山地电动履带底盘设计与仿真分析

针对丘陵山区地形起伏大、地块碎小、土壤粘重等复杂的农机作业背景,以及现有农机作业对高效、安全、环保的履带底盘需求日益增长的现状,设计制造了一种山地电动履带底盘。通过Solidworks软件建立履带底盘模型,并借助Adams多体动力学仿真软件对底盘的爬坡、过沟和越障性能进行了动力学仿真。仿真结果表明,最大爬坡角度为25°,最大过沟宽度为400 mm,最大跨越垂直障碍物高度为200 mm,仿真试验验证了底盘在行驶过程中的可行性,为进一步优化丘陵山区农业机械底盘结构提供了参考。     

某型履带车辆悬挂系统非线性振动特性研究

利用多体动力学软件建立履带车辆非线性动力学仿真模型,通过仿真值与设计值和仿真数据与试验数据做对比,来对模型的精度和有效性进行检验和评价,证明了建立的动力学模型是有效的。对车辆在四种典型路面上以不同速度行驶时车体的振动特性进行了仿真分析,结果表明,采用多体动力学模型分析车辆振动特性可以达到较高的精度,该模型和建模采用的方法为履带车辆的行动系统设计和动力学分析提供了有效途径。     

高地隙三角履带底盘多体动力学建模与试验

三角履带底盘具有高地隙、接地压力小、机动性好等优点,多体动力学分析是研究履带底盘运动特性的重要方法。以高地隙三角履带底盘为研究对象,建立了履带底盘各组件和车体总成的拓扑结构模型,分析了各部分之间的约束和运动关系;采用运动学和动力学手段分析了履带底盘行驶和爬坡的运动过程,构建了承重轮与履带接触模型、履带张紧力模型和履带-软地面接触模型;建立了高地隙三角履带底盘的三维模型,采用谐波叠加法构建了B级路面（水泥硬质路面）和E级路面（农田软质路面）的路谱,并进行了模型仿真与测试验证。结果表明,在硬质路面和农田软质路面上,所构建模型的平均速度误差率均小于1.50%,行驶偏移量误差分别为5.68%、4.89%,平均俯仰角误差不大于3%,说明高地隙三角履带底盘多体动力学模型具有较高的精度。     

履带拖拉机软土地行走动力学仿真

采用多体动力学仿真软件RecurDyn的履带车辆子系统Track(LM)建立履带拖拉机多体动力学模型,并进行仿真分析,着重对履带拖拉机在粘土和重粘土两种软性路面运行过程中履带板间及支重轮受力情况进行比较分析,提出了延长履带寿命的措施,为履带拖拉机的研制和使用提供参考.     

履带车辆动力学建模及模型试验验证

为研究履带车辆的动力学性能,须建立准确的车辆模型。对履带车辆进行了拓扑结构分析,基于RecurDyn环境建立了履带车辆多体动力学模型,采用谐波叠加法对随机路面进行数字化模拟,并通过三维等效容积法建立了三维仿真路面模型。为验证多体动力学模型的可信性,进行了典型障碍和随机道路实车试验,比较了测点处加速度时间历程变化和功率谱估计曲线。结果表明:建立的动力学模型能够较好地反映实车的高频和低频振动特性,为履带车辆的动力学研究提供了模型基础。     

基于耦合机构的电传动履带车辆驱动系统建模与仿真

为提高双侧独立电机驱动的履带车辆的电机功率利用率,采用一种功率耦合驱动方案,针对传统动力学模型不能准确反映履带车辆的动态性能,利用多体动力学软件Recur Dyn建立车辆动力学模型,同时利用控制系统分析软件Matlab/Simulink建立电机控制模型,运用协同仿真技术进行仿真分析,验证履带车辆模型的准确性,得到了预期的结果。证明了该功率耦合方案的可行性,为履带车辆的电传动方案提供一种选择。     

基于ADAMS/ATV的高速履带车辆建模与仿真

为研究高速履带车辆行驶的平顺性,基于动力学仿真软件ADAMS/ATV环境,以某型军用高速履带车辆为例,建立其简化动力学模型。将路面不平度和车辆行驶速度相结合对模型进行仿真,并采集车体的典型部位的振动响应,对其振动特性进行功率谱分析。仿真分析结果表明:该模型能够较好地反映实际履带车辆的动力学特性。该模型的建立可为车辆的平顺性研究提供模型参考。     

