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Die höchste "Evolutionsstufe" der MTZ-Reihe kam 1932 als MTZ320 auf den Markt. Der Motor des Schleppers hatte weiterhin 5,7 Liter Hubraum, erreichte aber jetzt 36 PS Dauerleistung und 40 PS Höchstleistung. Der Ventilantrieb könnte aus einem Sportmotor sein: oben liegende Nockenwelle mit Antrieb über Königswelle. Der Schwungkraftanlasser wie beim MTZ220 war jetzt serienmäßig vorhanden. Das Getriebe war wie vorher mit drei Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang ausgestattet.
Für den Startvorgang war eine Einspritzdüse direkt im Brennraum, eine weitere Düse in der Vorkammer. Bis 1934 erfolgte die Umschaltung automatisch, später musste von Hand umgeschaltet werden. Ebenfalls 1934 wurde die Vorderachsfeder verbreitert.
Die Vorderachse der Ackerschlepper ist eine starre Pendelachse, bei den Straßenmodellen sorgen Blattfedern für etwas mehr Komfort. Die Ackerschlepper waren mit Eisenreifen ausgerüstet, die mit unterschiedlichen Greifern bestückt werden konnten. Für die Verkehrsschlepper standen Elastikreifen (Vollgummi) zur Verfügung, wobei die Hinterachse auf beiden Seiten mit Zwillingsreifen versehen wurde. Als Alternative gab es auch Riesenluftreifen, wie damals die profilierten Reifen mit Luftfüllung genannt wurden.
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