类号：TD57 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2018）02-0121-040 引言矿用自卸车主要用于露天矿山运输，少量用于采石场和大型建筑工程工地，在装料场与卸料场之间短距离往返运送矿石和岩石等物料。
轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析
毕业设计（论文）
设计说明书
题
目 吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析
专业 班级 学生 指导教师
重庆交通大学 20** 年
前言
2010 年，我国挖掘机行业延续了 2009 年的发展态势，在政府加大基建投资、推进 城镇化建设等多种政策叠加效应的作用拉动下，实际累计销售总量超过 16.5 万台，比 2009 年增长 74.5%。2011 年上半年，中国境内 25 家主要挖掘机制造商销售挖掘机 12.8 万台，比 2010 年同期增长 31.98%，。受国家推动的大规模基建计划和房地产行业投资 景气的影响，中国挖掘机市场将会有进一步的增长。未来挖掘机行业前景看好，中西部 地区和东北地区随着经济建设的加快和施工项目的增多，对挖掘机的需求量也将逐年增 大。但行业中产销量 80%为日、韩、美等外资所占。有据统计，在西方发达国家轮挖需 求量约占挖掘机需求总量的 12％，有的甚至达到 70—80％，应用十分广泛。而我国的轮 挖仅为 3％左右，故从世界范围轮挖我国的应用有待挖掘。
R101驱动桥后桥壳总成裂纹试验分析
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｒ ｅ ａ ｒ ａ ｘ ｌ ｅ ； ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ； ａ ｉ ｒ ｔ ｉ ｇ ｈ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ； ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ
试 下桥壳 漏油问题采取的加载试验 。 它是在产 品后期试
制 阶段 （ 样 桥和试验桥 ） 对失效 件找到裂纹 源 ， 特别是对
非贯通式 裂纹源查找 的一种 有效方法 ， 同时也是对后桥
壳细微裂 纹源查找 的确 实可行 的方法 ，而且 简单易行 。
用两个堵 头封闭后桥壳 总成的 内膛 ， 在万 能后桥总成试 验 台就能完成。 该试 验方法 对后桥壳总成质量 问题 的判 断 和加强设计有 良好 的作用［ ４ １ 。
进行分析 ， 但在软件 中对其施加的载荷 和边界条件与后桥 的实际工况有一定的差别 ，特别是对 于恶劣的行驶状况 ，
很难在软件中将其真实地模拟 出来 。 同时由于我国在有限
元分析应用上与国外先进国家有一定差距 ， 这方面的专业 人才特别是在企业还很缺少。所 以， 在有些产 品开发设计 时， 特别是在试制阶段 ， 很难避免失效件的产生 。 本文 论述是以解决 Ｒ１ ０ １ 后桥 总成在 恶劣的高环路
终 提 出解 决 裂 纹 源 的 方 法 。 关键词 ： 后桥 ； 裂纹 ； 气 密性 试 验 ； 焊接
中图分类号 ： Ｕ４ ６ ３ ． ２ １ ８ ； Ｕ４ ６ ７ ． ４ ９ ５
文献标志码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ３ ３ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ５ １ — ０ ２
农用车驱动桥壳的有限元分析与结构改进
重要 的 圆孔ｌ ＿ ２ ］ 。然后பைடு நூலகம்分别对 桥壳 本体 和半轴 套 管进 行
网格 划 分 ， 最终划 分 网格 单元 为 ９ ５ ０ ６ ５个 ， 节 点 为 ３ ０ ５ ２ ７ 个， 简化 后 桥 壳 的有 限元 模 型如 图 １所 示 。对
郭 冬 青 ，张翠 平 ，姚 晓博 ，肖帅 ，张鹏 超 ．农 用 车 驱 动桥 壳 的有 限 元 分 析 与 结 构 改进 ［ Ｊ ］ ．中 国农 机 化 学报 ，２ ０ １ ５ ， ３ ６ （ ５ ） ：１ ９ ８ ～２ ０ ２
Ｇｕ ｏ Ｄｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ，Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｃｕ ｉ ｐ ｉ ｎ ｇ，Ｙａ ｏ Ｘｉ ａ ｏｂ ｏ，Ｘｉ ａ ｏ Ｓ ｈｕ ａ ｉ ，Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｐｅ ｎ ｇｃ ｈ ａ ｏ ．Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎｔ ｓ ｏ ｆ ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ
第 ３ ６ 卷 第 ５ 期 ２ ０ １ ５年 ９月
中 国 农 机化 学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｏ １ ． ３ ６ Ｎｏ ． ５
Ｓｅ ｐ ． ２ ０ｌ ５
０ 引言
驱动桥壳 是底 盘最 重要 的承载 部件口 ］ ， 作为 主减 速
器及轮边减速器 的装配基体 ， 在使用过程 中承受不同程 度
和 不 同 工况 的交 变 载 荷 ， 因此 极 易 产 生微 观 裂 纹 并 进一 步 扩 展形 成 宏 观 裂 纹 。Ｓ Ｙ ５ ８ １ ５ — ２ Ｎ 型 某 品 牌 农 用 低 速 货 车
硕士对自卸车的后桥壳有限性分析与优化毕业论文
