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大型裝載機是一種國際通用的土方機械，裝載機濕式驅(qū)動橋是大型裝載機的重要部件，也是大型裝載機整機性能的重要組成部分。大型裝載機整機體型較大，結(jié)構(gòu)緊湊，因此，裝載機濕式驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜、緊湊，整機零部件如發(fā)動機、駕駛室、動臂、液壓缸、覆蓋件等都以驅(qū)動橋作為承重基礎(chǔ)。因此，大型裝載機濕式驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)是否合理，強度是否滿足作業(yè)工況，是整個裝載機設(shè)計考慮的重點。
濕式驅(qū)動橋是一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件眾多的機械結(jié)構(gòu)，主要由主傳動器、差速器、濕式制動器、半軸和橋殼等部件構(gòu)成。以最大輸出扭矩為1850N.m的發(fā)動機為動力來源，根據(jù)裝載機設(shè)計流程逆向推算，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)受力無關(guān)的尺寸，在Pro/E中建立的橋殼主體結(jié)構(gòu)簡化模型。
在垂直載荷、水平牽引工況下，裝載機在水平路面上行駛，地面對左右驅(qū)動輪產(chǎn)生垂直方向作用力。當(dāng)在斜坡或牽引車輛上行駛時，地面對驅(qū)動輪產(chǎn)生切向作用力。在垂直載荷、制動工況下，當(dāng)裝載機緊急制動時，地面對左右驅(qū)動輪既產(chǎn)生垂直方向作用力又產(chǎn)生制動力，根據(jù)制動器額定制動力矩來計算其最大制動力矩。
根據(jù)裝載機整機質(zhì)量等參數(shù)，求得各載荷2F2=2F1=357.7 kN，單輪邊F3=15.76 kN，整橋總制動力矩M1=122 kN.m。對橋殼模型采用shell63單元進行自由劃分，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個節(jié)點、14230個單元。
根據(jù)驅(qū)動橋的結(jié)構(gòu)尺寸，在中心對稱相距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)力極限點處的應(yīng)力大小，可在端軸連接處采用過渡曲面連接的方式來改善橋殼整體結(jié)構(gòu)受力狀況。
分析上述工況下的應(yīng)力應(yīng)變云圖，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，實現(xiàn)橋殼主體結(jié)構(gòu)的初步優(yōu)化設(shè)計。在此基礎(chǔ)上對橋殼三維模型增加連接過渡曲面，對階梯軸進行倒角處理，對末端軸的結(jié)構(gòu)進行優(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，改進后的驅(qū)動橋橋殼三維模型。
以動力公司最大發(fā)動機輸出扭矩為計算原始數(shù)據(jù)，逆行推算出濕式驅(qū)動橋各部件的尺寸，設(shè)計出大型裝載機濕式驅(qū)動橋，并以濕式驅(qū)動橋橋殼主體部分為研究對象，對其兩種典型工況進行分析，掌握了大型裝載機濕式驅(qū)動橋橋殼部件的位移和應(yīng)力分布規(guī)律，根據(jù)分析結(jié)果對橋殼結(jié)構(gòu)進行初步優(yōu)化，可為同類型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。
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