基于轮壤接触力学行为的蓝莓采收机行走驱动系统设计

针对当前中国自走式蓝莓采收机作业通过性差等问题,建立轮壤接触力学模型,分析车轮驱动力矩、负载、沉陷量及挂钩牵引力等力学行为,得到车轮通过性影响因素为土壤属性、车轮结构参数和行走速度。采用离散元法建立蓝莓采收机轮壤接触模型,以车轮结构参数(宽度195、205、215 mm,直径615、627、639 mm)、行走速度0~11 km/h为试验因素,车轮结构参数或行走速度增加时,车轮阻力矩和土壤波动速度随之增加。依据车轮阻力矩设计行走驱动系统,采用闭式静液压四轮行走驱动系统,通过工况适应性仿真验证各车轮输出特性一致,稳定行走;系统可以克服车轮沉陷,平稳越障。通过样机田间试验得到行走驱动系统满足行驶速度范围0~11 km/h要求,运行平稳;车轮沉陷越障时无非目的性转向偏移,越障时间为3.3 s,与仿真结果一致;行走驱动系统与采收系统匹配性良好,采收效率为7.01 kg/min,果树采净率为92%,果树损伤率为11.5%。研究表明建立的轮壤接触模型可靠,行走驱动系统作业通过性效果好,可为蓝莓采收机研发提供参考。     

履带车辆转向时最大驱动力矩的计算

履带车辆转向时不仅要克服行走阻力,还要克服转向阻力,该文对不考虑车体重心偏移时的转向驱动力矩进行了研究,并在此基础上着重研究了考虑重心偏移时的转向驱动力矩的计算方法,进行了实例计算和比较分析,可知横向偏心距对总的转向阻力矩没有影响,而纵向偏心距对其有影响,且随纵向偏心距的增加转向阻力矩减小;只考虑纵向偏心距,而不考虑横向偏心距时,转向时驱动力矩小于不考虑重心偏移时的驱动力矩;当只考虑横向偏心距,而不考虑纵向偏心距时,转向驱动力矩最大。当履带车辆原地转向,且只存在横向偏心距时靠近偏心一侧的履带的驱动力矩最大。     

四橡胶履带轮式车辆转向力学性能分析与试验

橡胶履带轮是一种能够与轮胎整体快速互换,降低接地比压、提升越野机动能力的特殊行走装置。该文以某型四橡胶履带轮式车辆转向系统为研究对象,首先通过建立断开式转向梯形机构数学模型,得到内轮、外轮转角与油缸位移关系,以及转角特性曲线;通过转向油压测试,得到两轮和四轮转向时转向油缸输出最大转向驱动力及其随左前轮转向角变化曲线。然后对履带轮在混凝土地面上转向受力分析,建立最大平均转向阻力矩数学模型,得到单轮最大平均转向阻力矩。最后提出了基于转向杆件应力应变测试分析转向阻力矩的方法,得到履带轮在混凝土地面2轮和4轮原地转向时转向阻力矩随转角变化的规律,对比分析最大总转向驱动力矩与总转向阻力矩,验证了数学模型和该分析方法的正确性。该文的研究也可对四履带轮式车辆转向系统的结构参数设计和履带轮的接地尺寸、接地比压、轮系布置研究提供参考。     

重型多轴转向车辆轮胎原地转向阻力矩

为了解决重型多轴转向车辆转向杆系损坏的问题,针对其主要影响因素轮胎原地转向阻力矩进行试验研究。通过采用整车道路实测的试验方法,分析了车轮转角、轮胎垂直载荷、摩擦系数和轮胎气压等因素对轮胎原地转向阻力矩的影响。利用MATLAB软件对主要影响因素进行了试验数据拟合分析,给出了轮胎原地转向阻力矩经验公式,通过对同型号轮胎测试结果的分析验证,该公式的预测误差小于10%。为提高液压助力转向系统的安全性、可靠性和匹配性提供了理论和试验参考。     