对自卸车桥壳的非线性有限元分析与优化摘要驱动桥壳是重型车辆的主要受力构件，几乎承受着车身的全部重量，驱动桥壳的设计严重关系着车辆的安全性能。
以往设计因为无法对驱动桥壳和半轴套管之间的过盈接触准确计算，导致了设计的可靠性差，安全系数低，在产品使用过程中在设计寿命期限提前失效。
随着现代有限元计算的日益完善，完全可以在保证精度的前提下对驱动桥壳的过盈接触问题做准确的数值模拟和优化。
本文中对非线性接触理论研究现状、过盈联结研究现状和有限元优化研究现状做了概述，接下来以一款13吨级自卸车桥壳为研究对象，针对非线性接触问题，用有限元软件MARC做了首次的试分析。
然后又推导了弹性力学中基于厚壁圆筒模型假设的拉美公式，给出了过盈接触的近似结果，并且和数值模拟结果进行了对比，讨论了拉美公式的局限性，验证了数值模拟的准确性。
文中详细研究了桥壳的非线性的接触问题，根据驱动桥壳的实际工作中的情况，利用三组分析试验，详细地分析了桥壳受载情况下的受力情况。
得出了桥壳和半轴套管的有效过盈量区间，并且根据此有效过盈量对桥壳重新做了公差配合设计；运用可靠性方面的知识对改进的配合和原始的配合的可靠度进行了详细的计算，计算结果显示可靠性改进的比较明显。
除了接触区配合公差的优化，还针对桥壳的主体部分出现的应力集中现象，做了形状优化。
优化过程中采用了先进的网格随移技术，利用先进的优化软件OPTISTUCT 对桥壳进行了形状优化，优化后应力集中得到明显改善；形状优化后应力集中的改善程度最终运用寿命有限元分析软件来验证，在FATIGUE中对优化前后桥壳的寿命做了详细的计算，对比形状优化前后的寿命改变情况。
结合厂家的失效统计发现，失效结果和上面的分析完全吻合，说明仿真的效果很好，本课题通过有限元的仿真和优化从原始的设计图纸上做了优化，这对驱动桥壳的设计有很重要的指导意义。
本文在仿真过程中结合严密的理论论证和效果检验，比较完善的解决了实际中桥壳存在的设计上的问题。
轮式挖掘机驱动桥壳疲劳失效分析
Ｖ０ １ ． ２ ７ Ｎｏ ． ５
重 庆 理 工 大 学 学 报 （自然科 学 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｄ ｒ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｘ ｌ ｅ ｈ ｏ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ａ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｂ ｅ ａ ｉｎ ｒ ｇ ｍｅ ｍｂ ｅ ｒ ｏ ｆ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｄ ｅ ｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕ ｅ
其具有足够的使用寿命 。针对该问题 ， 对某轮 式挖掘机驱动桥 壳进行静力学和动 力学分析 ， 找
出桥 壳应 力较 大的危 险 区域 和模 态特性 ； 运 用试验 测得 的载荷谱 得 到危 险 区域危 险点 的应 力和 位 移 的动 态响应 ； 结合 Ｍｉ ｎ ｅ ｒ 线 性损 伤 累积 法和 Ｇ ｏ ｏ ｄ ｍ ａ ｎ法对桥 壳材 料 ５一 Ⅳ 曲线进 行修 正 ， 对
Hale Waihona Puke 中 图分类 号 ： Ｕ ４ ６ ３ ． ２ １ ８
Ｆａ ｔ ｉ ｇ ｕｅ Ｆａ ｉ ｌ ｕｒ ｅ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｄｒ ｉ ｖ ｅ Ａｘ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｗ ｈｅ ｅ ｌ Ｅｘ ｃ ａ ｖ ａ ｔ ｏ ｒ
Ｌ ＵＯ Ｔｉ ａ ｎ． ｈ ｏ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｄｅ ． ｓ ｈ ａ ｎ ，ＨＵＡＮＧ Ｘｉ ｎ ｇ ． ｇ ａ ｎ ｇ ， ＺＨＵ Ｓ ｕ ｎ． ｋ ｅ ， ＺＨＯＮＧ Ｚ ｈ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｃｈ ｕ ｎ— ｈ ｏ ｎ ｇ
轮式挖掘机驱动桥桥壳有限元分析
轮式挖掘机驱动桥桥壳有限元分析74…设计计算DESIGN&CALCULATION…芝轮式挖掘机驱动桥桥壳有限元分析杨天兵,周志鸿,张韬(北京科技大学土木工程学院,北京100083)[摘要]对某轮式液压挖掘机的4种典型工况:(1)不平路面高速行驶时,(2)最大牵引力行驶时,(3)紧急制动时,(4)受最大侧向力时,利用有限元软件ANSYS对挖掘机驱动桥桥壳分别进行强度与刚度分析.通过分析得出工况4的应力值最大,即最大应力值发生在挖掘机高速急转弯发生侧滑的情况,此时轮毂轴承,半轴套管受力最大.[关键词]挖掘机;驱动桥桥壳;典型工况;有限元法[中图分类号]TD422.24[文献标识码]B[文章编号]1001—554X(2008)08—0074—05 ThefiniteelementanalysisforengineeringvehiclesdriveaxlehousingY ANGTian-bing,ZHOUZhi—hong,ZHANG-Tao轮式挖掘机驱动桥位于传动系的末端,其基本功能是增大由传动轴或直接由变速器传来的转矩,将转矩分配给左,右驱动车轮,并使挖掘机左,右驱动车轮具有行驶运动学所要求的差速功能,同时驱动桥还要承受作用于路面和车架之间的垂直力,纵向力,横向力及其力矩.驱动桥由主传动器,差速器,半轴,驱动桥壳和行星式轮边减速器等组成,挖掘机工作状况恶劣,桥壳受力复杂,既要承受车体的重量,又要把车轮所受的牵引力,制动力,横向力传给车架,所以必须保证桥壳有足够的强度和刚度.