3.2 挖掘机后桥桥壳设计
3.2.1 桥壳类型选择
由于轮式挖掘机后桥桥壳是挖掘机上的主要部件，起着支承汽车荷重的作用，并将载荷传给车轮。作用在驱动车轮上的牵引力、制动力、侧向力和垂向力也是经过桥壳传到车架和车厢上。因此。轮式挖掘机桥壳既是承载件又是传力件。同时它又是主减速器、差速器及驱动车轮传动装置的外壳，而且工作负载高，负荷变化大，行驶路况多变，工作环境恶劣，综合各项因素接合毕业设计要求我决定使用三段可分式桥壳作为设计目标。
3.2.2 桥壳设计及计算
1．桥壳设计
桥壳的设计是一个参数探索的过程，对于一款桥壳的设计首先是参考一款目前已经成熟的桥壳参数，并根据设计目标进行参数修正，将参数修正后的结果进行理论和有限元分析，查看是否满足要求，如不满足，就继续修正参数，直到最终达到设计要求，对于本次设计的目标，参考了某公司7吨轮式挖掘机驱动桥的参数，并根据实际需要进行了多次参数修正和分析，最终得到设计模型。
2桥壳的静弯曲应力计算
汽车桥壳
桥壳犹如一空心横梁，两端经轮毂轴承支承于车轮上，在平板座处桥壳承受汽车的簧上质量，而沿左右轮胎中心线，地面给轮胎以反力2G /2（双胎时则沿双胎之中心），桥壳则承受此力与车轮重力w g 之差值，即()2G w g -，计算简图如下图所示。
桥壳按静载荷计算时，在其两座之间的弯矩M 为
()2G 2
w B s M g -=-  N ·M 式中：2G ——汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，N ；
w g ——车轮（包括轮毂、制动器等）的重力，N ；
B ——驱动车轮轮距，m;
s ——驱动桥壳上两座中心距离，m.
由弯矩图可见，桥壳的危险断面通常在座附近。通常由于w g 远小于2G /2，且设计时不易准确预计，当无数据时可以忽略不计。而静弯曲应力wj σ则为
310wj V
M W σ=
⨯  MPa 式中：M ——见弯矩公式；      V W ——危险断面处桥壳的垂向弯曲截面系数。
在不平路面冲击载荷作用下的桥壳强度计算
当汽车在不平路面上高速行驶时，桥壳除了承受静力状态下那部分荷载以外，还承受附加的冲击载荷。在这两种载荷总的作用下，桥壳所产生的弯曲应力wd σ为
wd d =k wj σσ  MPa
式中：
d
k——动载荷系数，对轿车、客车取1.75，对载荷汽车去2.5，对越野汽车取3.0；
wj
σ——桥壳在静载荷下的弯曲应力，MPa.
2汽车以最大牵引力行驶时的桥壳强度计算
为了使计算简化，不考虑侧向力，仅按汽车作直线行驶的情况进行计算，另从安全系数方向考虑。下图为汽车以最大牵引力行驶时的受力简图。设地面对后
驱动桥左、右车轮的垂向反作用力
2L
Z、
2R
Z相等，则
max
1
2
22
1
22
g
a
L R
P h
G L
Z
Z Z
L L
⎛⎫
===+
⎪
⎝⎭
式中：
a
G——汽车满载静止于水平地面时给地面的总载荷；
g
h——汽车质心高度。
而作用在左、右驱动车轮上的转矩引起的地面对左、右驱动车轮的最大切向反作用力共为
max10
max
e g T
r
T i i
P
r
η
=N
式中：
max
e
T——发动机最大转矩，N·M；
1g
i--变速器I挡传动比；
i——驱动桥的主减速比；
T
η——传动系的传动效率；
r
r——驱动车轮的滚动半径，m。
如果忽略T η，整理上式以后得
max 022222
T Z G =1+222e g g r i i h G m r LG ⎛⎫= ⎪⎝⎭ 式中：2Z 2
———地面对一个后驱动车轮的垂向反作用力，N ；      2G ———汽车满载静止于水平地面时驱动桥给地面的载荷，N;
g h ———汽车质心高度，m;
L ———汽车轴距，m;
2m ———汽车加速行驶时的质量转移系数。
由上式可知对后驱动桥：                    max 022T 1+e g g r i i h m r LG ⎛⎫= ⎪⎝⎭
在设计中，当上式的某些参数未给定而无法计算出2m 值时，2m 的值可在下述范围内选取；对轿车后驱动桥取2m =1.2~1.4；对载货汽车后桥驱动桥取2m =1.1~1.3。
此时后驱动桥壳的左右钢板弹簧座之间的垂向弯矩V M 为
22G -22V W B S M m g -⎛⎫=
⎪⎝⎭
N ·m 计算参数如下： 由于驱动车轮所承受的地面对其作用的最大切向反作用力max P ，使驱动桥壳也承受着水平方向的弯矩h M ，对于装用普通圆锥齿轮差速器的驱动桥，由于其左右驱动车轮的驱动转矩相等，故有              max 22
h P B S M -=  N ·m ， 计算得到：h M =1259.36N
当所装用的差速器使左右驱动车轮的转速不等时，应取驱动转矩较大的那个 车轮所引起的地面切向反作用力代替上式的max P /2值。
桥壳还承受因驱动桥传递驱动转矩而引起的反作用力矩，这时在两钢板弹
簧座间桥壳承受的转矩T 为              max T 2
e TL T i T η=  N ·m 式中：max T e ———发动机最大转矩，N ·M ；
TL i ———传动系的最低挡传动比；
T η——传动系的传动效率；
计算得到：T=117.99 N ·m
当桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面为圆管截面时，在该断面处的合成弯矩M ∑为
M =∑
计算得到：M ∑=1150 N ·m
该危险断面处的合成应力σ∑为
M
W σ∑==∑式中：W ———危险断面处的弯曲截面系数。
当桥壳在钢板弹簧座附近的危险断面为矩形管装断面时，则在该断面处的弯曲应力w σ和扭转应力τ分别为
V h w V h
M M W W σ=+              t
T W τ= 式中：V M ，h M ————分别为桥壳在两钢板弹簧座之间的垂向弯矩和水平弯矩；        V W ，h W ，t W ————分别为桥壳在危险断面处的垂向弯曲截面系数、水品弯曲
截面系数和扭转截面系数。
桥壳的许用弯曲应力为300~500MPa，许用扭转应力为150~400MPa，可煅铸铁