拖拉机转向驱动桥结构分析与试验研究

发布时间：2020-07-20 08:45

【摘要】：随着我国农业生产向着现代化、机械化不断推进,带动了一系列农机产业的快速发展。其中,拖拉机作为应用最广泛的农用机械,根据市场需求对其性能提出了更高的要求。驱动桥作为拖拉机主要的传动与承重部件,对整车性能有着重要影响。而在中小型拖拉机驱动桥研发方面,国内目前尚未有考虑内力作用的驱动桥强度研究,也未见基于路面信息谱的驱动桥动态强度研究,相较于国外成熟产品仍有较大的进步空间。针对以上情况,本文以某型35马力拖拉机用转向驱动桥为研究对象,应用有限元方法对驱动桥静态、动态特性进行分析,并通过试验验证了仿真结果的准确性。根据仿真结果对驱动桥结构进行优化设计,达到了优化驱动桥性能的目的。本文主要研究内容如下。1、对驱动桥的重要零部件进行了三维建模及有限元分析。其中,在分析桥壳及转向节时,对内力进行了相应的加载,使其加载条件更贴近于实际工作情况。结果表明驱动桥桥壳、齿轮传动系、转向节的最大应力小于相应材料的屈服极限,驱动桥整体静态强度满足使用要求。并从应力云图中得出了部分零件在使用中可能产生较大变形或断裂的位置。2、对驱动桥桥壳进行了模态分析,得到了驱动桥桥壳约束状态下的前6阶固有频率及振型。桥壳一阶固有频率高于可能产生的激振频率,避免了共振的发生,且振型图中局部振型较少,表明了驱动桥整体刚度较好。对驱动桥桥壳在一阶固有频率附近进行了谐响应分析,结果表明桥壳的应力与变形较之静态载荷发生了明显变化。对驱动桥桥壳进行了动态强度分析,分别施加了最大至3倍满载的冲击载荷与基于路面信息谱的动态载荷,结果表明动态载荷作用下驱动桥应力合理、变形较小,驱动桥动态强度满足使用要求。3、对驱动桥桥壳进行了静态强度试验,试验方法为应变电测法,针对驱动桥结构设计并试制了工装夹具与扭矩施加装置。分别进行了单倍满载重力载荷加单倍扭矩载荷、3倍满载重力载荷加2倍扭矩载荷两种工况的强度试验,试验结果表明驱动桥强度满足使用要求,对比分析试验结果与仿真结果,得出驱动桥仿真与试验的平均相对误差为17%,驱动桥有限元仿真结果基本准确。4、对驱动桥壳进行优化设计,以满足3倍满载重力载荷为基础,对驱动桥桥壳进行拓扑优化与尺寸优化。依据优化设计结果,适当减小了桥壳局部壳体厚度使桥壳整体减重5%;对优化后桥壳进行了静态有限元分析,结果表明驱动桥的材料分布更加合理。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S219
【图文】：

图 1.1 芬特公司的 200V 系列拖拉机hsaz, M 等通过对道路不平整引起的拖拉机后桥在不同的路况垂进速度进行测量。得到了动态仿真结果，通过仿真结果对拖拉机设计，最后通过迭代方法对悬架参数进行优化，提升拖拉机驱动。前国外在驱动桥的研究上，另一主要的研究方向就是应用有限元对拖拉机驱动桥特性进行研究，包括应力、变形、固有频率与疲。SSien AHuSSien 对拖拉机后驱动桥输入轴，输出轴，转向臂，以及悬架系统进行动态建模。利用拉格朗日动力学和有限元方方程，用于预测轴系模型的固有频率和振型，以此研究部件模态系，模型预测的一些固有频率与试验确定的固有频率之间发现极

提高驱动桥性能，依靠有限元仿真方法与试验相结合对究，对拖拉机驱动桥的研究比较全面。内研究现状于拖拉机拖动桥的研究起步较晚，研究技术也相对落后型的拖拉机驱动桥进行仿制。目前在国内拖拉机转向驱拖拉机生产集团的配套生产厂商与国内大专院校，如一限公司、合肥工业大学、江苏大学等[22-28]。用建模软件对洛阳一拖自主设计开发了160一180马力三维建模，利用有限元软件对桥壳、转向节、半轴进行与试验结果对比，并对有限元仿真软件进行了二次开发拖自主设计开发驱动桥的东方红 1804 型大马力轮式拖

曲面、曲线处理功能准确的建立驱动桥三维模型。在建模过程中先对单行建模，再由零件组合成部件装配体，最后由部件及其它零件组合成更装配体。在建模过程中，我们首先对桥壳组件进行建模，其余的零件建组件模型为基准，桥壳组件都是复杂的壳体零件，也是驱动桥中最易受，因而也是驱动桥有限元仿真的最主要零部件。建立好桥壳组件之后传动顺序建立传动系零件三维模型。为了方便叙述，根据设计方案对传递路线上的 3 对减速锥齿轮进行编动主从动锥齿轮编号为 1、2 号锥齿轮，将与半轴连接的锥齿轮编号为轮，与之相配合的锥齿轮编号为 4 号锥齿轮，将与转向主轴连接的锥齿 5 号锥齿轮，与之相配合的锥齿轮编号为 6 号锥齿轮，后文中所出现的相同。动力从主传动主动锥齿轮输入，经过主传动从动锥齿轮、差速递到 3、4 号减速锥齿轮上，然后动力经转向主轴传递到 5、6 号减速锥最终传递到车轮上，与地面给予的最大附着阻力矩相平衡。如图 2.2

【参考文献】

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本文编号：2763213