由于挖掘机驱动桥壳形状复杂,利用传统方法很难精确计算桥壳各处的应力及应变大小.本文利用有限单元理论并使用大型通用有限元软件ANSYS对挖掘机驱动桥桥壳进行计算和分析以得到较准确的计算结果.1轮式挖掘机驱动桥的结构型式桥壳的结构形式有3种,即可分式桥壳,整体式桥壳和组合式桥壳].本文研究的挖掘机驱动桥壳为整体式桥壳,特点是桥壳制成一个整体,犹如一整体的空心梁(图1).该挖掘机驱动桥桥壳相关参数如下:整机质量7.5t,满载时驱动桥负载113kN;最大牵引力38.5kN;发动机功率59kW;斗容量0.4～0.5m3;爬坡度25;行走速度≤49km/h;最大挖掘深度3.5m;桥壳材料弹性模量为2.1×10MPa;泊松比0.3;密度7.9×10-9kg/mm3;桥壳的许用应力为510MPa.图1某挖掘机驱动桥外观图2桥壳实体模型和有限元模型的建立(1)桥壳实体模型的建立.使用Pro/E三维造型软件建立桥壳的实体模型.实体模型的建立是便于有限元模型的建立,因此应尽可能地简化实体模型,对整体结构应力分布只产生较小影响的局部特征可以忽略.图1和图2分别是某挖掘机驱动桥和驱动桥壳的外观图,为了方便于有限元分析,忽略了桥壳上的加油口,放油口等局部特征.(2)桥壳有限元模型的建立.把在Pro/E环境[收稿日期]20{)8—03—10[通讯地址]杨天兵,北京科技大学362信箱建冤机械2008.08(f2半月刊)图2某挖掘机驱动桥壳外观图下建立的驱动桥壳模型导入ANSYS进行有限元分析.桥壳进行网格划分时,单元类型选择Solid95,该单元为20节点六面体单元,每个节点有3个自由度一节点X,y,Z方向的位移,该单元具有空间的任意方向.Solid95单元有可塑性,蠕动,应力钢化,大变形和大应变能力,是3D8节点实体单元一So1id45的高次形式,能应用于不规则形状而没有精确度损失.利用ANSYS建模功能将桥壳规则部分切开,便于以扫掠方式创建六面体单元, 将不规则部分创建的Solid95的退化单元转化为四面体单元Solid92.该挖掘机驱动桥桥壳的有限元模型如图3所示.图3挖掘机驱动桥桥壳有限元模型3.1挖掘机在不平路面高速行驶时驱动桥桥壳有限元分析(1)挖掘机在不平路面高速行驶时驱动桥桥壳的受力分析.桥壳受力情况参见图4,桥壳两端经轮毂轴承支承于车轮上,在钢板座处桥壳承受其传递的载荷.本文研究的挖掘机为双轮胎,沿双胎中心地面对轮胎的反力为/2,桥壳则承受该反力与车轮重力g之差值,即/2一g.其中,为车辆满载静止于水平路面时驱动桥施加给地面的载荷;B为驱动车轮轮距;S为驱动桥壳上两钢板座中心的距离.22图4挖掘机驱动桥桥壳静力简图挖掘机在不平路面高速行驶时桥壳除了承受静止状态下那部分载荷外,还承受附加的冲击载荷.在这两种载荷总的作用下,桥壳所产生的弯曲应力为式中尼——动载荷系数,对挖掘机取2.5;34种典型工况下的驱动桥桥壳有限元分析——桥壳在静载荷下的弯曲应力. 通常情况下,在设计桥壳时将其看成简支梁并校核危险截面的最大应力值.挖掘机驱动桥桥壳危险截面一般为弹簧座附近桥壳截面和轮毂轴承连接处端面.本文分析了弹簧座附近桥壳截面的受载情况,并用有限元法计算各种工况下桥壳的载荷.虽然桥壳的受力状态非常复杂,但是主要有4种典型计算工况:挖掘机在不平路面高速行驶时;挖掘机以最大牵引力行驶时;挖掘机紧急制动时;挖掘机受最大侧向力时.只要在这4种载荷计算工况下桥壳的强度得到保证,就可以认为该桥壳在各种工况下是可靠的.(2)式中w～一桥壳危险截面的抗弯截面系数;g～一车轮(包括轮毂,制动器等)的重力.(2)挖掘机在不平路面高速行驶时驱动桥桥壳的有限元分析.从图5中可以看出,挖掘机驱动桥桥壳在不平路面高速行驶时,等效应力最大值发生在桥壳与轮毂轴承连接区域,数值为311.308MPa,小于桥壳材料许用应力;桥壳最大变形量为1.006ram.根建冤札械2008.08(上半月刊)鸯譬鸯1禽羹蕈,,●,一一一《……设计计算…DESIGN&CAL0UtATlO…:一等童据国家相关标准,当承受满载轴荷时,桥壳最大变形量不能超过1.5mm/m.本文研究的挖掘机驱动桥桥壳两轮毂外轴承径向距离为1580mm,最大变形量应不超过2.37ram,可见该挖掘机驱动桥桥壳满足刚度要求.图5挖掘机驱动桥桥壳受冲击载荷作用等效应力云图3.2挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳有限元分析(1)挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳的受力分析.挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳的受力情况如图6所示.2图6挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳的受力简图该挖掘机驱动桥桥壳截面为矩形管状截面,在危险截面处的弯曲应力和扭转剪切应力分别为rMy.Mh一+(3)[1]\√/l1'j一式中Mv=f一g)学;Mh:年;.——车辆加速行驶时的质量转移系数,对挖掘机取2=1.1～1.3;P——最大牵引力;卜桥壳承受的转矩,T:口,为发动机最大转矩,为传动系的最低挡传动比,珩为传动系的传动效率;w,whW——分别为桥壳在危险断面处的垂向抗弯截面系数,水平抗弯截面系数和抗扭截面系数.(2)挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳的有限元分析.图7挖掘机以最大牵引力行驶时驱动桥桥壳等效应力云图从图7中可以看出,驱动桥桥壳以最大牵引力行驶时,桥壳等效应力最大值发生在桥壳与轮毂轴承连接处的前下方.最大等效应力值为378.242MPa,小于许用应力;最大变形量1.192mm,小于允许变形量.