马 顺龙 等 :中重型商用汽车驱动桥壳的发展现状及趋 势
中重型商用汽车驱动桥壳的发展现状及趋势
马顺龙 , 刘海峰 , 王成刚 , 孙树臣
(一汽铸造有限公司技术中心 , 吉林 长春 130062)
摘要 :综合论述了中重型商用汽车驱动桥壳的结构形式 , 介 绍了铸造 整体桥 壳 , 冲压焊 接整体 桥壳 , 钢管扩 张 , 液胀桥壳 四种 驱动桥壳的主要制造方式 , 在此基础上综合分析和比较了 4 种桥壳的工艺 、承载能 力和成本 等 。 从材质和 承载能力方 面对比 分析了铸造整体桥壳 , 冲压焊接整体桥壳的特定应用场合 和优势 , 根 据一汽 铸造有 限公司的 实际生 产情况 , 提 出了与其 它桥 壳竞争的途径和手段 。 关键词 :商用汽车 ;驱动桥壳 ;发展趋势 中图分类号 :TG 143 文献标识码 :A 文章编号:1000-8365(2008)09-1169-06
2 中重型商用车桥壳的行业发展现状 2 .1 重型商用车市场分析
随着中国加入 WT O 和中国运输结构变化 、消费 水平的提高 , 国内市 场对中 重型车 产品需 求向多 层
桥壳相比较 ,由于组合式桥壳的铸件尺寸较小 , 因此桥 壳质量较小 ,但它还不具备像整体式桥壳那样 , 可将主 减速器及差速器总成调整好后再装人桥壳的优点 , 而需 要边安装边调整 。另外 , 组合式桥壳对加工精度要求较 高 , 整个桥壳的刚度与整体式的相比也差 。它主要用于 微型汽车 、轿车及轻型以下的载货汽车 , 有的中型汽车
表 1 几种整体式桥壳制造工 艺的比较
Tab .1 Compariso n o f the pr ocedure o f so me who le ax le housing
制造方法
优 点
缺 点
适用范围
发展前景
铸造
可制成形 状复 杂而 理想 的 费 材 、耗 能 , 工 艺 不 易 控 制件 ;制 件壁 厚可 变 化 , 刚 制 , 工 序 复 杂 ;制 件 重 量 中 , 重型汽车
Development Status and Tendency of Driving Axle Housing of Medium and Heavy Commercial Vehicles
MA Shun-l ong, LIU Hai-feng, WANG Cheng-gang , SUN Shu-chen (Research and Devel opment Center , FAW Foundry Co., Ltd ., Changchun 130062 , China)
advantages of casting and punch and welding whole axle housing are anal ized and compared w ith its materials and bearing force .According to the practical production conditions in FAW Foundry Co . Ltd ., some competed ways and procedures are proposed . Key words :Commercial vehicles;Driving axle housing ;Developing tendency
度高等特点 , 尤其适用于在一道工序内成形具有复杂形
状的零件 。还可提高壳体成形极限 , 实现轻量化设计及
辅助工序与成形工序的集成 。近年来 , 随着成型设备及
相关控制技术的发展, 以液体作传导介质的液压胀形技
术在国外发展迅速 ,广泛应用于汽车制造业 , 并开始在许 多其它工业领域引起人们的重4)液压胀形整体式桥壳
液压胀形(如图 5 所示)是指采用液体(水 、乳化液或 油)作为传力介质 ,使壳体在液体压力作用下产生纬向扩
张的方法 , 液压胀形与其它胀形方法相比 , 最大优点是在
无摩擦状态下成形 , 传力均匀 , 同时又具有制模简单、生
产周期短 、生产成本低而产品质量好、制件形状和尺寸精
图 3 钢板冲压焊接整体式桥壳 Fig .3 S teel plate punch and welding axle ho using
本低等优点外 , 还有足够的强度和刚度 , 特别是其质量 小(仅为铸造整体式桥壳的 75 %左右), 工作可靠 。 其 主要缺点是桥壳不能做成复杂而理想的断面 , 壁厚一 定 , 故难于调整应力分布 。由于钢板冲压焊接整体式 桥壳的一系列优点 , 近年来不仅在轿车 、客车和轻 、中 型载货汽车上得到了广泛的应用 , 而且有些吨位更大 的(轴荷在 14t 以下的)汽车也开始采用 。
可分式桥壳如图 1 所示 , 整个桥壳由一个垂直接 合面分为左右两部分 , 每一部分均由一个铸件壳体和 一个压入其外端的半轴套管组成 。 可分式桥壳的特点
是桥壳制造工艺简单 , 主减速器轴承支承刚度好 , 但对 主减速器的装配 、调整及维修都很不方便 , 桥壳的强度 和刚度也比较低 , 过去主要用于轻型商用汽车 , 现在已 很少采用 。
1 概述 汽车驱动桥壳既是承载零件 , 也是传力部件 , 同时
