装载机驱动桥壳的设计【课程资料 含全套CAD图纸】

买文档送全套 纸，交流 14951605 买文档送 纸，交流 14951605 或 1304139763 华侨大学机电及自动化学院 课程设计说明书 车辆工程专业 （工程机械方向） 姓名： 学号： 指导老师： 2009 年 1 月 目 录 一 前言 . 1 二 桥壳的强度设计 . 1 要尺寸的计算 . 1 他尺寸的确定 . 5 核 . 6 三 桥壳的加工工艺设计 . 8 件分析 . 8 艺规程的设计 . 9 四 总结 .考文献 附件：工艺过程卡、桥壳工程图、桥壳三维图、测绘图 驱动桥壳的设计 第 1 页 共 16 页 驱动桥壳的设计 一、前言 桥壳的主要作用是承受载荷，并将作用 在车轮上的牵引力、制动力、横向力等传递到车架上，同时桥壳的中央又是主传动和差速器的壳体，装载机在作业的时候，桥壳的受力是比较复杂的，因此必需要有足够的强度 桥壳 加工工艺设计整合我们所学的知识是对生产实习的总结，巩固和加深所学知识如：机械制造工艺、机械精度设计与检测技术基础等 二、驱动桥壳的强度设计 算主要尺寸 由力学分析和经验可得危险截面常常发生在副车架连接处，在装载机发挥最大牵引力刚要提升铲斗后轮离地时和满载紧急制动及在不平路面作业的时候最容易出现，因此用这三种工况进行设计和计算先确定此 截面的尺寸 当装载机发挥最大牵引力插入并且铲斗刚要提升时，后轮离地工况。 前轮的受力状况如图一： 图一 (1)前桥侧车轮上反作用力 l = 04 l 车轮中心线到副车架连接中心的距离（ l =460 驱动桥壳的设计 第 2 页 共 16 页 装载机的使用重量 （ 27468N）。 后轮离地时铲斗的垂直载荷 铲斗重心到前桥中心的距离，取 1000 300整车重心到前桥中心的距离； 27468N 2300000 前桥的自重（ 5886N） Z l = 104 = 46 02 58 8627 46837 910 = 2） 由最大牵引力产生的水平弯矩 2 2 04 = 74 6 83 79 1 0 = = 其合成弯矩为： 2 水平竖直 = 7 2 2 =壳的弯矩应力为： = 桥壳的抗弯断面系数 323d （ 1-4 ） ； = 驱动桥壳的设计 第 3 页 共 16 页 （ 3）桥壳所受的牵引力引起的反作用扭矩： k2 04 = 746837910 =此反作用扭矩只是简算，但是偏差不大 ) 驱动轮的滚动半径 (其扭应力为： = 桥壳抗扭断面系数 163d （ 1-4 ） 桥壳的弯矩和扭矩合成应力为： 合= 3 22 =扭扭弯弯合 22222)1( 47681024 弯合 （ 可由查表取 =330 d 、装载机满运行，紧急制动时的工况。 （ 1）紧急制动，由地面对轮胎的垂直反作用力作用于前桥壳上的垂直弯矩 装载机满载时的总重量 (42183N) 紧急制动时，前桥壳上的质量分配系数 驱动桥壳的设计 第 4 页 共 16 页 Z 为制动的时候前桥所承受的重量为 （ (不考虑动载荷 ) Z (整车重心到后桥的距离取 Z =42183N a=g =g （ +（ 前桥的自重 1 = = 2）由制动力 L= z *2 1 = m 其合成弯矩为： 2 水平直弯 = 2 =壳的弯矩应力为： 驱动桥壳的设计 第 5 页 共 16 页 = 21 = 扭转应力为： = 合= 3 22 =扭扭弯弯合 22222)1( 47681024 弯合 =d 、 装载机当通过不平路面工况 危险断面也可能出现在与副车架连接处，但是此 载机采用摆动桥，不易产生载荷集中，因此出现危险断面的概率较小，在此不进行计算 综上述 ： d 考虑其作业情况复杂常常受到冲击载荷， d 