该挖掘机驱动桥桥壳满足强度和刚度要求.3.3挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳有限元分析(1)挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳受力分析.挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳的受力情况见图8.建筑札械2008.08(上半月刊)图8挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳的受力简图fMv=(譬t_gw)_』=G2(4)[1]JT=6;2rrL式中Mv——桥壳在两弹簧座之间的垂向弯矩; M}1——桥壳在两弹簧座之间的水平弯矩;卜制动转矩;——挖掘机制动时的质量转移系数,取:0.75～0.8:rr——驱动车轮的滚动半径;驱动车轮与路面的附着系数,计算时取0.8.按公式(4)求得Mv,,T后代入(3),即可求得紧急制动时驱动桥桥壳的弯曲应力和扭转应力.(2)挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳的有限元分析.从图9中可以看出,挖掘机紧急制动时,弯曲和扭转的组合变形非常明显,等效应力最大值发生在桥壳与轴承连接处的前下方.最大等效应力为372.129MPa,小于许用应力;最大变形量1.818mm,小于允许变形量.该挖掘机驱动桥桥壳满足强度和刚度要求.3.4挖掘机受最大侧向力时的驱动桥桥壳有限元分析(1)挖掘机受最大侧向力时的驱动桥桥壳受力分析.当挖掘机满载,高速急转弯时,会产生一个作\._.1.3d9..124.D4416.5...2D6739248...2B9d3d330..372129 图9挖掘机紧急制动时驱动桥桥壳等效应力云图用于车辆质心处的相当大的离心力P,车辆也会由于其他原因而产生侧向力.图1()为挖掘机向右侧滑时候的受力简图.图10挖掘机向右侧滑时的受力简图根据该图可计算出驱动桥侧滑时左右驱动轮的支承反力和左右车轮的侧向反作用力分别为fZ2L~--"G2(丢～)J=(丢+譬)(5)[1lL=Z2I=Z2IX1.0=Z2I【Y2R=R=RX1.0=R式中——挖掘机满载时的质心高度;——轮胎与地面问的侧向附着系数,计算时取=1.0.由上式可知,当警=0.5时,,=o,=G,即驱动桥的全部载荷由侧滑方向一侧的驱动车轮承担,这种情况对驱动桥的强度极为不利,因建冤札械2008.08(上半月刊)=¨霉设计计算DESIGN&CA0{J1.H.Al0N此设计时应尽量降低挖掘机的质心高度h.当驱动桥采用全浮式半轴时,在桥壳两端的半轴套管上装有一对轮毂轴承,即轮毂的内轴承和外轴承I1J.侧滑时,对于与侧滑方向相同的一侧的车轮,轮毂内轴承的径向支承力大于外轴承的径向支承力;对于侧滑方向相反一侧的车轮,轮毂的外轴承的径向支承力大于内轴承的径向支承力,且与侧滑方向相同的一侧的车轮轮毂内轴承的内端为危险截面.该处弯曲应力为r—Mw—MwJ一w一/1一\j32tD/(6)[]{Mw=G2f0_05+警1(一a)L\,式中a——轮毂内轴承离车轮中心线距离;表14种工况下驱动桥桥壳受力的比较工况1工况2工况3工况4分析内容不平路面最大牵紧急侧滑高速行驶引力行驶制动最大等效应力311.308378.242372.129468.429/MPa最大变形量1.0061.1921.8181.352/rnn22壳艮4小结(2)挖掘机受最大侧向力时驱动桥桥壳的有限…元分析.图11挖掘机受最大侧向力向右侧滑时驱动桥桥壳等效应力云图图11为挖掘机在满载,高速急转弯时受到很大离心力作用下向右侧滑的等效应力云图.从图中可以看出,最大等效应力发生在桥壳与侧滑一边的轮毂轴承连接处的端面处.最大等效应力为468.429MPa,小于许用应力;最大变形量为1.352mm,小于允许变形量.该挖掘机驱动桥桥壳满足强度和刚度要求.3.54种工况下驱动桥桥壳受力的比较驱动桥桥壳受力的比较见表1.(1)轮式挖掘机驱动桥桥壳的危险截面为弹簧座附近桥壳截面和轮毂轴承连接处.本文分析了某挖掘机驱动桥壳危险截面的受载情况,用有限元方法分析了4种典型工况下桥壳的应力状态,指出了4种工况下应力最大值发生在轮毂轴承连接处截面.(2)在某挖掘机4种典型工况下:①不平路面高速行驶时,②最大牵引力行驶时,③紧急制动时,④受最大侧向力时,最大等效应力都发生在桥壳与轮毂轴承连接处的截面处.(3)在某挖掘机4种典型工况中,工况4的应力值最大,即最大应力值发生在挖掘机高速急转弯发生侧滑的情况,此时轮毂轴承,半轴套管受力最大.[参考文献][1]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京:清华大学出版社,2004.[2]郁录平.工程机械底盘设计[M].北京;人民交通出版社,2004.[3]唐振科.工程机械底盘设计[M].黄河水利出版社, 2004.建冠机械2008.o8(上半月刊)。
桥壳
1 早期的驱动桥壳结构早期的装载机驱运输动桥结构如图1所示。
桥壳5和支承轴2通过螺栓连接，同时桥壳法兰还为连接板，安装行车制动器。
桥壳和支承轴因较大的法兰盘而使其重量大、加工量大、因而加工成本高。
桥壳铸件在法兰与圆截面的交接处，因为壁厚不均匀，使得金属液冷却固化速度不一致，两端大法尘阻碍壳体的自由收缩，帮在圆角过度处易形成铸造缺陷，从而极大地影响桥壳的强度。
使用过程中，有从该处断裂的实例。
受结构及使用限制，铸造缺陷无法从根本上解决，造成质量不稳定。
因此，根据零件的合理设计原则，对具有横截面尺寸突变或形状复杂的构件，应设法改用简单的组合或焊接。
1.轮边减不速器2.支承轴3.制动器4.制动器连板5.桥壳6.主传动总成2 焊接方案及工艺特点用焊接的方式把桥壳，支承轴，制动器连接板2a、b同一类第一、第二方案；图2c为第二类，以制动器连接板为孔，桥壳、支承轴为轴的焊接形式；图2d为第三类，以桥壳为轴，支承轴为孔的焊接形式。
