随着农林行业机械化的不断发展和农业供给侧改革的逐步推行，农林市场对农用植保机械的需要越来越强烈。但农用植保机械因为工作对象和工作环境的复杂性、随机性，其内部零件的可靠性和耐久性受到了很大挑战，尤其是部分农用植保机械的高地隙桥。高地隙桥是整个系统的重要组成，承载着农用植保机械的满载荷重以及经车轮、车架等给予的垂直力、纵向力、横向力和其它力矩。传动系统最大传动转矩也经高地隙桥的主减速器、差速器、半轴和多对齿轮副传递到驱动车轮，高地隙桥壳同时承受相应反作用力矩。农用植保机械高地隙桥在恶劣工作环境中的可靠性和耐用性，对减少农林业生产成本、保证车辆行驶安全、保护驾驶员人身安全和改善驾驶员工作条件有着重要意义。并在农业机械使用次数低、整机和维修价格高的背景下，农用植保机械可靠性和耐用性的提高，将会显著提高农业人员对其的接受程度，势必会推动农业机械的发展。

由于国外的技术封锁，再加之市场重视程度有限，目前我国农用植保机械设计方法比较缺失和落后，成熟的设计理论很少，导致产品投入市场后收到大量的损坏反馈。目前国内对农用植保机械的结构受力分析及优化的研究已经开始起步，有限元分析和拓扑优化的方法已经开始在该领域应用：2012年，杜建强和吴雅梅在中国农业机械学会国际学术年会上发表了《有限元分析在农业机械设计中的应用》的文章，以草捆捡拾压捆机关键部件压缩活塞为例，介绍了有限元分析法；2015年，刘宏新、郑利双和徐高伟等在农业工程学报上发表了期刊《标准四驱水田自走底盘转向驱动桥设计与工程结构分析》，利用有限元法对驱动桥结构强度进行了校核。国外对有限元方法研究比较成熟，有限元法及其可靠性和高效3D随机有限元方法都有详细介绍的文章。由此可见，将有限元法科学合理的应用在农用植保机械的设计上，有重大的实用价值和理论意义。

2. 研究的基本内容与方案

根据设计要求，需要在目前常用的农用植保机械高地隙桥的设计基础上，重新设计一套高地隙桥。内容如下：

（1） 根据工作性能和最大转矩要求对主减速器和差速器的选型，主减速器和差速器要求一体化，尺寸和质量适中，差速器采用一字轴式机械差速器。

（2） 借鉴原有高地隙桥设计，通过经验、分析和计算，选择合适的轴承类型和尺寸、齿轮参数以及轴的材料和参数。

（3） 进行每个齿轮副和轴的疲劳强度校核，校核不合格者调整参数再校核。直到所有齿轮和轴都满足强度要求。

（4） 在主减速器、差速器、齿轮、轴承和轴初定的基础上，完成驱动桥壳的设计，同时满足尺寸、轻量化和成本要求。

（5） 建立高地隙桥壳相应的有限元模型，通过测量分析得到的预加载荷，模拟农用植保机械实际工作状况，完成不平路面冲击、最大爬坡工况、紧急制动工况、加速工况和最大侧向力行驶工况对桥壳的静强度分析。

（6） 设定约束条件，完成桥壳拓扑优化。

（7） 最后绘制高地隙桥二维图纸和各零部件图纸。