水田适用大中功率拖拉机转向驱动桥研究

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。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究的背景与意义

1.2国内外拖拉机转向驱动桥研究现状

1.3选用软件介绍

1.4本文研究的主要内容及技术路线

1.5本章小结

第二章 转向驱动桥总体结构方案及主要部件设计

2.1 转向驱动桥设计参数

2.2 总体结构方案

2.3结构方案的确定

2.4 主要零部件的设计

2.5转向节密封

2.6驱动桥建模

2.7本章小结

第三章 驱动桥壳体有限元模态分析

3.1 有限元模态分析简介

3.2 驱动桥壳体有限元分析模型的建立

3.3 驱动桥壳体模态计算与分析

3.4 本章小结

第四章 驱动桥壳体模态试验

4.1 模态试验简介

4.2 模态试验装置与试验方法

4.3 模态测试过程

4.4 有限元模态分析与模态试验结果对比

4.5 外界激励频率分析

4.6 本章小结

第五章 驱动桥壳体静力及疲劳分析

5.1 驱动桥壳体静力学分析

5.2驱动桥壳体垂直弯曲疲劳分析

5.3 本章小结

第六章 驱动桥综合性能试验

6.1试验简介

6.2试验装置

6.3试验内容

6.4结果与分析

6.5本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文及专利