重型车辆三维随机路面道路友好性仿真

基于谐波叠加法和三角网格法的基本原理,建立了三维随机路面数学模型.将车辆轮胎和钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块和限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,建立了刚柔耦合的重型车辆整车多体动力学模型.在SIMPACK软件中将整车虚拟样机和三维随机路面集成,建立了三维随机路面激励下重型车辆行驶动力学模型.利用动载荷系数、95百分位四次幂和力两种道路友好性评价指标对不同行驶速度的重型车辆整车道路友好性进行分析.结果表明:车辆以60 ～ 90 km/h行驶在B级和C级三维随机路面时,随着车速的提高,中、后两轴车轮的道路友好性下降,前轴车轮的道路友好性并不随车速的增加而下降,在车速超过80 km/h后,道路友好性开始提高;整车随行驶速度的提高,道路友好性下降,B级路面道路友好性下降幅度较小,C级路面道路友好性下降幅度较大.     

基于SIMPACK的某面包车平顺性仿真分析

在多体系统动力学理论的基础上,应用多体系统动力学仿真分析软件SIMPACK建立了某面包车的多体动力学仿真模型。分析了在SIMPACK中建立整车模型的方法,进行了整体的平顺性仿真分析,分析结果与实车实验数据基本相符。探索了运用SIMPACK来研究车辆行驶平顺性的新途径。     

基于RecurDyn和Simulink的电传动车辆转矩控制策略

结合由多体动力学软件RecurDyn建立的履带车辆动力学模型及地面模型以及由Matlab/Simulink建立的驱动电动机控制系统模型,构建了整车虚拟样机;分析和建立了转矩控制策略,对驾驶员信号进行了解析,利用Stateflow建立了控制逻辑;在此虚拟样机基础上利用联合仿真的方法对转矩策略进行了仿真和样机试验,验证了转矩控制策略方法的正确性.     

四履带车辆转向性能仿真研究

针对四履带车辆特点,建立了考虑履带宽度以及滑转、滑移的四履带车辆稳态转向数学模型,并对模型进行了数值求解,分析了各因素对其稳态转向性能的影响。基于多刚体动力学软件RecurDyn对某四履带车辆进行了虚拟样机转向仿真试验,仿真结果与理论计算吻合较好,证明模型具有较高的可靠性。     

履带式果园作业车平地直行和转向仿真研究及试验

采用多体动力学仿真软件Recur Dyn的履带车辆子系统Track(LM)建立履带式果园作业车多体动力学模型,并进行仿真分析,着重对履带式果园作业车在平地直行和平地转向两种工况进行动态性能仿真,并判断整机稳定性能。通过对履带车的接地压力、沉陷深度、行走阻力、转向角速度和转向角加速度的仿真分析及作业车辆平地直行和180°进行转向试验,结果表明:整机模型有效,验证了仿真模型的正确性,为履带式果园作业车进一步的改进设计提供了理论参考依据。     

丘陵山区自走式马铃薯联合收获机设计与通过性试验

针对丘陵山区马铃薯联合收获机短缺、履带底盘通过性较差等问题,设计了一款包括底盘行走装置、多级输送分离装置的自走式马铃薯收获机,开展了底盘通过性和机器收获性能理论分析。首先,对收获机底盘坡地行驶、越障性能进行理论分析,获得底盘通过性的临界参数;其次,对收获过程中马铃薯运动学进行分析,得到关键工作部件的相关参数。与此同时,运用RecurDyn仿真软件对整机进行多体动力学仿真分析,获得自走式马铃薯联合收获机适用于丘陵山区横向与纵向坡地及跨越壕沟与直壁的相关运动参数。仿真结果表明：纵向坡地行驶的最大爬坡角度为28°、横向坡地行驶的最大坡度角为20°、整机跨越垂直障碍的最大高度为150 mm、最大跨越壕沟宽度为300 mm。田间试验结果表明：收获作业时伤薯率为1.92%、破皮率为2.86%。收获机满足纵向坡度25°稳定行驶要求,跨越300 mm壕沟,翻越150 mm直壁,与仿真结果保持一致,验证了仿真的准确性,满足履带马铃薯收获机行驶通过性的设计要求。该研究可为丘陵山区根茎类履带式收获机的设计提供理论基础与参考。     

