（毕业设计全套）20吨轮式挖掘机后桥桥壳设计与proe分析（打包下载）

我国长春第挖掘机制造厂等单位，曾对些挖掘机的后驱动桥桥壳进行了静强度和刚妙试验•试验时桥壳的受力位置尽量与在实车上时的受力位置致，即桥壳两端分别币.形块支承于车轮中线处，而用相等的两个垂向力作用于左右板簧座上。

试验时主减速器壳及桥壳后盖均装到桥壳上，部分试验结果如表所示。

从该表的试验数据可以看出，桥壳的极限静强度般是挖掘机满载时该桥额定负荷的.倍•试验结果表明铸造整体式桥壳和钢板冲压焊接整体式桥壳的强度和刚度比可分式桥壳的强度和刚度要好从试验的桥壳的破坏情况来看，可分式桥壳大都在中间铸造壳体与钢管联接处开裂铆钉被剪断，有的钢管被拉出。

可锻铸铁的整体式桥壳是在半轴套管里端附近桥壳上破裂。

由此可见，无缝钢管的强度比较高相对薄弱的地方是在桥壳中间铸件应力集中的地方。

设计桥壳时，应充分考虑挖掘机的使用条件，根据挖掘机的类型及使用条件，合理地选择桥壳的结构型式材料及安全系数。

由上述试验结果可知，桥壳的安全系数宜选为。

关于桥壳材料，铸造整体式可分式及组合式桥壳的铸件多采用可锻铸铁，球墨铸铁铸钢，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.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。

.基于改进后三维模型分析桥壳三维模型图图简化后图及几种受力图图图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。

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。

第五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.下的位移图图在.下的位移图图在下位移图图图经分析知改进后桥壳要避免在的条件下工作。

第章结论与展望加入后，我国将享有多边无条件稳定的“普惠制”待遇。

国外低的关税率有利于我国性能价格比较高的工程机械产品扩大出口，还可以通过低关税进口国内企业所需要的国外先进配套件，以进步降低产品成本，反过来又可以提高产品的出口竞争力。

因此，要在关注国内市场的同时，加大关注国际市场的力度。

在铲土运输机械中，由于轮式挖掘机的作业效率高，操作轻便及机多用，尤其是小型多功能的轮式挖掘机在国外农田庄园建设与城市管道铺设，物料搬运等作业中，应用日趋广泛，需求量增长较快。

这无疑给国有轮式挖掘机企业又提供个大市场。

因此，加入后，我国轮式挖掘机械市场与其他工程机械市场样，发生以下几个方面的变化。

国内市场将进步对外开放，关税将进步降低。

目前工程机械的平均进口关税为，五年后要降低到以下。

同样，与工程机械配套的零部件进口关税也将进步降低。

可以享受世贸组织规定的最惠国待遇和国民待遇，使我国轮式挖掘机械出口竞争力进步增强，有利于扩大出口，但竞争将更趋激烈。

国内市场与国际市场将逐步接轨和融合，逐步进入国际经济大循环，参与国际交换与分工，这样有利于充分利用国际资源，实行资源的优化配置和生产过程中的协作配套。

以上这三方面的变化，将使我国轮式挖掘机械行业分为几种情况，不同的情况所受到的影响程度也将不同。

对国有和集体所有制轮式挖掘机生产企业来说，其中产品技术水平落后作业可靠性差生产规模小缺乏市场竞争能力的轮式挖掘机生产企业可能将面临困境或被兼并重组转产甚至倒闭。

由上分析可以看出，我国轮式挖掘机的市场不是太大，目前市场基本上被外资企业所占领，并且国外公司正纷纷进入这不大的国内市场。

这就是说将来的竞争将十分激烈，所以企业要进入此领域应该注重以下几点。

企业所开发的轮式挖掘机产品技术必须站在高起点上，其性能应与国外同类产品相同。

产品设计主要零部件应全球化所开发的轮式挖掘机具有多功能低成本特征。

产品的定位应放在中小型和满足军队专用型上。

采取与国际著名轮式挖掘机公司进行合资等多种方式，加快轮式挖掘机的规模化经营。

致谢经过几个月的毕业设计设计，我终于完成了自己的设计，在整个设计过程中，共修改了七八次。

还是感觉学到了很多的关于机械设计的知识，这些都是在平时的理论课中不能学到的。

还将过去所学的些机械方面的知识系统化，使自己在机械设计方面的应用能力得到了很大的加强。

刚刚开始时真的使感觉是片空白，不知从何处下手，在画图的过程中，感觉似乎是每条线都要有定的依据，尺寸的确定并不是随心所欲，不断地会冒出些细节问题，都必须通过计算查表确定。

从这里我才真的体会到了做工程的还是非常的不容易的。

除了知识外，也体会到作为设计人员在设计过程中必须严肃认真，并且要有极好的耐心来对待每个设计的细节。

在设计过程中，我们会碰到好多问题，这些都是平时上理论课中不会碰到，或是碰到了也因为不用而不去深究的问题，但是在设计中，这些就成了必须解决的问题，如果不问老师或是和同学讨论，把它搞清楚，在设计中就会出错，甚至整个方案都必须全部重新开始。

比如桥壳厚度不合格或者有应力集中等要加以改进，以及各个尺寸的确定，以前虽然做过作业，但是毕竟没有放到非常实际的应用环境中去，毕竟考虑的还不是很多，而且对所学的那些原理性的东西掌握的还不是