毕业论文：20吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析

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。

国外工程机械的驱动桥已普遍采用限滑差速器牙嵌式或多片摩擦盘式湿式行车制动器等先进技，限滑差速器大大提高了主机的牵引性能，同时减少了轮胎的磨损。

而湿式行车制动器则提高了主机的安全性能，简化了维修工作。

国内外轮式挖掘机的市场需求预测目前国内轮式挖掘机主要有两大类，种是可以度回转的轮式挖掘机，采用专用底盘，价位般比较高，动辄数十万元另类是只能有度转角的经济适用型轮式挖掘机，多是在农用小型拖拉机上改装而成。

轮式挖掘机市场发展趋势回转轮式挖掘机从国内情况看，近几年。

回转轮式挖掘机的市场容量为铁铸钢，多用于重型挖掘机的桥壳铸件对于钢板冲压焊接整体式桥壳，多采用或中碳钢板化学成分控制为的碳和不大的硫。

半轴套管多采用，等中碳合金钢或中碳钢的无缝钢管或锻件。

第四章进行整体的力学分析冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析基于初步建模分析基于板块为减小问题规模，在保证计算精度的前提下，对桥壳模型做了如下简化和假设忽略螺纹及各功能孔润滑油加注孔放油孔等，因为其易引起网格畸变且对结构性能影响很小以直角代替铸造圆角，既有利于简化建模，也有利于有限元模型建立过程中提取中截面轴肩处的圆弧不能省略，因为此处可能正是应力集中的地方比如略去连接座上的螺栓孔加油口放油口，设半轴套管和驱动桥壳是体的，不是装配的。

最初草图模态分析图失稳分析图有图可以看出桥壳中间太薄，并且在弹簧座处有应力集中。

需要改进，采用加大主减速器处桥壳厚度和在中段过渡圆弧处增加加强板相结合的方案，对后桥壳做改进设计。

基于的模块对改进后三维模型分析桥壳三维模型图二二届机械设计制造业毕业设计论文图简化后图及几种受力图图图冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析图对于静力学分析的最大铅垂力和最大切向力两种工况，约束加在每侧车轮中线附近，模拟两端简支支承。

最大侧向力工况时，约束加在侧翻侧的车轮中线附近，支承为固定支承。

上述的约束处理会使安装轮毂轴承附近的应力与实际情况有差别，但不会影响桥壳其它部位的应力分布。

挖掘机静止垂直载荷工况由挖掘机驱动桥台架试验方法标准可知驱动桥壳满载轴荷时每米轮距最大变形量不超过。

桥壳中部曲线的位移曲线下图图二二届机械设计制造业毕业设计论文图表满载轴荷轮距分析最大变形量每米轮距最大变形量是否合格是图在车轮处曲线应力图如下，曲线上最大应力为。

冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析图表名称材料参照标准屈服极限有限元分析应力结果是否合格桥壳是中间部位应力远小于许用应力，说明中间区域壳壁厚还可以减薄，以减小重量。

挖掘机在不平路面冲击载荷作用下的工况由挖掘机驱动桥台架试验方法标准可知驱动桥壳满载轴荷时每米轮距最大变形量不超过图二二届机械设计制造业毕业设计论文图表满载轴荷施加载荷动载轮距分析最大变形量每米轮距最大变形量是否合格合格图冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析图表名称材料参照标准屈服极限有限元分析应力结果是否合格桥壳调质是在冲击荷载作用下，其最大应力值为，发生在钢板弹簧座附近。

大部分部位的应力值在之间，应力集中部位的应力值大约在左右。

挖掘机在最大牵引力行驶时的工况由挖掘机驱动桥台架试验方法标准可知驱动桥壳满载轴荷时每米轮距最大变形量不超过，桥壳的有限元分析小结二二届机械设计制造业毕业设计论文图图表满载轴荷施加载荷面施加载荷面轮距分析最大变形量每米轮距最大变形量是否合格合格冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析图弹簧座处曲线应力变化图如下图表名称材料参照标准屈服极限有限元分析应力结果是否合格桥壳调质合格挖掘机紧急制动时的工况二二届机械设计制造业毕业设计论文由挖掘机驱动桥台架试验方法标准可知驱动桥壳满载轴荷时每米轮距最大变形量不超过，桥壳的有限元分析小结图图表满载轴荷施加载荷面施加载荷面轮距分析最大变形量每米轮距最大变形量是否合格合格冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析图表名称材料参照标准屈服极限有限元分析应力结果是否合格桥壳调质合格挖掘机受最大侧向力时的工况图由挖掘机驱动桥台架试验方法标准可知驱动桥壳满载轴荷时每米轮距最大变形量不超过，桥壳的有限元分析小结二二届机械设计制造业毕业设计论文图图表满载轴荷单边轮载荷面施加载荷面轮距分析最大变形量每米轮距最大变形量是否合格合格冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析图轮边处应力曲线图下图图表名称材料参照标准屈服极限有限元分析应力结果是否合格桥壳调质合格桥壳的刚强度有较大富余，为降低挖掘机非满载质量和动载荷，提高行驶平顺性，将壁厚适当减小。