1.桥壳2.支承轴3.制动器连接板(a) 第一方案（b)第二方案 ?第三方案（d)第四方案第一方案、第二方案均以桥壳为孔，支承轴为轴，配合定位后用角焊缝或U形焊缝焊接，制动器连接板以角焊缝焊于桥壳上。
该方案简化了我厂早期驱动桥壳复杂笨重的结构，使铸锻件结构简单，易浇铸，易加工，成本低。
轴、孔之间用紧配合定位，改善了单纯由焊缝承受力矩的受力状况。
这两种方案的区别在于轴，孔之间焊缝的焊接形成。
前者为角焊缝焊接形式，加工工艺简单；后者为U形坡口焊缝形式，其坡口焊接有足够的叠合面，焊接牢固，且熔深大，熔敷效率高。
焊接处面积较小，可避免热量过多流失，保证焊接质量。
其焊缝的承载能力较角焊缝增大冼多。
从焊接工艺分析，第一方案较第二方案更合理。
故其余方案中轴、孔之间焊接均采用U形坡口。
第三方案（图2c）是桥壳、支承轴均为轴，分别与制动器连接板用U形坡口。
轴、孔之间用紧配合。
该方案轴、孔之间紧配合。
用热装配的方法装配时，制动器连接板的体积小，易加热，便于装配。
后桥壳工艺设计及实施
作 者 简介 ： 牛 素 芳 （１９５５一 ），女 ，大 学本科 ，现 供 职 于 山西 中设华 晋铸 造 有 限公 司。
（上接 第１１０页 ）
力 ，能根 据信 号 的特 征值 ，有 效 的识别 调制 信 号的类 型 。
５ 结 束语
调制 识 别方 法有 很 多 ，但 是 重 点在 于选 取 当前硬 件 匹配 ，适 于 在线 分析 的方法 。 以上研 究的热 点方 法各 有 利弊 ， 需要针 对 不 同情 况分 析利 用 。
（５） 无损 探伤 ，消缺 、补焊 。 所有 缺 陷在调 质前 消缺 彻底 ，调 质后 不允 许补 焊 。 ３．２ 实 施效 果及 改进
（１）首批５件铸件主要 问题有有贯穿性缩孔，中锅 口端面有砂 眼，及 插板 孔尺 寸偏 差 。
（２） 改进 方案 ： １） 冒 口改 进上 下联通 ，保证 有足 够压 力 ； ２）叉 板通 孔芯 减小 ，增 大加 工余 量 ；
XG916Ⅱ轮式装载机后驱动桥设计
XG916Ⅱ轮式装载机后驱动桥设计本次设计内容为XG916Ⅱ装载机后驱动桥设计，大致上分为主传动的设计，差速器的设计，半轴的设计，最终传动的设计四大部分。
其中主传动锥齿轮采用螺旋锥齿轮，这种类型的齿轮的基本参数和几何参数的计算是本次设计的重点所在。
将齿轮的几个基本参数，如齿数，模数，从动齿轮的分度圆直径等确定以后，计算出齿轮的所有几何参数，进而进行齿轮的受力分析和强度校核。
并结合差速器，半轴和最终传动的结构和工作原理及设计要求，合理选择它们的结构形式及尺寸。
本设计的差速器齿轮选用直齿圆锥齿轮，半轴采用全浮式，最终传动采用单行星排减速形式。
1.1 国内轮式装载机发展概况我国装载机行业起步于50年代末。
1958年，上海港口机械厂首先测绘并试制了67KW （90hp）、斗容量为1m3的装载机。
这是我国自己制造的第一台装载机。
该机采用单桥驱动、滑动齿轮变速。
1964年，天津工程机械研究所和厦门工程机械厂测绘并试制了功率为100.57KW（135hp）斗容量为1.7m3的Z435型装载机。
1962年国外出现铰接式装载机后,天津工程机械化研究所与天津交通局于1965年联合设计了Z425型铰接式装载机。
柳州工程机械厂和天津工程机械研究所合作，在参考国外样机的基础上，于1970年设计试制了功率为163.9KW(220hp)、斗容量为3m3的ZL50型装载机。
该机采用双涡轮变矩器、动力换挡行星变速箱的液力机械传动方式，Z形连杆机构的工作装置及铰接转抽，并自行设计了“三合一”的机构，以解决液力机械化传动式装载机的拖启动、熄火转向及排气制动问题。
ZL50型装载机经过几年的实践考核，证明性能良好、结构先进，为后来我国ZL系列装载机的发展奠定了基础。
在ZL50的基础上，后又设计发展了ZL100、ZL40、ZL30、ZL20装载机系列产品，并在这个系列的基础上发展了DZL50和DZL40型供地下矿坑和隧道施工用的地下装载机变型产品[6]。
推荐-中型商用车后桥壳设计及力学分析本科说明书1 精品
中型商用车后桥壳设计及力学分析摘要由于驱动桥壳是汽车的重要部件，所以驱动桥壳的使用寿命会直接影响汽车的有效使用寿命，故应具有足够的强度、刚度和良好的动态特性。
本首先利用Unigraphics软件对驱动桥壳进行合理地三维建模，然后将其以Parasolid的格式导入ANSYS软件并以静、动态分析理论为基础做有限元分析，得出桥壳在三种典型工况下的应力分布和变形结果以及在自由状态下的14阶固有频率和振型。
通过对驱动桥壳的力分析，找到了驱动桥壳最大应力和最容易引起断裂的部位。
最后，利用研究成果对驱动桥壳的结构和材料要求提出改进措施，并解决驱动桥壳断裂问题。
结果表明，该桥壳具有足够的静强度和刚度；最小非零固有频率大于50Hz，不会引起桥壳共振。
关键词：驱动桥壳；Unigraphics；ANSYS；有限元分析ABSTRACTBeing the automobile's important part, automobile's effective service life is directly influenced by the driving axle housing. So it should have enough intensity, rigidity and dynamic characteristic.Firstly, the Unigraphics software is used to create a reasonable three-dimensional model of the driving axle housing. Then, the model is imported to ANSYS