【摘要】：隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著現(xiàn)代化、機(jī)械化不斷推進(jìn),帶動了一系列農(nóng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。其中,拖拉機(jī)作為應(yīng)用最廣泛的農(nóng)用機(jī)械,根據(jù)市場需求對其性能提出了更高的要求。驅(qū)動橋作為拖拉機(jī)主要的傳動與承重部件,對整車性能有著重要影響。而在中小型拖拉機(jī)驅(qū)動橋研發(fā)方面,國內(nèi)目前尚未有考慮內(nèi)力作用的驅(qū)動橋強(qiáng)度研究,也未見基于路面信息譜的驅(qū)動橋動態(tài)強(qiáng)度研究,相較于國外成熟產(chǎn)品仍有較大的進(jìn)步空間。針對以上情況,本文以某型35馬力拖拉機(jī)用轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋為研究對象,應(yīng)用有限元方法對驅(qū)動橋靜態(tài)、動態(tài)特性進(jìn)行分析,并通過試驗驗證了仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)仿真結(jié)果對驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,達(dá)到了優(yōu)化驅(qū)動橋性能的目的。本文主要研究內(nèi)容如下。1、對驅(qū)動橋的重要零部件進(jìn)行了三維建模及有限元分析。其中,在分析橋殼及轉(zhuǎn)向節(jié)時,對內(nèi)力進(jìn)行了相應(yīng)的加載,使其加載條件更貼近于實際工作情況。結(jié)果表明驅(qū)動橋橋殼、齒輪傳動系、轉(zhuǎn)向節(jié)的最大應(yīng)力小于相應(yīng)材料的屈服極限,驅(qū)動橋整體靜態(tài)強(qiáng)度滿足使用要求。并從應(yīng)力云圖中得出了部分零件在使用中可能產(chǎn)生較大變形或斷裂的位置。2、對驅(qū)動橋橋殼進(jìn)行了模態(tài)分析,得到了驅(qū)動橋橋殼約束狀態(tài)下的前6階固有頻率及振型。橋殼一階固有頻率高于可能產(chǎn)生的激振頻率,避免了共振的發(fā)生,且振型圖中局部振型較少,表明了驅(qū)動橋整體剛度較好。對驅(qū)動橋橋殼在一階固有頻率附近進(jìn)行了諧響應(yīng)分析,結(jié)果表明橋殼的應(yīng)力與變形較之靜態(tài)載荷發(fā)生了明顯變化。對驅(qū)動橋橋殼進(jìn)行了動態(tài)強(qiáng)度分析,分別施加了最大至3倍滿載的沖擊載荷與基于路面信息譜的動態(tài)載荷,結(jié)果表明動態(tài)載荷作用下驅(qū)動橋應(yīng)力合理、變形較小,驅(qū)動橋動態(tài)強(qiáng)度滿足使用要求。3、對驅(qū)動橋橋殼進(jìn)行了靜態(tài)強(qiáng)度試驗,試驗方法為應(yīng)變電測法,針對驅(qū)動橋結(jié)構(gòu)設(shè)計并試制了工裝夾具與扭矩施加裝置。分別進(jìn)行了單倍滿載重力載荷加單倍扭矩載荷、3倍滿載重力載荷加2倍扭矩載荷兩種工況的強(qiáng)度試驗,試驗結(jié)果表明驅(qū)動橋強(qiáng)度滿足使用要求,對比分析試驗結(jié)果與仿真結(jié)果,得出驅(qū)動橋仿真與試驗的平均相對誤差為17%,驅(qū)動橋有限元仿真結(jié)果基本準(zhǔn)確。4、對驅(qū)動橋殼進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,以滿足3倍滿載重力載荷為基礎(chǔ),對驅(qū)動橋橋殼進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化與尺寸優(yōu)化。依據(jù)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果,適當(dāng)減小了橋殼局部殼體厚度使橋殼整體減重5%;對優(yōu)化后橋殼進(jìn)行了靜態(tài)有限元分析,結(jié)果表明驅(qū)動橋的材料分布更加合理。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S219
【圖文】：

圖 1.1 芬特公司的 200V 系列拖拉機(jī)hsaz, M 等通過對道路不平整引起的拖拉機(jī)后橋在不同的路況垂進(jìn)速度進(jìn)行測量。得到了動態(tài)仿真結(jié)果，通過仿真結(jié)果對拖拉機(jī)設(shè)計，最后通過迭代方法對懸架參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提升拖拉機(jī)驅(qū)動。前國外在驅(qū)動橋的研究上，另一主要的研究方向就是應(yīng)用有限元對拖拉機(jī)驅(qū)動橋特性進(jìn)行研究，包括應(yīng)力、變形、固有頻率與疲。SSien AHuSSien 對拖拉機(jī)后驅(qū)動橋輸入軸，輸出軸，轉(zhuǎn)向臂，以及懸架系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)建模。利用拉格朗日動力學(xué)和有限元方方程，用于預(yù)測軸系模型的固有頻率和振型，以此研究部件模態(tài)系，模型預(yù)測的一些固有頻率與試驗確定的固有頻率之間發(fā)現(xiàn)極

提高驅(qū)動橋性能，依靠有限元仿真方法與試驗相結(jié)合對究，對拖拉機(jī)驅(qū)動橋的研究比較全面。內(nèi)研究現(xiàn)狀于拖拉機(jī)拖動橋的研究起步較晚，研究技術(shù)也相對落后型的拖拉機(jī)驅(qū)動橋進(jìn)行仿制。目前在國內(nèi)拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向驅(qū)拖拉機(jī)生產(chǎn)集團(tuán)的配套生產(chǎn)廠商與國內(nèi)大專院校，如一限公司、合肥工業(yè)大學(xué)、江蘇大學(xué)等[22-28]。用建模軟件對洛陽一拖自主設(shè)計開發(fā)了160一180馬力三維建模，利用有限元軟件對橋殼、轉(zhuǎn)向節(jié)、半軸進(jìn)行與試驗結(jié)果對比，并對有限元仿真軟件進(jìn)行了二次開發(fā)拖自主設(shè)計開發(fā)驅(qū)動橋的東方紅 1804 型大馬力輪式拖

曲面、曲線處理功能準(zhǔn)確的建立驅(qū)動橋三維模型。在建模過程中先對單行建模，再由零件組合成部件裝配體，最后由部件及其它零件組合成更裝配體。在建模過程中，我們首先對橋殼組件進(jìn)行建模，其余的零件建組件模型為基準(zhǔn)，橋殼組件都是復(fù)雜的殼體零件，也是驅(qū)動橋中最易受，因而也是驅(qū)動橋有限元仿真的最主要零部件。建立好橋殼組件之后傳動順序建立傳動系零件三維模型。為了方便敘述，根據(jù)設(shè)計方案對傳遞路線上的 3 對減速錐齒輪進(jìn)行編動主從動錐齒輪編號為 1、2 號錐齒輪，將與半軸連接的錐齒輪編號為輪，與之相配合的錐齒輪編號為 4 號錐齒輪，將與轉(zhuǎn)向主軸連接的錐齒 5 號錐齒輪，與之相配合的錐齒輪編號為 6 號錐齒輪，后文中所出現(xiàn)的相同。動力從主傳動主動錐齒輪輸入，經(jīng)過主傳動從動錐齒輪、差速遞到 3、4 號減速錐齒輪上，然后動力經(jīng)轉(zhuǎn)向主軸傳遞到 5、6 號減速錐最終傳遞到車輪上，與地面給予的最大附著阻力矩相平衡。如圖 2.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2763213