板焊前軸殼結(jié)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)度校核研究

曹艷子 蒲思奇 趙丹 秦治金

摘 要：文章主要介紹了板焊結(jié)構(gòu)前軸殼的設(shè)計過程及強(qiáng)度校核方法。首先，根據(jù)整車需求設(shè)計板焊前軸殼的落差、主銷中心距及前軸殼截面尺寸;其次，根據(jù)板簧寬度及位置設(shè)計板焊前軸殼折彎點及折彎角度，確定折彎處圓弧半徑;最后，根據(jù)前軸殼結(jié)構(gòu)及受力位置確定危險截面，根據(jù)第4強(qiáng)度理論對各個危險截面進(jìn)行應(yīng)力分析，確保其滿足強(qiáng)度要求。

關(guān)鍵詞：板焊前軸殼;結(jié)構(gòu)設(shè)計;強(qiáng)度校核

中圖分類號：U462.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）05-102-03

Abstract： This paper introduce the main design process and strength checking method of Welding Front Axle. According to ?the requirements of the vehicle， the drop of the welding front axle， the center distance of the main pin and the cross section of the front axle shell are designed. According to the width and position of the suspension system， the bending point， bending angle of the welding front axle and the arc radius at the bending position are designed. Finally， determining the dangerous section according to the structure and checking the welding front axle housing and analyzing the stress of each section according to the theory of the fourth strength ensure proper selection.

Keywords： Welding Front Axle; Structure design; Intensity checking

前言

礦用自卸車應(yīng)用路況復(fù)雜，車輛品種多樣。轉(zhuǎn)向軸的寬度尺寸及板簧高度變化較多。

采用板焊結(jié)構(gòu)的前軸殼可以適應(yīng)不同的轉(zhuǎn)向軸主銷中心距要求，及多樣的板簧高度。板焊前軸殼采用鋼板焊接，模具簡單，成本較低，因此在礦用車結(jié)構(gòu)多變的小批量生產(chǎn)中應(yīng)用較多。

從正向設(shè)計，前軸殼的主銷中心距及上板高度根據(jù)整車寬度及懸架高度決定。前軸殼的截面尺寸根據(jù)整車的載荷決定。前軸殼的折彎位置根據(jù)板簧位置確定。前軸殼結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

1 方案設(shè)計

1.1 設(shè)計輸入

（1）整車匹配車橋平臺、整車匹配懸架結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)向軸載荷、整車寬度及使用工況;

（2）整橋高度落差，懸架安裝尺寸。

1.2 材料選擇

（1）上板、下板、側(cè)板、內(nèi)筋板、支撐板、半圓連接板等零件推薦材料Q355B-GB/T 1591。

（2）上主銷座、下主銷座等零件推薦材料30Mn2-GB /T 3077，轉(zhuǎn)向節(jié)銷推薦材料42CrMo-GB/T3077。

1.3 前軸殼截面結(jié)構(gòu)及參數(shù)初步確定

按照整車承載要求初步選擇平臺噸位，選取上板、下板、側(cè)板的厚度，初定上下板的距離及側(cè)板的距離，根據(jù)載荷推薦參考表1數(shù)據(jù)做為前軸殼設(shè)計初步參數(shù)，前軸殼主要參數(shù)如圖2所示。

2 強(qiáng)度校核

根據(jù)應(yīng)力分布，計算各危險截面應(yīng)力，危險截面如圖3（a）所示，根據(jù)經(jīng)驗按3倍垂向載荷與最大制動力工況分別計算O1、O2及O3三處的應(yīng)力，O1、O2為折彎處，O3為板簧中心處。

3 結(jié)論

綜上所述，根據(jù)式（1）～（12）計算各工況下O1、O2及O3處彎曲應(yīng)力及制動工況下的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。

根據(jù)經(jīng)驗取安全系數(shù)為1.2，根據(jù)國標(biāo)GB/T 1591屈服強(qiáng)度不小于355MPa（16<板材厚度≤40），得出：許用正應(yīng)力：[σW]=355/1.2=296MPa;許用切應(yīng)力[τ]=178MPa。（根據(jù)經(jīng)驗推薦許用剪應(yīng)力為0.6～0.8倍的許用拉應(yīng)力）。各個計算應(yīng)力均小于許用應(yīng)力，則前軸殼總成截面參數(shù)滿足承載要求。

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