software in Parasolid format .And then finite element analysis can be done on the basis of theory analysis of static and dynamic state. In this way, the stress distribution and deformation in three typical work axle housing cases can be drawn from the analysis. Meanwhile, 14 natural frequencies and mode shapes can also be drawn.Through analyzing the strength of the driving axle housing, the biggest stress spot of the driving axle housing can be found. Finally, using the results of the research, effective methods are used to improve the structure of the driving axle housing, and the requirements of materials, and to solve the fracture problems.The results show that the driving axle housing has enough static strength and stiffness; the minimal nonzero inherent frequency is greater than 50Hz which won’t cause bridge shell resonance.Key words：Drive axle housing；Unigraphics；ANSYS；The finite element analysis目录附录：光盘（1张）第一章绪论1.1 引言汽车作为国民经济和现代生活中不可缺少的一种交通工具，问世百余年来，特别是从汽车产品的大批量生产及汽车工业大发展以来，已为世界经济的大发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，掀起了一场划时代的革命。
轮式装载机驱动桥构造及原理简介
图11 XG953驱动桥总成外形图和装配图 图12 XG953驱动桥轮边外形图 图13 XG953驱动桥轮边减速器机构 图14 内齿轮和内齿圈 图15 半轴齿轮垫片（固定式与非固定式） 图16 拉具拆圆锥滚子轴承 图17 旋转力矩的测量 图18 螺旋伞齿轮安装接触区及间隙的调整 图19 主传动啮合间隙的测量 图20 XG953驱动桥轮边减速机构
（2）差速器的构造和原理
差速器由四个行星锥齿轮、十字轴、两个半轴齿轮、差速器左壳及右壳等主要 零件组成。左、右两个直齿圆锥半轴齿轮装于半轴齿轮垫片后，分别装入左右 差速器壳的相应座孔之中。四个行星锥齿轮浮套于十字轴轴颈上，并装上球面 垫片，然后将十字轴的四个轴颈嵌在差速器壳两半端面上相应的凹槽所形成的 孔内，差速器壳的剖分面通过十字轴各轴颈的中心线，用螺栓将左、右差速器 壳紧固在一起，整个差速器再用两个圆锥滚子轴承支承在主传动器托架的座孔 中。动力自主传动大螺旋伞齿轮依次经差速器壳、十字轴、行星锥齿轮、半轴 齿轮、半轴和太阳轮、轮边减速器传给车轮。当两边车轮以相同的转速转动时， 行星锥齿轮只绕半轴轴线做公转运动。若两边车轮阻力不同，则行星锥齿轮除 作上述公转运动的同时，还可绕自身轴线做自转运动。当行星锥齿轮自转时， 两半轴齿轮就可以以不同的转速转动。差速器此时就可以起到差速作用。
图14 内齿轮和内齿圈
３．XG951装载机驱动桥内齿轮采用整体式，轮毂轴承间隙的不当将导致 内齿轮受力过大，齿面磨损加剧。而XG953驱动桥是将内齿轮一分为二，由 内齿圈和齿圈支架采用浮动型式组成，当轮毂轴承间隙变大时内齿圈中心 相对支承轴中心可以浮动，从构造上保证了内齿圈与行星轮之间受力的均 匀分布，也就减少了内齿圈轮齿的磨损量，延长了齿轮件的使用寿命。同 时内齿圈热处理工艺采用中频感应淬火，将热处理后齿部变形量控制在很 小的范围内，齿面硬度高，耐磨。
轮式挖掘机的驱动桥壳工艺设计1
前言驱动桥桥壳是轮式挖掘机的重要零件之一，它处于动力传动系的末端，起着支撑挖掘机载荷的作用，并将载荷传给挖掘机后轮。
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。
因此桥壳即时承载零件，也是传动部件，同时又是主减速器，差速器，驱动车轮传动装置（如半轴）的外壳。
在挖掘机工作和行驶过程中，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尽量减小桥壳的自重。
同时，还应该尽量设计桥壳结构简单，制造方便以便利于降低成本，其结构也必须能够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，还应该要考虑到制造条件。
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。
但对主减速器的配、调整及维修都很不方便，桥壳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。
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。
单斗轮式挖掘机驱动桥设计全套cad图纸和毕业答辩论文】
