板焊前轴壳结构设计及强度校核研究

曹艳子 蒲思奇 赵丹 秦治金

摘 要：文章主要介绍了板焊结构前轴壳的设计过程及强度校核方法。首先，根据整车需求设计板焊前轴壳的落差、主销中心距及前轴壳截面尺寸;其次，根据板簧宽度及位置设计板焊前轴壳折弯点及折弯角度，确定折弯处圆弧半径;最后，根据前轴壳结构及受力位置确定危险截面，根据第4强度理论对各个危险截面进行应力分析，确保其满足强度要求。

关键词：板焊前轴壳;结构设计;强度校核

中图分类号：U462.1  文献标识码：B  文章编号：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

礦用自卸车应用路况复杂，车辆品种多样。转向轴的宽度尺寸及板簧高度变化较多。

采用板焊结构的前轴壳可以适应不同的转向轴主销中心距要求，及多样的板簧高度。板焊前轴壳采用钢板焊接，模具简单，成本较低，因此在矿用车结构多变的小批量生产中应用较多。

从正向设计，前轴壳的主销中心距及上板高度根据整车宽度及悬架高度决定。前轴壳的截面尺寸根据整车的载荷决定。前轴壳的折弯位置根据板簧位置确定。前轴壳结构简图如图1所示。

1 方案设计

1.1 设计输入

（1）整车匹配车桥平台、整车匹配悬架结构、转向轴载荷、整车宽度及使用工况;

（2）整桥高度落差，悬架安装尺寸。

1.2 材料选择

（1）上板、下板、侧板、内筋板、支撑板、半圆连接板等零件推荐材料Q355B-GB/T 1591。

（2）上主销座、下主销座等零件推荐材料30Mn2-GB /T 3077，转向节销推荐材料42CrMo-GB/T3077。

1.3 前轴壳截面结构及参数初步确定

按照整车承载要求初步选择平台吨位，选取上板、下板、侧板的厚度，初定上下板的距离及侧板的距离，根据载荷推荐参考表1数据做为前轴壳设计初步参数，前轴壳主要参数如图2所示。

2 强度校核

根据应力分布，计算各危险截面应力，危险截面如图3（a）所示，根据经验按3倍垂向载荷与最大制动力工况分别计算O1、O2及O3三处的应力，O1、O2为折弯处，O3为板簧中心处。

3 结论

综上所述，根据式（1）～（12）计算各工况下O1、O2及O3处弯曲应力及制动工况下的扭转应力。

根据经验取安全系数为1.2，根据国标GB/T 1591屈服强度不小于355MPa（16<板材厚度≤40），得出：许用正应力：[σW]=355/1.2=296MPa;许用切应力[τ]=178MPa。（根据经验推荐许用剪应力为0.6～0.8倍的许用拉应力）。各个计算应力均小于许用应力，则前轴壳总成截面参数满足承载要求。

参考文献

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[2] 林慕义，张福生.车辆底盘构造与设计[M].北京：冶金工业出版社， 2014.

[3] 刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社2004.