凸缘盘根部半轴壳体与减速器壳体连接处板簧支撑座根部存在着定的局部应力集中，将这几处过渡圆弧半径适当加大。

凸缘盘处的应力及变形均比较大，适当增加凸缘盘的厚度，在内侧添加加肋。

二二届机械设计制造业毕业设计论文第四章优化设计静态分析用来模拟模型结构的刚度和强度，根据约束和载荷条件计算模型的应力和应变。

其分析图如下图图模态分析，就是采用试验分析或理论分析的方法来识别系统的模态参数。

在结构动力学中，振动系统的特性可以用模态来描述，表征模态的各阶参数是振动系统的各阶固有频率固有振型等。

模态是振动系统特性的种表征，它是构成各种结构复杂振动的最简单或最基本的振动形态，模态分析是进行各项动力分析的前提和基础，它为振动系统的动态设计和故障诊断提供了数值依据。

模态分析图冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析图疲劳分析是对零件的疲劳特征进行评估和预测是否发生疲劳破坏，也可以和其他分析起对零件进行优化设计。

疲劳破坏就是零件在交变载荷重复作用下材料或结构的破坏现象，当材料或结构受到多次重复作用后，虽然应力值始终没有超过材料的强度极限，甚至比弹性极限还要低的情况下也可能发生破坏。

次循环受力如下图图图预应力静态分析是用来模拟个预刚度或预应力结构，是如何影响模拟的变形应力和应变情况。

换句话说，它可以用来决定加上指定的载荷后，零件是强的或弱的。

预应力静态分析将使用静态分析的结果来作为分析的起点。

预应力静态分析如下二二届机械设计制造业毕业设计论文图预应力模态分析是使用个来自静态分析的结果，来计算模型的自然频率和模态，放大倍后如下图图图动态时域分析，用于系统对于随时间变化的载荷非周期载荷或者脉冲载荷的反应。

输入阻力系数，为表示模型不在振动，时域分析图冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析图动态冲击分析是用来研究反应频谱所引起的系统反应，其载荷输入通常是个带有位移速度或加速度等反应频谱的基本激发元素。

取受应力大的主减速器腔体上的相交曲线红色区作变形研究图图二二届机械设计制造业毕业设计论文动态频域分析用于研究系统对于岁频率变化的载荷用于周期载荷或循环载荷的反应，弹簧座处曲线的应力图图由动态频域分析知应避免至频率工作。

标准设计研究，是种定量分析工具，通过对模型的设置参数进行设置，分析对其性能的影响情况。

选取小的半轴可内径设置为，得出结果图敏感度分析，是种定量分析，研究参数对模型性能的影响情况。

这种定量的分析是通过局部分析来完成的。

如果确定了主参数，可以运用局部敏感度分析方法来确冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析立变化范围。

在这个范围内，寻找最佳的设计。

选取范围，因越大壁厚越小。

下图为应力随变化的应力图图应力随的取值变化图优化设计是种寻找最佳方案的技术，是由用户指定研究目标，约束条件和设计参数等，然后在参数的指定范围内求出可满足研究目标和约束条件的最佳解决方法。

指定在内，应力在之内时的最优解图二二届机械设计制造业毕业设计论文图此时测出，则可得出壁厚为，此时最大应力。

同理若在下时的，壁厚。

在设定后，最大位移每米不超过再对轮箱厚做优化设计，固定其内径，让锥齿轮箱外径为设计参数。

由于有螺栓，所以厚度最小不小于螺母尺寸。

位移随外径大小变化的敏感度分析如图图冉毅吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与分析由挖掘机驱动桥台架试验方法标准可知驱动桥壳满载轴荷时每米轮距最大变形量不超过，轮距，则许用最大变形为。

由图可知厚度满足等于最小螺母尺寸时的变形量。

取厚，则大径为。

优化后的模态分析在共同作用模态位移分析如下图图在下的模态位移图图在下的位移图二二届机械设计制造业毕业设计论文图在下的位移图图在下位移图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机械设计制造及其自动化班级级机械制造班学生冉毅指导教师罗天洪重庆交通大学年前言年，我国挖掘机行业延续了年的发展态势，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万台，比年增长。

年上半年，中国境内家主要挖掘机制造商销售挖掘机万台，比年同期增长，。

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，有的甚至达到，应用十分广泛。

而我国的轮挖仅为左右，故从世界范围轮挖我国的应用有待挖掘。

轮式挖掘机是铲土运输机械中的机种之，轮式挖掘机是轮胎行走周期作业建筑型的挖掘机。

其以行走速度快能远距离自行转场及可快速更换多种作业装置的机动灵活高效的特点，在机场港口油田矿藏城乡建设农田水利快速抢修等物料挖掘搬移方面得到充分利用。

近年来，随着我国经济建设步伐的加快，工程机械特别是轮式挖掘机产品在产量品种和技术水平上有了定的发展。

从轮式挖掘机长期需求市场分析，估计近几年会有定的增长，而且主要品种仍会以中小吨位产品为主。

目前，我国生产轮式挖掘机的企业约在家左右，其中有家合资公司，如中美合资贵州詹阳机械工业有限公司，不久前他们开发生产的高速行驶轮式挖掘机填补了国内空白。

其最新开发的高速行驶轮式挖掘机每小时行驶速度达，实轮式挖掘机行驶速度的重大突破。

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