所设计的SW-45C 挖掘机驱动桥制造工艺性好、外形美观，工作更稳 定、可靠。该驱动桥设计大大降低了制造成本，同时驱动桥使用维护成本也 降低了。驱动桥结构符合SW-45C挖掘机的整体结构要求。设计的产品达到了 结构简单，修理、保养方便；机件工艺性好，制造容易的要求。
目前我国正在大力发展汽车产业 , 采用后轮驱动汽车的平衡性和操作 性都将会有很大的提高。后轮驱动的汽车加速时，牵引力将不会由前轮发 出，所以在加速转弯时，司机就会感到有更大的横向握持力，操作性能变 好。维修费用低也是后轮驱动的一个优点，尽管由于构造和车型的不同，这 种费用将会有很大的差别。如果你的变速器出了故障，对于后轮驱动的汽车 就不需要对差速器进行维修，但是对于前轮驱动的汽车来说也许就有这个必 要了，因为这两个部件是做在一起的。
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Ⅱ
第一章 绪论
1.1 国外、国内研究概况
1）轮式工程机械通常采用全桥驱动，因为轮式机械经常在荒野土路甚至无路的场地 行驶或作业，为了使全部重量都用作附着，从而获得更大的牵引力。
摘要
挖掘机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的机械。 由于挖掘机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建 设中土石方施工的主要机种之一。挖掘机的后驱动桥是挖掘机的重要部件，负责向外输 出动力。驱动桥作为轮式挖掘机底盘传动系统的主要组成部分，处于传动系统的末端， 传递的转矩较大，其工作性能的好坏直接影响到整机的工作性能。
毕业设计（论文）
设计说明书
题
目 20 吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析
专业 班级 学生 指导教师
重庆交通大学 20** 年
前言
2010 年，我国挖掘机行业延续了 2009 年的发展态势，在政府加大基建投资、推进 城镇化建设等多种政策叠加效应的作用拉动下，实际累计销售总量超过 16.5 万台，比 2009 年增长 74.5%。2011 年上半年，中国境内 25 家主要挖掘机制造商销售挖掘机 12.8 万台，比 2010 年同期增长 31.98%，。受国家推动的大规模基建计划和房地产行业投资 景气的影响，中国挖掘机市场将会有进一步的增长。未来挖掘机行业前景看好，中西部 地区和东北地区随着经济建设的加快和施工项目的增多，对挖掘机的需求量也将逐年增 大。但行业中产销量 80%为日、韩、美等外资所占。有据统计，在西方发达国家轮挖需 求量约占挖掘机需求总量的 12％，有的甚至达到 70—80％，应用十分广泛。而我国的轮 挖仅为 3％左右，故从世界范围轮挖我国的应用有待挖掘。
驱动桥的功用是通过主传动改变转矩旋转轴线的方向，把纵置发动机的转矩传到横 置驱动桥两边的驱动轮上。通过主传动锥齿轮改变传力方向，通过主传动和最终传动将 变速箱输出轴的转速降低，转矩增大；通过差速器解决左右差速问题，减小轮胎磨损和 转向阻力，从而协助转向。此外驱动桥壳还起承重和传力作用。后桥桥壳的质量对整车 的安全使用及整车性能的影响是非常大的，因而对后桥进行有效的优化设计计算和有限 元分析是非常必要的。本文主要分析研究受力情况及稳态分析、模态分析、失稳分析 等。
4.2.1 挖掘机静止垂直载荷工况--------------------------------------26 4.2.2 挖掘机在不平路面冲击载荷作用下的工况------------------------28 4.2.3 挖掘机在最大牵引力行驶时的工况------------------------------30 4.2.4 挖掘机紧急制动时的工况--------------------------------------32 4.2.5 挖掘机受最大侧向力时的工况----------------------------------34 第 5 章 优化设计--------------------------------------------------------37 第 6 章 结论与展望------------------------------------------------------47 致 谢-------------------------------------------------------------------48 参考文献----------------------------------------------------------------49
驱动桥的振动特性不但直接影响着其本身的强度，而且也对整车的舒适性和平顺性 有着至关重要的影响。因此，对驱动桥进行模态分析，掌握和改善其振动特性，是设计 中的重要方面。另外，模态分析也是进一步的谐响应分析、瞬态动---------------------------------------------------------- Ι Abstract--------------------------------------------------------------- ∏ 第 1 章 绪论
