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驱动桥是轮式装载机传动系统的重要部件之一，而桥壳又是组成驱桥最关键的零件。 1 早期的驱动桥壳结构& s- ~6 j- r& N5 @
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。! `; v0 [! e* V2 D. N* C/ E, K9 h
1.轮边减不速器2.支承轴3.制动器4.制动器连板
6 t% {0 ~$ O& M- y5.桥壳6.主传动总成 2 焊接方案及工艺特点
9 s6 j6 {& K+ U+ e# l: }1 p( r7 L. s* b 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。4 P6 \4 w# D6 ~% p
1.桥壳 2.支承轴 3.制动器连接板
! b- E2 k2 m* X8 B3 p: e1 m(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。
" G3 R7 m, a, r 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。8 N" S- `7 E: `+ Z6 F. X, n4 U8 f3 w, D
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。
, Q. U- b3 @5 j2 e& {' E 由此可见，第一、第四种为优选方案。
, _ R1 h! G0 Y% y, e 3 驱动桥受力状况与应力分布
0 b4 ~) X9 f1 S1 X: y! a( U0 a1 ? 驱动桥受力状况简图及弯矩图见图3。
: b, Z1 t/ O' r" P J k 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。 & o/ t5 Q( v7 Z
所以，根据其受力特点，也要求桥壳截面的模数随之增大。& e+ S, c$ x1 p- s
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。
9 B4 _3 o; q" z' i9 T 截面模数W=(π(D4-d4))/32D,因直径D1=D2，d1WB，合成应力δ=M/W，焊缝左右侧WA≈WB，故δA<δB。
7 |; |& Y* J8 t 从图3弯矩图也可以扑看出其合成应力δA<δB。
l# \1 \: g" |- `) u, | 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：δA=182N/mm2。
& R2 H3 c* f1 j6 v/ r" t3 s 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=(π(D4-d4))/32D。$ s$ p3 r0 S0 r5 y8 H# J" `0 o
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δ=M/W，焊缝左右侧WA≈WB，故δA<δB。6 v0 H# z* b# Y/ \, X# P: h
从图3弯矩图也可以看出其合成应力δA<δB。
& j2 g7 ]$ @. h2 v9 h 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δA=169.62N/mm2。, ?$ g1 k5 x) L2 P* I+ Z7 M
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。
: i( f' q& s5 M, B 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，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。 | 
发表于 2009-6-8 12:59:12