【論文摘要】通過對輪......



【論文摘要】通過對輪式裝載機(jī)驅(qū)動橋殼幾種焊接結(jié)構(gòu)和工節(jié)特點(diǎn)對比分析，介紹了驅(qū)動橋受力狀況應(yīng)力分布和計算，探討了零部件的合理設(shè)

計，從而確定驅(qū)動橋殼的最優(yōu)設(shè)計方案。
驅(qū)動橋是輪式裝載機(jī)傳動系統(tǒng)的重要部件之一，而橋殼又是組成驅(qū)橋最關(guān)鍵的零件。
1 早期的驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)
早期的裝載機(jī)驅(qū)運(yùn)輸動橋結(jié)構(gòu)如圖1所示。橋殼5和支承軸2通過螺栓連接，同時橋殼法蘭還為連接板，安裝行車制動器。橋殼和支承軸因

較大的法蘭盤而使其重量大、加工量大、因而加工成本高。橋殼鑄件在法蘭與圓截面的交接處，因?yàn)楸诤癫痪鶆颍沟媒饘僖豪鋮s固化速度不
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一致，兩端大法塵阻礙殼體的自由收縮，幫在圓角過度處易形成鑄造缺陷，從而極大地影響橋殼的強(qiáng)度。使用過程中，有從該處斷裂的實(shí)例。

受結(jié)構(gòu)及使用限制，鑄造缺陷無法從根本上解決，造成質(zhì)量不穩(wěn)定。因此，根據(jù)零件的合理設(shè)計原則，對具有橫截面尺寸突變或形狀復(fù)雜的構(gòu)

件，應(yīng)設(shè)法改用簡單的組合或焊接。
1.輪邊減不速器2.支承軸3.制動器4.制動器連板
5.橋殼6.主傳動總成
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2 焊接方案及工藝特點(diǎn)
用焊接的方式把橋殼，支承軸，制動器連接板2a、b同一類第一、第二方案；圖2c為第二類，以制動器連接板為孔，橋殼、支承軸為軸的

焊接形式；圖2d為第三類，以橋殼為軸，支承軸為孔的焊接形式。
1.橋殼 2.支承軸 3.制動器連接板
(a)第一方案 (b)第二方案 (c)第三方案 (d)第四方案
第一方案、第二方案均以橋殼為孔，支承軸為軸，配合定位后用角焊縫或U形焊縫焊接，制動器連接板以角焊縫焊于橋殼上。該方案簡化

了我廠早期驅(qū)動橋殼復(fù)雜笨重的結(jié)構(gòu)，使鑄鍛件結(jié)構(gòu)簡單，易澆鑄，易加工，成本低。軸、孔之間用緊配合定位，改善了單純由焊縫承受力矩

的受力狀況。這兩種方案的區(qū)別在于軸，孔之間焊縫的焊接形成。前者為角焊縫焊接形式，加工工藝簡單；后者為U形坡口焊縫形式，其坡口

焊接有足夠的疊合面，焊接牢固，且熔深大，熔敷效率高。焊接處面積較小，可避免熱量過多流失，保證焊接質(zhì)量。其焊縫的承載能力較角焊

縫增大冼多。從焊接工藝分析，第一方案較第二方案更合理。故其余方案中軸、孔之間焊接均采用U形坡口。
第三方案（圖2c）是橋殼、支承軸均為軸，分別與制動器連接板用U形坡口。軸、孔之間用緊配合。該方案軸、孔之間緊配合。用熱裝配

的方法裝配時，制動器連接板的體積小，易加熱，便于裝配。但與此同時驅(qū)動橋橋殼的精度取決于三個零件，必然使累積誤差增大。要獲得同

樣的精度，勢必要提高零件的加工精度。承載焊縫兩條，連接三個零件，加工復(fù)雜，成本高，受力狀況不好，承載能力減弱。對制動器連接板

與橋之間的焊縫不利。
第四方案（圖2d）以支承軸為孔，橋殼為軸，U形焊縫連接，制動盤以角焊縫焊于支承軸上。該方案具有第一方案的優(yōu)點(diǎn)，又無第三方案結(jié)

構(gòu)和工藝上的弊病，是一咱較為理想的方案。
由此可見，第一、第四種為優(yōu)選方案。
3 驅(qū)動橋受力狀況與應(yīng)力分布
驅(qū)動橋受力狀況簡圖及彎矩圖見圖3。
由受力簡圖呆以看出，從輪胎中心到安裝座與車架連接處，其合成應(yīng)力是逐步增大的。
所以，根據(jù)其受力特點(diǎn)，也要求橋殼截面的模數(shù)隨之增大。
第一方案（圖2a）中，焊縫左右側(cè)均為圓環(huán)截面，設(shè)左側(cè)為A—A截面，右側(cè)面為B—B截面。
截面模數(shù)W=(π(D4-d4))/32D,因直徑D1=D2，d1WB，合成應(yīng)力δ=M/W，焊縫左右側(cè)WA≈WB，故δA<δB。
從圖3彎矩圖也可以撲看出其合成應(yīng)力δA<δB。
由此可看出，截面模數(shù)隨著合成應(yīng)力的逐步增大而變小，其截面面積的變化與橋殼受力變化及合成應(yīng)力并不相符。強(qiáng)度負(fù)荷的薄弱環(huán)節(jié)之

一，即危險截面是橋殼B截面。根據(jù)ZL50C裝載機(jī)具體數(shù)據(jù)，按裝載機(jī)以最大水增力鏟掘，翻斗受阻后，后輪離開地面工況較惡劣，經(jīng)計算驅(qū)動

橋橋殼危險截面B截面的合成應(yīng)力為：δA=182N/mm2。
第四方案（圖2d）中，焊縫左側(cè)為圓環(huán)截面，設(shè)左側(cè)面為A—A截面，直徑D1，d1，截面模數(shù)W=(π(D4-d4))/32D。
焊縫右側(cè)為圓環(huán)截面逐步過渡成橢圓形截面，橢圓形環(huán)截面呈放射形逐步增大，設(shè)右側(cè)面為B—B截面，以圓環(huán)截央與左側(cè)比較，因直徑

D1=D2，d1WB，合成應(yīng)力δ=M/W，焊縫左右側(cè)WA≈WB，故δA<δB。
從圖3彎矩圖也可以看出其合成應(yīng)力δA<δB。
由此可以看出，其截面積的變化與橋殼受力變化及合成應(yīng)力的逐步增大，其截面積的變化與橋殼受力變化及合成應(yīng)力特點(diǎn)相符。強(qiáng)度負(fù)荷

的薄弱環(huán)節(jié)為，由橋殼受力變化及合成應(yīng)力特點(diǎn)相符。強(qiáng)度負(fù)荷的薄弱環(huán)節(jié)為，由橋殼移到鍛件支承軸截面A—A上，用上面同樣工況和同樣數(shù)

據(jù)計算得支承A—A截面有合成應(yīng)力為δA=169.62N/mm2。
與第一方案比較，同樣是危險截面而其合成應(yīng)力卻較小，故安全系數(shù)大。
綜上所述，兩種方案比較，第四種方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計符合橋軸的受力特點(diǎn)，其截面面積隨著合成應(yīng)力的逐步提高而加大，且焊縫左右側(cè)直徑

較第一方案的直徑要大，強(qiáng)度會相應(yīng)介高，安全系數(shù)較高，故第四方案為優(yōu)選方案。