The function of the drive axle is to change the direction of the axis o f rotation torque through the main drive, and transmits the torque on the lon gitudinal buy engine to both sides of the drive wheels. Through the main tran smission,the bevel gear change the direction of the force.Through the main tr ansmission and final drive to the gearbox,the output shaft’s speed will be reduced,and the torque will be increased.With the differential problem being solved, the tire wear and resistance will be reduced and help to veer. In add ition,the driving axle shell can bear the weight and transmit the force.The q uality of the rear axle shell has a great influence on the safety of the comp lete vehicle bridge and the performance of the vehicle,therefore it is very n ecessary to make effective optimized design calculation and finite element an alysis for for the driving axle. This paper mainly deals with the stress and steady-state analysis,modal analysis and instability analysis, etc.
2)驱动桥的速比大，多采用轮边减速，因为即使主传动器采用两级减速也不能达到这 样的传动比，而且如果增大主传动器速比，必然造成桥壳尺寸或半轴直径的加大，使机 械得离地间歇减小，通过性降低，设置轮边减速器就可以减小主传动装置、差速器齿轮 的半轴上传递的扭矩。
主传动器采用螺旋锥齿轮，较直齿和零度圆弧锥齿轮可减少齿数，从而减少桥重量 和尺寸，另外由于它属于斜齿传动，因而同时啮合工作的齿数可较多，齿轮的强度大， 工作均匀且噪声小。
1.1 国外、国内研究概况----------------------------------------------1 1.2 市场需求预测----------------------------------------------------1 1.3 模态分析--------------------------------------------------------3 1.4 设计的重点与难点------------------------------------------------4 第 2 章 桥壳的基本参数确定 2.1 后桥的结构特点及工作原理----------------------------------------6 2.2 选择桥壳方案设计------------------------------------------------7 第 3 章 具体设计计算 3.1 桥壳的静弯曲应力计算--------------------------------------------11 3.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳计算------------------------------12 3.3 最大牵引力行驶时的桥壳计算--------------------------------------12 3.4 制动时的桥壳强度计算--------------------------------------------15 3.5 受最大侧向力时的桥壳强度计算------------------------------------18 第 4 章 进行整体的力学分析 4.1 基于 por/e 三维模型分析------------------------------------------24 4.2 基于 mchanicica 受力分析-----------------------------------------25
关键词：挖掘机，后驱动桥，后桥桥壳，有限元分析
ABSTRACT
The excavator is widely used for highway, railway, constructions, wat er and electricity, ports, mining and other engineering construction machiner y. Because of high working speed, high efficiency and convenient operation of the excavator,therefore it becomes one of the main engineering machinery whic h are used for construction conditions.The drive axle is an important part o f the is excavator,and it is responsible for the power output.As a key compon ent of the wheel excavators’ chassis transmission system,the drive axle is a t the end of the drive system, and it transmits bigger torque.Their performan ce has a direct influence on the performance of the work.