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大型裝載機(jī)是一種國(guó)際通用的土方機(jī)械，裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋是大型裝載機(jī)的重要部件，也是大型裝載機(jī)整機(jī)性能的重要組成部分。大型裝載機(jī)整機(jī)體型較大，結(jié)構(gòu)緊湊，因此，裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜、緊湊，整機(jī)零部件如發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛室、動(dòng)臂、液壓缸、覆蓋件等都以驅(qū)動(dòng)橋作為承重基礎(chǔ)。因此，大型裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)是否合理，強(qiáng)度是否滿足作業(yè)工況，是整個(gè)裝載機(jī)設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)。
濕式驅(qū)動(dòng)橋是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件眾多的機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要由主傳動(dòng)器、差速器、濕式制動(dòng)器、半軸和橋殼等部件構(gòu)成。以最大輸出扭矩為1850N.m的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力來(lái)源，根據(jù)裝載機(jī)設(shè)計(jì)流程逆向推算，獲得各部件結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)各部件尺寸，去除與結(jié)構(gòu)受力無(wú)關(guān)的尺寸，在Pro/E中建立的橋殼主體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型。
在垂直載荷、水平牽引工況下，裝載機(jī)在水平路面上行駛，地面對(duì)左右驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生垂直方向作用力。當(dāng)在斜坡或牽引車輛上行駛時(shí)，地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生切向作用力。在垂直載荷、制動(dòng)工況下，當(dāng)裝載機(jī)緊急制動(dòng)時(shí)，地面對(duì)左右驅(qū)動(dòng)輪既產(chǎn)生垂直方向作用力又產(chǎn)生制動(dòng)力，根據(jù)制動(dòng)器額定制動(dòng)力矩來(lái)計(jì)算其最大制動(dòng)力矩。
根據(jù)裝載機(jī)整機(jī)質(zhì)量等參數(shù)，求得各載荷2F2=2F1=357.7 kN，單輪邊F3=15.76 kN，整橋總制動(dòng)力矩M1=122 kN.m。對(duì)橋殼模型采用shell63單元進(jìn)行自由劃分，劃分單位設(shè)置為10mm，得到了橋殼主體結(jié)構(gòu)的有限元分析網(wǎng)格模型，共有14258個(gè)節(jié)點(diǎn)、14230個(gè)單元。
根據(jù)驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)尺寸，在中心對(duì)稱相距2058mm的階梯軸圓柱面上施加約束，將其作為固定位置面進(jìn)行約束。根據(jù)上述兩種不同載荷狀況下的受力值按位置不同分別加載，得到兩種工況下橋殼變形及應(yīng)力云圖。分析變形圖和應(yīng)力云圖，可以得到兩種工況下橋殼的變形情況以及應(yīng)力分布狀況。
雖然橋殼受力產(chǎn)生的應(yīng)力值低于材料屈服強(qiáng)度，但橋殼在各部件連接處有應(yīng)力集中，特別是橋殼體和端軸連接處應(yīng)力集中最大，直接導(dǎo)致加載后橋殼位移變形增大。為了降低應(yīng)力極限點(diǎn)處的應(yīng)力大小，可在端軸連接處采用過(guò)渡曲面連接的方式來(lái)改善橋殼整體結(jié)構(gòu)受力狀況。
分析上述工況下的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D，可以得出結(jié)論：橋殼主體在典型工況下的變形均較小，最大應(yīng)力均有較大的安全余量，可去除應(yīng)力較小區(qū)域的部分材料，減輕橋殼質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)橋殼主體結(jié)構(gòu)的初步優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上對(duì)橋殼三維模型增加連接過(guò)渡曲面，對(duì)階梯軸進(jìn)行倒角處理，對(duì)末端軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，加大受力較大倒角處的倒角半徑，使橋殼結(jié)構(gòu)更加合理，改進(jìn)后的驅(qū)動(dòng)橋橋殼三維模型。
以動(dòng)力公司最大發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩為計(jì)算原始數(shù)據(jù)，逆行推算出濕式驅(qū)動(dòng)橋各部件的尺寸，設(shè)計(jì)出大型裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋，并以濕式驅(qū)動(dòng)橋橋殼主體部分為研究對(duì)象，對(duì)其兩種典型工況進(jìn)行分析，掌握了大型裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋橋殼部件的位移和應(yīng)力分布規(guī)律，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步優(yōu)化，可為同類型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。
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