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驱动桥壳的焊接方案及设计

【论文摘要】通过对轮式装载机驱动桥壳几种焊接结构和工节特点对比分析，介绍了驱动桥受力状况应力分布和计算，探讨了零部件的合理设计，从而确定驱动桥壳的最优设计方案。

驱动桥是轮式装载机传动系统的重要部件之一，而桥壳在 b点以后又是组成驱桥最关键的零件。

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

用焊接的方式把桥女鞋壳，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 (c)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，孔之汽车挂件间焊缝的焊接形成。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。但与此同时驱动桥桥壳的精度取决于三个零件，必然使累积误差增大。要获得同样的精度，势必要提高零件的加工精度。承载焊缝两条，连接三个零件，加工复杂，成本高，受力状况不好，承载能力减弱。对制动器连接板与桥之间的焊缝不利。

第四方案（图2d）以支承轴为孔，桥壳为轴，U形焊缝连接，制动盘以角焊缝焊于支承轴上。该方案具有第一方案的优点，又无第三方案结构和工艺上的弊病，是一咱较为理想的方案。

由此可见，第一、第四种为优选方案。

3 驱动桥受力状况与应力分布

驱动桥否则不能帮助到我们的工作反而会耽误大家的工作效力受力状况简图及弯矩图见图3。

由受力简图呆以看出，从轮胎中心到安装座与车架连接处，其合成应力是逐步增大的。

所以，根据其受珊瑚首饰力特点，也要求桥壳截面的模数随之增大。

第一方案（图2a）中，焊缝左右侧均为圆环截面，设左侧为A A截面，右侧面为B B截面。

截面模数W=( (D4-d4))/32D,因直径D1=D2，d1WB，合成应力 =M/W，焊缝左右侧WA WB，故 A B。

从图3弯矩图也可以扑看出其合成应力 A B。

由此可看出，截面模数随着合成应力的逐步增大而变小，其截面面积的变化与桥壳受力变化及合成应力并不相符。强度负荷的薄弱环节之一，即危险截面是桥壳B截面。根据ZL50C装载机具体数据，按装载机以最大水增力铲掘，翻斗受阻后，后轮离开地面工况较恶劣，经计算驱动桥桥壳危险截面B截面的合成应力为： A=182N/mm2。

第四方案（图2d）中，焊缝左侧为圆环截面，设左侧面为A A截面，直径D1，d1，截面模数W=( (D4-d4))/32D。

焊缝右侧为圆环截面逐步过渡成椭圆形截面，椭圆形环截面呈放射形逐步增大，设右侧面为B B截面，以圆环截央与左侧比较，因直径D1=D2，d1WB，合成应力 =M/W，焊缝左右侧WA WB，故 A B。

从图3弯矩图也可以看出其合成应力 A B。

由此可以看出，其截面积的变化与桥壳受力变化及合成应力的逐步增大，其截面积的变化与桥壳受力变化及合成应力特点相符。强度负荷的薄弱环节为，由桥壳受力变化及合成应力特点相符。强度负荷的薄弱环节为，由桥壳移到锻件支承轴截面A A上，用上面同样工况和同样数据计算得支承A A截面有合成应力为 A=169.62N/mm2。

与第一方案比较，同样是危险截面而其合成应力却较小，故安全系数大。

电镀铬综上所述，两种方案比较，第四种方案的结构设计符合桥轴的受力特点，其截面面积随着合成应力的逐步提高而加大这部份消费需求显现刚性，且焊缝左右侧直径较第一方案的直径要大，强度会相应介高，安全系数较高，故第四方案为优选方案。