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重型拖拉机前驱动桥设计与应用
发布时间：
2025-02-28
前驱动桥是重型拖拉机的关键部件之一，其功能是用来连接拖拉机机体和前轮，它承受拖拉机前部重量，并允许前轮相对机体偏转，实现拖拉机的转向行驶。
前驱动桥是重型拖拉机的关键部件之一，其功能是用来连接拖拉机机体和前轮，它承受拖拉机前部重量，并允许前轮相对机体偏转，实现拖拉机的转向行驶。前桥性能的好坏对拖拉机的牵引特性、可靠性以及驾乘舒适性等关键性能有重要影响。国内大部分高端重型拖拉机的前驱动桥依赖进口，是目前国内重型拖拉机的卡脖子技术之一。
（1）分析了重型拖拉机前驱动桥的技术发展以及国内外研究现状，针对L系列重型轮式拖拉机设计要求，从实际使用工况下承受载荷的角度研究拖拉机的传动比、承载能力及转向半径等设计参数的确定方法；通过对拖拉机前驱动桥参数的计算和分析，完善了拖拉机前驱动桥的设计流程及方法；确定了前驱动桥的主要设计参数。
（2）根据整机承载需求及前驱动桥系统构型，设计了由中央主减速齿轮、差速器齿轮和末端行星传动减速齿轮组成的前驱动桥的传动结构，通过计算确定了传动比，以满足整机工作需求；为提高可靠性，在极限工况（最大载荷和最高工作转速）下，完成了轴承的寿命计算和选型，经计算所选轴承可满足8000h的使用寿命要求；对齿轮传动系进行了方案设计、参数确定和强度校核，运用ANSYS软件对太阳轮系进行了应力计算、齿轮修形，显著提高了齿轮强度、降低了啮合热量，保证了前驱动桥的可靠性。
（3）通过前驱动桥系统匹配设计及壳体优化，使驱动桥的设计强度满足实际承载要求。利用ANSYS软件对前驱动桥各个模块进行建模仿真并进行受力特性分析，在此基础上建立整个系统的仿真模型，对系统的轴承、轴、齿轮的寿命和强度系数进行计算分析，结果表明，前驱动桥各核心部件满足承载要求。
（4）运用有限元理论和方法，建立了前驱动桥壳体的多刚体模型，计算了桥壳各部位的应力和变形，优化了壳体结构参数，使壳体两个高应力区的安全系数分别提升了23.7%和26.9%，达到了设计要求；为了防止在拖拉机行驶过程中产生共振，对前驱动桥壳体进行了模态计算和分析，结果表明，发动机共振带为88-132Hz，路面激励共振带为1-21Hz，前桥壳体最小固有频率为194.09Hz，因此，前桥壳体结构不会发生共振。
（5）对所设计的前驱动桥部件进行了台架验证和整机应用，台架试验结果表明，前驱动桥样机满足加载试验、整机转毂试验、可靠性试验等要求；在梨耕、铲运、整地等典型作业工况下对L系列重型拖拉机进行了2000h的可靠性验证，整机性能可靠无故障，前驱动桥的齿轮、轴承磨损正常、无点蚀烧伤迹象。整机产品通过了鉴定，已得到应用。
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