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重型拖拉機前驅動橋設計與應用
發布時間：
2025-02-28
前驅動橋是重型拖拉機的關鍵部件之一，其功能是用來連接拖拉機機體和前輪，它承受拖拉機前部重量，并允許前輪相對機體偏轉，實現拖拉機的轉向行駛。
前驅動橋是重型拖拉機的關鍵部件之一，其功能是用來連接拖拉機機體和前輪，它承受拖拉機前部重量，并允許前輪相對機體偏轉，實現拖拉機的轉向行駛。前橋性能的好壞對拖拉機的牽引特性、可靠性以及駕乘舒適性等關鍵性能有重要影響。國內大部分高端重型拖拉機的前驅動橋依賴進口，是目前國內重型拖拉機的卡脖子技術之一。
（1）分析了重型拖拉機前驅動橋的技術發展以及國內外研究現狀，針對L系列重型輪式拖拉機設計要求，從實際使用工況下承受載荷的角度研究拖拉機的傳動比、承載能力及轉向半徑等設計參數的確定方法；通過對拖拉機前驅動橋參數的計算和分析，完善了拖拉機前驅動橋的設計流程及方法；確定了前驅動橋的主要設計參數。
（2）根據整機承載需求及前驅動橋系統構型，設計了由中央主減速齒輪、差速器齒輪和末端行星傳動減速齒輪組成的前驅動橋的傳動結構，通過計算確定了傳動比，以滿足整機工作需求；為提高可靠性，在極限工況（最大載荷和最高工作轉速）下，完成了軸承的壽命計算和選型，經計算所選軸承可滿足8000h的使用壽命要求；對齒輪傳動系進行了方案設計、參數確定和強度校核，運用ANSYS軟件對太陽輪系進行了應力計算、齒輪修形，顯著提高了齒輪強度、降低了嚙合熱量，保證了前驅動橋的可靠性。
（3）通過前驅動橋系統匹配設計及殼體優化，使驅動橋的設計強度滿足實際承載要求。利用ANSYS軟件對前驅動橋各個模塊進行建模仿真并進行受力特性分析，在此基礎上建立整個系統的仿真模型，對系統的軸承、軸、齒輪的壽命和強度系數進行計算分析，結果表明，前驅動橋各核心部件滿足承載要求。
（4）運用有限元理論和方法，建立了前驅動橋殼體的多剛體模型，計算了橋殼各部位的應力和變形，優化了殼體結構參數，使殼體兩個高應力區的安全系數分別提升了23.7%和26.9%，達到了設計要求；為了防止在拖拉機行駛過程中產生共振，對前驅動橋殼體進行了模態計算和分析，結果表明，發動機共振帶為88-132Hz，路面激勵共振帶為1-21Hz，前橋殼體最小固有頻率為194.09Hz，因此，前橋殼體結構不會發生共振。
（5）對所設計的前驅動橋部件進行了臺架驗證和整機應用，臺架試驗結果表明，前驅動橋樣機滿足加載試驗、整機轉轂試驗、可靠性試驗等要求；在梨耕、鏟運、整地等典型作業工況下對L系列重型拖拉機進行了2000h的可靠性驗證，整機性能可靠無故障，前驅動橋的齒輪、軸承磨損正常、無點蝕燒傷跡象。整機產品通過了鑒定，已得到應用。
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