又是主减速器 、差速器及驱动车轮传动装置(如半轴) 的外壳 。 在汽车行驶过程中 , 桥壳承受繁重的载荷 , 设 计时必须考虑在动载荷下桥壳有足够的强度和刚度 。 为了减小汽车的簧下质量 , 以利于降低动载荷 、提高汽 车的行驶平顺性 , 在保证强度和刚度的前提下应力求 减小桥壳的质量 。桥壳还应结构简单 、制造方便 , 以利 于降低成本 。其结构还应保证主减速器的拆装 、调整 、 维修和保养方便 。 桥壳的结构型式大致分为可分式 、 整体式和组合式 3 种 。 1 .1 可分式桥壳
图 5 轻型车液压胀形桥壳制造工艺 Fig .5 P rocess of the Lig ht vehicles Hydraulic bulging ax le
表 1 给出了几种整体式桥壳制造工艺的比较 , 各
h ou si n g
种工艺的整体式桥壳各有优势 , 铸造和冲压-焊接式桥 壳在中重型汽车上的应用是比较广泛的 。
成形 机 理 尚 不 清 楚 , 工 艺 不成 熟 , 处 于 研 制 和 试 生 产阶段
轻型 、中型载重汽车
新技术 , 市 场前景看好
度 、刚度高 , 重量轻
1 .3 组合式桥壳 组合式桥壳(如图 6 所示)又称为支架式桥壳 , 它是
将主减速器壳作为桥壳中间部分(铸件), 而在其两端压 入无缝钢管 ,再用销钉或塞焊予以固定而成 。与整体式
在中型汽车应用减少
度 、强度较大 , 工作可靠 。 大 。
冲压-焊接
工艺性好 , 废 品率 低 , 便 于 实现机械 化 、自动 化 ;制 件 重量轻 , 强度高 。
工序多 , 费 材 耗能 , 不 能制 成复杂截面的制 件;制件难 以调整 , 焊接质量要求高 。
目前在汽车 行业 中占 主导 地位 , 适用范围广
在一定时期内占主导地位
材料 利 用 率 高 , 工 作 量 减 制件纵向开缝端口处存在横
扩张成形 少 , 加工 效率 高 ;制件 密 封 向裂纹 , 翻边宽度不均匀, 侧 轻型 、中型载重汽车
-
性能好 , 重量轻 。
面易起皱拉伤, 强度低
材料利用 率高 , 节 能 省材 、
液压胀形
降耗 , 加 工工 序少 , 加 工 效 率高 , 易 实现 机械 化 、自 动 化 ;制件 壁厚 分布 合 理 , 强
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桥壳犹如一整体的空心梁 , 其强度及刚度都 比较好 。 桥壳与主减速器壳分作两体 , 主减速器齿轮及差速器 均装在独立的主减速壳里 , 构成单独的总成 , 调整好以 后再由桥壳中部前面装入桥壳内 , 与桥壳用螺栓固定 在一起 , 使主减速器和差速器的拆装 、调整 、维修 、保养 等都十分方便 。 整体式桥壳按其制造工艺的不同又可 分为铸造整体式 、钢板冲压焊接式 、钢管扩张成形式 , 和液胀 4 种制造工艺 。
(3)钢管扩张成形整体式桥壳 如图 4 所示 , 这种桥壳是由中碳无缝钢管或钢板 卷焊钢管扩张成形制成 。 将钢管中间扩孔两端滚压变 细 , 再加焊突缘及弹簧座等 。这种制造工艺的生产效
图 2 铸造整体式桥壳 Fig .2 Casting integ ral ax le housing
(2)钢板冲压焊接整体式桥壳 如图 3 所示 , 钢板冲压焊接整体式桥壳是由上 、下 对焊的一对桥壳主件 、4 块三角钢板 、加强圈 、两个半 轴套管 、两个突缘 、一个后盖以及两个钢板弹簧座等沿 它们之间的接缝组焊而成 。 桥壳主件的上 、下两半是 一种冲压件 。桥壳主件(上 、下半壳)与半轴套管间除 了可采用对焊外 , 亦可采用上 、下桥壳主件两侧的半圆 形端部紧靠在半轴套管内端的外圆上 , 除了需沿接缝 焊一圈外 , 尚需塞焊的方法 。 钢板冲压焊接整体式 桥壳除了具有 制造工艺简 单 、材料利用率高 、废品率很低 、生产率高以及制造成
次 、多品种方向发 展 , 市场 需求预测 见图 7 。 未 来市 场对中重型载货车的需求稳步上升 , 2005 年达到 31 万辆 , 2010 年预计 达到 40 万辆 。 在总量 需求中 , 重 型车 的 需 求 增 量 较 大 , 2005 年 占 总 需 求 的 60 %, 2010 年将占 总需求 的 70 %。 中型车 需求 量逐年 递 减且需求趋于稳 定 , 需求量 将长时 间维持 在总量 的
(1)铸造整体式桥壳 铸造整体式桥壳可采用球墨铸铁 、可锻铸铁或铸钢 铸造 。为进一步提高铸造整体式桥壳的强度和刚度 , 铸 造整体式桥壳的两端压入较长的无缝钢管作为半轴套 管 , 并用销钉固定 , 如图 2 所示 。每边半轴套管与桥壳 的压配表面共 4 处 , 由里向外逐渐加大配合表面的直 径 , 以得到较好的压配效果 。在重型汽车上 , 为了进一 步提高桥壳的强度和刚度 , 则将后盖与桥壳铸成一体 。 某些重型汽车铸造整体式桥壳的主减速器及差速器总 成的安装孔位于桥壳中间的上部 , 以方便主减速器与差 速器总成的吊装 , 但这对桥壳的垂向强度与刚度不利 。 铸造整体式桥壳的主要优点在于可制成复杂而理 想的形状 , 壁厚能够变化 , 可得到理想的应力分布 , 其 强度及刚度均较大 , 工作可靠 。但质量大 , 加工面多 , 制造工艺复杂 。