重型拖拉機(jī)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器箱體疲勞壽命分析

孫曉旭，魯植雄，陳元

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，南京210031）

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的不斷提高，拖拉機(jī)作為一種重要的農(nóng)用機(jī)械越來(lái)越多的出現(xiàn)在我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。變速器是拖拉機(jī)動(dòng)力總成的重要組成部分，主要裝置包括變速器箱體、齒輪、泵馬達(dá)、軸承等，是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，在其工作過程中不可避免的受到內(nèi)外部激勵(lì)的作用。當(dāng)拖拉機(jī)在耕地、運(yùn)輸?shù)鹊湫凸r下作業(yè)時(shí)，變速器呈現(xiàn)著不同的載荷特性。一方面，變速器傳動(dòng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的交變載荷通過軸承作用在變速器箱體上，另一方面，在車輛行駛過程中，會(huì)受到路面的隨機(jī)激勵(lì)作用，且這部分的動(dòng)態(tài)載荷可能會(huì)比穩(wěn)態(tài)工況下的載荷要高幾倍甚至十幾倍[1-3]。針對(duì)拖拉機(jī)來(lái)說(shuō)，變速器質(zhì)量較大，而且與汽車不同，無(wú)車架承載，所以路面所帶來(lái)的振動(dòng)激勵(lì)更不可忽視。在這種兩種激勵(lì)的共同作用下，箱體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)十分復(fù)雜。如果變速器箱體發(fā)生破壞，不僅會(huì)影響到整車性能，甚至也會(huì)影響到駕駛?cè)说纳踩玔4]。因此，為保證拖拉機(jī)持續(xù)高效的作業(yè)能力，在設(shè)計(jì)之初對(duì)變速器箱體進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)尤其必要[5-6]。

針對(duì)變速器箱體的壽命可靠性問題，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者都做了不少的研究。Barke等[7]采用不同的理論模型和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了輪軌振動(dòng)對(duì)車輛和軌道部件疲勞壽命的影響。高娜等[8]通過多體動(dòng)力學(xué)仿真獲得軸承孔的動(dòng)態(tài)力，分析了齒輪箱殼體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。該模型能夠獲得難以直接測(cè)量的軸承孔激勵(lì)，但忽略了路面激勵(lì)的影響。……