水田适用大中功率拖拉机转向驱动桥研究

发布时间：2017-08-30 11:21

  本文关键词：水田适用大中功率拖拉机转向驱动桥研究

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【摘要】：长期以来,我国水田轮式拖拉机功率以47.8kw(65马力)以下为主。近年,随着农村土地流转和集约化经营的发展,以家庭农场和合作社为单位的土地耕种面积不断扩大,对水田拖拉机功率的需求也逐年增大。但现阶段我国大中功率水田轮式拖拉机的研发工作严重滞后,为迎合市场需求,生产厂商将旱田拖拉机改装,比如将旱田拖拉机装配水田型轮胎,作为水田拖拉机使用。由于旱田和水田作业工况、作物特点不同,其转向驱动桥在使用中进入泥浆等杂物,产生转向节卡死、壳体破坏等问题。本文根据水田作业特点,结合拖拉机主机厂的技术要求,设计、开发一种满足58.8~73.5kw功率段使用的水田拖拉机转向驱动桥,以解决以上问题。与同功率段旱田用驱动桥比较,所设计壳体厚度减薄2~3mm,运用现代有限元方法对壳体进行分析。设计、试制完成后,对转向驱动桥进行综合性能试验。具体工作如下:(1)根据主机厂对转向驱动桥的设计要求,提出NGW行星减速和双级锥齿轮减速两种结构方案,通过对比传动效率、最小离地间隙、技术复杂度、制造成本等指标,确定NGW行星减速结构为优选方案。(2)确定结构方案后,根据驱动桥的传动比、载荷、扭矩等设计参数对主要零部件进行校核设计,包括主减速器、半轴、NGW行星减速机构、壳体等。应用Solidworks软件对设计完成的零部件进行三维建模并装配。(3)将壳体三维模型在Hypermesh软件中进行有限元分析的前处理并导入ANSYS软件平台进行模态计算,得到壳体的前4阶非0的固有频率和振型。为验证有限元分析的正确性,利用模态测试装置对壳体的实体模型进行模态试验,得到壳体的前4阶试验模态频率和振型,将有限元分析与模态试验结果进行对比,模型正确。最后,对外界激励频率进行分析,确认壳体不会因外界激励而产生共振。(4)建立有限元模型后,在ANSYS仿真平台对壳体进行静力及疲劳分析,探究壳体的强度、刚度及疲劳性能,分析结果表明壳体的强度、刚度及疲劳性能都能满足要求。(5)驱动桥设计、试制完成后,进行综合性能试验,表明密封性能、减速比、噪声、温升都达到设计要求。
【关键词】：转向驱动桥 结构设计 有限元分析 模态试验 疲劳分析
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S219
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 研究的背景与意义12-15
• 1.2 国内外拖拉机转向驱动桥研究现状15-18
• 1.2.1 驱动桥发展现状15-16
• 1.2.2 驱动桥有限元分析现状16-18
• 1.3 选用软件介绍18-19
• 1.3.1 Solidworks软件简介18
• 1.3.2 Hypermesh软件简介18-19
• 1.3.3 ANSYS软件简介19
• 1.4 本文研究的主要内容及技术路线19-21
• 1.4.1 主要研究内容19-20
• 1.4.2 技术路线20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 第二章 转向驱动桥总体结构方案及主要部件设计22-41
• 2.1 转向驱动桥设计参数22
• 2.2 总体结构方案22-24
• 2.3 结构方案的确定24-27
• 2.3.1 传动效率24-25
• 2.3.2 最小离地间隙25-26
• 2.3.3 技术复杂度26
• 2.3.4 制造成本26-27
• 2.3.5 优选方案27
• 2.4 主要零部件的设计27-37
• 2.4.1 主减速器27-31
• 2.4.2 半轴31-32
• 2.4.3 NGW轮边减速机构32-34
• 2.4.4 壳体34-37
• 2.5 转向节密封37-38
• 2.6 驱动桥建模38-39
• 2.7 本章小结39-41
• 第三章 驱动桥壳体有限元模态分析41-48
• 3.1 有限元模态分析简介41
• 3.2 驱动桥壳体有限元分析模型的建立41-45
• 3.2.1 壳体模型简化41-42
• 3.2.2 几何清理42
• 3.2.3 划分网格42-44
• 3.2.4 螺栓连接的处理44-45
• 3.2.5 材料属性的赋予45
• 3.3 驱动桥壳体模态计算与分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 驱动桥壳体模态试验48-59
• 4.1 模态试验简介48
• 4.2 模态试验装置与试验方法48-52
• 4.2.1 试验装置48-50
• 4.2.2 试验方法50-52
• 4.3 模态测试过程52-57
• 4.3.1 测试装置的连接52
• 4.3.2 DHDAS5902软件的设置52-53
• 4.3.3 采样与记录53-54
• 4.3.4 模态参数的识别与验证54-57
• 4.4 有限元模态分析与模态试验结果对比57
• 4.5 外界激励频率分析57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 驱动桥壳体静力及疲劳分析59-71
• 5.1 驱动桥壳体静力学分析59-63
• 5.1.1 静力分析模型的建立59-60
• 5.1.2 工况1壳体单倍满载60-62
• 5.1.3 工况2壳体三倍满载62-63
• 5.2 驱动桥壳体垂直弯曲疲劳分析63-70
• 5.2.1 驱动桥壳体的疲劳试验方法63
• 5.2.2 ANSYS软件疲劳分析方法63-65
• 5.2.3 壳体S-N曲线的确定65-67
• 5.2.4 垂直弯曲疲劳试验及结果分析67-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 驱动桥综合性能试验71-76
• 6.1 试验简介71
• 6.2 试验装置71-73
• 6.3 试验内容73
• 6.4 结果与分析73-74
• 6.5 本章小结74-76
• 第七章 总结与展望76-78
• 7.1 总结76-77
• 7.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 硕士期间发表的论文及专利83

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