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目 录
摘 要-----------------------------------------------------------------
Abstract---------------------------------------------------------------
第1章 绪论
1.1 国外、国内研究概况----------------------------------------------1
1.2 市场需求预测----------------------------------------------------1
1.3 模态分析--------------------------------------------------------3
1.4 设计的重点与难点------------------------------------------------4
第2章 桥壳的基本参数确定
2.1 后桥的结构特点及工作原理----------------------------------------6
2.2 选择桥壳方案设计------------------------------------------------7
第3章 具体设计计算
3.1 桥壳的静弯曲应力计算--------------------------------------------11
3.2 在不平路面冲击载荷作用下的桥壳计算------------------------------12
3.3 最大牵引力行驶时的桥壳计算--------------------------------------12
3.4 制动时的桥壳强度计算--------------------------------------------15
3.5受最大侧向力时的桥壳强度计算------------------------------------18
第4章 进行整体的力学分析
4.1 基于por/e三维模型分析------------------------------------------24
4.2 基于mchanicica受力分析-----------------------------------------25
4.2.1 挖掘机静止垂直载荷工况--------------------------------------26
4.2.2 挖掘机在不平路面冲击载荷作用下的工况------------------------28
4.2.3 挖掘机在最大牵引力行驶时的工况------------------------------30
4.2.4 挖掘机紧急制动时的工况--------------------------------------32
4.2.5 挖掘机受最大侧向力时的工况----------------------------------34
第5章 优化设计--------------------------------------------------------37
第6章 结论与展望------------------------------------------------------47
致 谢-------------------------------------------------------------------48
参考文献----------------------------------------------------------------49
摘要
挖掘机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的机械。由于挖掘机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点,因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。挖掘机的后驱动桥是挖掘机的重要部件,负责向外输出动力。驱动桥作为轮式挖掘机底盘传动系统的主要组成部分,处于传动系统的末端,传递的转矩较大,其工作性能的好坏直接影响到整机的工作性能。
驱动桥的功用是通过主传动改变转矩旋转轴线的方向,把纵置发动机的转矩传到横置驱动桥两边的驱动轮上。通过主传动锥齿轮改变传力方向,通过主传动和最终传动将变速箱输出轴的转速降低,转矩增大;通过差速器解决左右差速问题,减小轮胎磨损和转向阻力,从而协助转向。此外驱动桥壳还起承重和传力作用。后桥桥壳的质量对整车的安全使用及整车性能的影响是非常大的,因而对后桥进行有效的优化设计计算和有限元分析是非常必要的。本文主要分析研究受力情况及稳态分析、模态分析、失稳分析等。
关键词:挖掘机,后驱动桥,后桥桥壳,有限元分析
ABSTRACT
The excavator is widely used for highway, railway, constructions, water and electricity, ports, mining and other engineering construction machinery. Because of high working speed, high efficiency and convenient operation ofthe excavator,therefore it becomes one of the main engineering machinery which are used for construction conditions.The drive axle is an important part of the is excavator,and it is responsible for the power output.As a key component of the wheel excavators’ chassis transmission system,the drive axle is at the end of the drive system, and it transmits bigger torque.Their performance has a direct influence on the performance of the work.
reduced,and the torque will be increased.With the differential problem being solved, the tire wear and resistance will be reduced and help to veer. In addition,the driving axle shell can bear the weight and transmit the force.The quality of the rear axle shell has a great influence on the safety of the complete vehicle bridge and the performance of the vehicle,therefore it is very necessary to make effective optimized design calculation and finite element analysis for for the driving axle. This paper mainly deals with the stress and steady-state analysis,modal analysis and instability analysis, etc.
Keywords: excavator, driving axle after, rear axle shell bridge, and the finite element analysis
第一章 绪论
1.1国外、国内研究概况
1)轮式工程机械通常采用全桥驱动,因为轮式机械经常在荒野土路甚至无路的场地行驶或作业,为了使全部重量都用作附着,从而获得更大的牵引力。
2)驱动桥的速比大,多采用轮边减速,因为即使主传动器采用两级减速也不能达到这样的传动比,而且如果增大主传动器速比,必然造成桥壳尺寸或半轴直径的加大,使机械得离地间歇减小,通过性降低,设置轮边减速器就可以减小主传动装置、差速器齿轮的半轴上传递的扭矩。
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(No-spin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。
1.2 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,一种是可以360度回转的轮式挖掘机,采用专用底盘,价位一般比较高,动辄数十万元;另一类是只能有180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360回转轮式挖掘机从国内情况看,近几年360。回转轮式挖掘机的市场容量为600台左右,仅占国内挖掘机销量的3%左右,销售额大约为3.5亿元。从国际市场情况看,2001年前后,全球大中型履带式挖掘机销量约为9.1万台,小型履带式挖掘机销量约为9.6万台,履带式挖掘机合计18.7万台,轮式挖掘机销量约为1万台,轮式挖掘机、履带式挖掘机合计19.7万台,轮式挖掘机占挖掘机总量的5.1%。而在近一两年,全球大中型履带式挖掘机销量在9.5万台左右,小型履带式挖掘机销量在10万台左右,履带式挖掘机合计9.5万台,轮式挖掘机销量约为1.2万台,轮式挖掘机、履带式挖掘机合计20.7万台,轮式挖掘机占总销量的5.8%。在部分发达国家,其轮式挖掘机与履带式挖掘机的销量差距不大,德国市场上轮式挖掘机的销量甚至还超过了履带式挖掘机。国际市场上轮式挖掘机所占比重有所上升但上升幅度不大,国内市场的轮式挖掘机市场容量与国际平均水平相比尚有上升空间。国际市场上,在国际市场上,无论是从主要厂家的生产销售情况,还是从轮式挖掘机参加重要的行业展会的情况来看,13~20 t级轮式挖掘机在整个360度。回转轮式挖掘机市场占据主导地位是毋庸质疑的。目前国内市场上360度回转轮式挖掘机多数为合资或进口品牌。合资或进口品牌中,以现代和大宇在轮式挖掘机市场所占份额最大,他们从1999年在国内挖掘机市场出现高速增长时推出轮式挖掘机,取得了较好的销售业绩,但绝对数量尚低,没有形成规模。目前,大宇轮式挖掘机占其年销量的2.5%左右,现代占5%左右。国内主要厂家,生产销售的轮式挖掘机型号也以13~20t级产品为主,6~8 t级轮式挖掘机产品虽有生产,但销量与1 3~20 tA的轮式挖掘机相比有很大差距。这与国际市场的发展趋势是相吻合的。国内360度回转轮式挖掘机市场上的主要品牌。从用户角度考虑,13—16 t级的轮式挖掘机有着比较好的经济性:13~16 t级轮式挖掘机斗容在0.5~0.6 立方米左右,合资进口品牌售价在50万元左右,国产品牌在这一级别上并无价格优势,且质量性能方面均有差距:6~8 t级轮式挖掘机斗容仅为0.25~O.35左右,国产、合资及进口品牌售价均在42万元以上。