取大一些，因此 d=110由 =得： 0（以上计算参考参考文献 7） 它尺寸的确定 由主减速螺旋齿轮尺寸和最小离地间隙可决定桥包的最大尺寸为 335驱动桥壳的设计 第 6 页 共 16 页 由主减速螺旋齿轮尺寸和托架尺寸可决定桥壳的大圆尺寸为 263壳两端外圆与轮边支承轴过盈配合，外圆尺寸为 80圆尺寸 为 42壳的总长度根据车架的宽度和整车宽度设计为 1140了保证主传动在中间桥包的中心偏离桥壳中心 25维模型如图二 ： 图二 最后生成工程图纸，其桥壳的具体尺寸见工程图 核 现在用第三强度理论对危险截面进行校核（只需校核第一工况） 22 4 = 222 4扭扭弯弯合 = = 1=210 合格 ) （ 参考文献 ） 现用有限元软件 其进行简单的静力分析，看其总体的应力分布和是否有应驱动桥壳的设计 第 7 页 共 16 页 力集中，从而对其再次校核。 由上面的计算可知在当装载机发挥最大牵引力插入并且铲斗刚要提升时，后轮离地工况其最有可能出现强度破坏，对此工况进行分析 为了分析的需要对桥壳进行简化和一些处理，装上轮边支承轴，并将轮边支承轴末端简化成直轴且适当加长，使其末端到桥壳中心的距离与轮胎中心到桥壳中心的距离相等，在轮边支承轴末端施加载荷 ，垂直力 9746N， 牵引力引起的反作用扭矩等效到轮边支承轴末端，即施加周向载荷 F=约束为两支承面全约束，选用 92号单元进行网格划分 其应力云图如图三： 图三 此分析只关心桥壳的受力状况并不涉及轮边支承轴，因此上应力云图的轮边支承轴应力情况并不做考虑，有上图可知桥壳的应力最大处在支撑面附近，30动桥壳的设计 第 8 页 共 16 页 三、桥壳的加工工艺设计 件分析 壳的作用与结构特点 驱动桥壳是装载机的基础和主要承载件之一。一方面用于支撑整个车架及其上的重量并保护主减速器、差速器及半轴等部件，另一方面固定左、右驱动车轮的轴向相对位置。因此受力大而复杂，要求其具有足够的强度与刚度。驱动桥壳的的两端要与轮边支承轴过盈配合，其加工精度要求较高。桥壳的大圆孔及大圆孔端面要与托架间隙配合，其也要精加工。 壳的工艺性分析 此桥壳为整体式桥壳，经铸造而成。材料采用铸钢，切削加工性较差，加工中应尽量避免切削速度过快。 桥壳的两端外圆精 度为 此其对基准要求要能保证其同轴度，可以先精加工内孔锥面用来定位，从而保证其同轴度要求 大圆孔的精度为 、对两端外圆轴线的位置度公差为 圆端面的粗糙度要求为 中心线的垂直度公差为 两个部位也是主要配合面，其加工要求也较高，可以用已精加工过的两端外圆定位（ 来保证精度要求 其主要技术要求如表一： 表一 技术要求项目 具体要求或数值 两端端外圆精度 圆孔精度 圆孔位置度要求 对轴线的位置度公差 为 动桥壳的设计 第 9 页 共 16 页 大圆孔端面的垂直度要求 与中心线的垂直度公差为 边支承平面螺栓孔的尺寸要求 尺寸公差为 一支承平面螺栓孔的尺寸要求 尺寸公差为 圆端面的螺纹孔和定位销孔的位置度要求 对大圆孔的轴线位置度公差为 零件示意如图三 ： 图三 其详见的零件图见工程图纸 艺规程的设计 产类型 桥壳的通用性强、产品换代更新慢，需要长期生产或 大批量生产。因此可以设计一些专用夹具， 保证定位的准确，并且提高了生产效率。 定毛坯的制造形成 根据生产批量、结构及精度要求，选用铸造的加工方法。件需要 长期生产或大批量生产、结构较简单、需要加工面少和精度要求不高、材料铸造性好。因此采用铸造，性能符合要求，成本又低。 其毛坯如图五： 驱动桥壳的设计 第 10 页 共 16 页 图五 削加工性分析 桥壳采用铸钢铸造而成的，其属于难切削金属材料。