橡胶履带联合收获机仿形底盘行走系统设计与仿真

随着农机化的发展,橡胶履带联合收获机的使用已较为广泛,但大部分联合收获机仍在采用传统的刚性行走底盘方案,该方案无法很好地适应田间的复杂地形,进而会对作业质量、工作效率、操作舒适性、使用寿命产生不利的影响。本文提出一种能够实现仿形行走的新型橡胶履带自走式联合收获机行走底盘方案,通过Matlab/Simulink和多体运动学分析软件RecurDyn对仿形底盘在随机路面激励和典型地形情况下的运动状态进行仿真,得出车身质心在竖直方向上的位移及加速度变化。在E级随机路面激励下,联合收获机运动至14.96 s时,Y轴正向有最大值3.578 m/s^2,运动至15.51 s时,Y轴负向有最大值-3.862 m/s^2。典型地形仿真中,质心Y向四个位移峰值分别为464.28 mm、459.27 mm、536.41 mm和514.71 mm,Y向加速度始终小于两倍的重力加速度19 600 mm/s^2,较好地验证设计方案的可靠性,为后续研究提供思路。     

基于山地丘陵地区农机行走机构设计研究

本文针对三峡库区山地丘陵地势特点,以发展山地农业机械为目标,以现有农业机械装备为基础,设计适用于山地丘陵地区农机的行走机构。文中分析了山地丘陵地区农机发展现状,针对现有农机在爬坡和越障方面的不足,设计了两段式独立履带结构的行走机构,该行走机构可以解决农业机械面临的最基本的能到问题,突破该地区农业机械发展的瓶颈。     

跨式油茶果收获机履带底盘行走液压系统设计与试验

跨式油茶果收获机在丘陵山地作业时需要较大的牵引力,且要求行走平稳。本文基于机液联合仿真技术对跨式油茶果收获机底盘行走液压系统进行设计,以达到动力匹配及行走性能较优的目的。在RecurDyn软件中建立了跨式收获机履带底盘虚拟样机模型,采用谐波叠加法构建了B级路面谱,仿真分析了跨式履带底盘直线行驶和差速转向的动力学特性。通过AMESim与RecurDyn软件对收获机行走系统进行机液联合仿真,研究底盘在直线行驶与差速转向工况时行走马达液压特性。研制了全液压驱动的跨式油茶果收获机,进行了地面直线行驶与差速转向测试,结果表明：底盘直线行驶偏移率为1.7%;直线行驶时,行走马达流量稳定在23 L/min,压力稳定在1.5 MPa;差速转向时,行走马达流量稳定在22 L/min,压力在2～12 MPa范围内波动,验证了跨式履带底盘行走液压系统的稳定性。     

山地履带自走式辣椒收获机底盘动力学仿真与试验

针对贵州山地土质松软,田块面积小、坡度大,现有辣椒收获机在山地上行驶困难等问题,设计一种适用于丘陵山地的履带自走式辣椒收获机,并以该收获机的底盘为对象,研究收获机在山地行驶过程中的通过性和稳定性。利用RecurDyn对底盘在横坡行驶、纵坡行驶、翻越垂直壁和跨越壕沟等过程进行仿真。仿真结果表明,收获机在黏土路面上满载行驶时,横坡行驶最大坡度角为22°,纵坡上坡最大坡度角为30°,纵坡下坡最大坡度角为21°,翻越垂直壁最大高度为510 mm,跨越壕沟最大宽度为1 020 mm。田间试验结果表明,收获机纵坡上坡、翻越垂直壁和跨越壕沟的极限值与仿真结果的相对误差分别为10%、1.96%和3.92%,吻合度较高。试验验证了收获机在行驶过程中具有较好的稳定性和通过性,能够满足现阶段贵州山地辣椒采收要求。     

山地果园履带运输机底盘行走机构的设计与仿真

我国果品产业发展前景广阔,但目前存在的农村劳动力减少、人口老龄化和南方果园多处于山地等问题制约了其发展,因此机械化已成为山地果园经济发展的迫切需求。为了提高运输机械在南方山地果园的通过性和稳定性,设计了一种灵活、轻便的山地果园履带式运输机底盘行走机构,使其具备爬越10cm垂直障碍、跨越2 0 cm壕沟障碍和爬坡3 0°的能力。对行走机构进行结构设计,通过建模软件Pro/E进行三维建模,并创建虚拟样机模型和典型的高台壕沟地形。通过动力学软件ADAMS/VIEW对机构进行动力学仿真分析,结果显示:在越障过程中,质心横坐标位移绝对误差在±5%,质心纵坐标位移绝对误差在±3%。