其切削加工特点： 切削加工时变形抗力大，产生强烈的塑性变形，使切削力剧增 其具有高的热强性，摩擦系 数大，切削时消耗的切削变形功和摩擦功大，产生的热量多 由于其材料的本身特性决定 这些切削加工特点常常在切削加工过程中，造成加工表面和表层比较严重的加工硬化，过大的残余拉应力，降低加工精度和表面粗糙度 准的选择 粗基准的选择 粗基准的选择：首先应加工出主要定位基准面，不难分析出，可以先粗加工出支承平面，后以支承平面为基准精加工内孔锥面作为主要的加工定位基准。这样定位可靠，同时方便装恰。因此可以选择毛坯的外圆为粗基准来粗加工支承平面。 以支承平面为定位基准。 内孔锥面为定位基准。 圆孔端面时，以两端外圆为定位基准。 加工支承侧面时，以两端外圆为定位基准。 驱动桥壳的设计 第 11 页 共 16 页 订工艺方法： 根据机械制造工艺学、机械加工工艺手册选择各表面加工方法如下： 端面加工：粗铣 支承平面：粗铣 半精铣 支承侧面：粗铣 两端外圆：粗车 半精车 精车 大圆孔：粗镗 半精镗 精镗 大圆孔端面：粗铣 精铣 支承平面螺栓孔：钻孔 大圆端面螺纹 孔：钻孔 铰孔 攻螺纹 底部油孔：锪孔 钻孔 扩孔 攻螺纹 测压孔：钻孔 攻螺纹 定工艺路线 :（ 参考文献 、 2） 其加工工艺路线见表二 驱动桥壳的设计 第 12 页 共 16 页 工余量的确定 铸件机械加工余量的估算： A=考文献 1） 驱动桥壳的设计 第 13 页 共 16 页 A 余量 加工表面的基本尺寸 系数，可查表 铸件的最大尺寸 现在对重要 的加工面的加工余量进行估算 ： 端外圆 ： 140 大圆孔： 140 263 据零件的的尺寸精度及表 面粗糙度要求 ,查机械工艺手册得以下各加工方法的余量： 粗铣端面 加工余量： 经济精度： 3 粗铣 加工余量： 经济精度： 3 半精铣 加工余量： 经济精度： 1 3. 支承侧面的加工 粗铣 加工余量： 经济精度： 3 4端外圆的加工 粗车加工余量： 经济精度： 3 半精车加工余量： 经济精度： 1 精车加工余量： 经济精度： 5大圆孔的加工 驱动桥壳的设计 第 14 页 共 16 页 粗镗 加工余量： 经济精度： 3 半精镗 加工余量 ： 经济精度： 2 精镗 加工余量： 经济精度： 6大圆孔端面的加工 粗铣 加工余量： 经济精度： 3 精铣 加工余量： 经济精度： 钻孔余量 ： 1020 经济精度： 3 扩孔余量： 济精度： 3 铰孔余量： 经济精度： 机床和刀具的选择 根据零件的的尺寸精度及表面粗糙度要求，选择如下机床及刀具： 龙门铣床： 刀具：硬质合金刀具（端铣刀） 数控车床： 刀具：硬质合金刀具（机夹式） 数控车床： 刀具：硬质合金刀具（机夹式） 镗铣加工中心： 018 刀具：硬质合金刀具（端铣刀、机夹式双刃镗刀） 立铣床： 刀具：硬质合金刀具（立铣刀） 摇臂钻床： 刀具：硬质合金刀具（麻花钻及铰刀） 立式钻床： 刀具：硬质合金刀具（麻花钻及铰刀 ） 定位误差的分析： 以毛坯的外圆做为粗基准来加工基准面，后又以初次加工的基准面来加工主要定位基准（内孔锥面）。在加工主要定位基准（内孔锥面）要注意其精度，要精加工，不然会对后面的主要尺寸产生较大误差。 驱动桥壳的设计 第 15 页 共 16 页 这样基准的加工和选择保证了零件尺寸精度、粗糙度以及相互位置要求，满足该设计的需要。 4、总结 本次课程设计是对桥壳的强度和加工工艺进行了设计，通过此课程设计加深和巩固所学的机械制造和设计的相关知识，同时也是对生产实习的总结。运用理论知识去解决了实际问 题，强化了对理论知识的理解。 驱动桥壳的设计 第 16 页 共 16 页 参考文献 1机械制造工艺设计简明手册 哈尔滨工业大学 李益民 2机械制