步行轮式气垫车行驶阻力研究

该文对步行轮式气垫车由步行轮及围裙系统产生的行驶阻力进行了理论分析，并对气垫车围裙系统产生的地面干扰阻力进行了试验研究，为步行轮式气垫车动力性能分析及气垫车设计奠定了基础。     

步行轮式气垫行车行驶阻力研究

该文对行轮式气垫车由行轮及围裙系统产生的行驶阻力进行了理论分析，并对气垫车围裙系统产生的地面干扰阻力进行了试验研究，为步行轮式气垫车动力性能分析及气垫车设计奠定了基础。     

转向过程中插秧机车轮与水田土耦合分析

轮胎-土壤相互作用是地面力学重要的研究内容,水稻插秧机车轮和水田土壤交互作用是非常复杂的研究课题。研究插秧机转弯过程中流变土壤非线性运动过程,是揭示其复杂力学机理的重要研究方向。搭建多体动力学ADAMS与离散元EDEM双向耦合平台,基于双向耦合方法,模拟研究插秧机转弯过程中车轮与水田土壤相互作用运动机理;对比分析试验软泥层深度、承载力和黏附力,进行耦合模拟结果的可行性分析;模拟分析土壤颗粒力和位移时程变化,进而分析双向耦合微观机理。随着转弯角度的不断加大,车身外侧车轮较内侧车轮运动过程中水稻田土壤产生明显的运动;运动过程中水稻田泥土向两侧明显分离,且在车轮的表面有一定的黏附,并随着车轮的滚动逐渐脱落,但仍有少部分黏附在车轮侧壁。插秧机转向过程中车轮与土壤破碎颗粒均发生复杂的非线性动态运动,车辙的产生与水稻田颗粒内部受力状态及变化有着密不可分的联系。     

ISAD技术混合动力柴油机起动系统的低温试验

针对ISAD技术混合动力柴油机起动系统低温下的性能问题,该文结合柴油机的起动阻力矩、最低起动转速、ISG电机工作特性和电机热效应等因素,研究了起动阻力矩随环境温度、起动转速的变化规律,分析了起动阻力矩与ISG电机功率、蓄电池容量之间匹配关系,以及影响蓄电池性能的主要因素。通过ISAD柴油机起动台架试验可以看出：相同的环境温度下,起动阻力矩随起动转速的提高而增大,每提高50 r/min,每缸平均起动阻力矩增加3～8 N·m;起动阻力矩随环境温度的下降而增加,0℃以下时,每降低5℃,平均每缸起动阻力矩增加2.5 N·m。研究表明：ISAD混合动力柴油机的着火转速较之原柴油机大幅度提高,可达350 r/min以上,从静止到着火转速的起动时间为0.5 s,到怠速稳定的时间为3.1 s,起动时间比原柴油机缩短,且转速波动较小。     

多轴转向车辆转向机构优化设计

多轴转向车辆转向机构是车辆转向时实现内、外轮理想转角关系的核心部件。该文根据汽车车轮转向特性，利用阿克曼定理，应用ADAMS软件建立多轴转向车辆转向机构的仿真模型，同时对转向机构进行了优化。和传统的设计方法相比，这种方法提高了精度和效率。对其它多轴车辆转向机构的优化设计也有一定的参考价值。     

果园秸秆覆盖机弹齿式解捆防堵装置设计与试验

针对果园秸秆覆盖机解捆铺料装置易堵塞问题，该研究基于秸秆解捆过程力学分析，设计了一种弹齿式防堵装置。首先建立防堵装置-秸秆捆离散元模型，通过EDEM仿真比较了加装和未加装防堵装置情况下秸秆扰动情况和出料口秸秆密度变化，阐释了解捆铺料作业过程中秸秆堵塞的形成机制。与未加装防堵装置的仿真结果相比，在刀齿线速度2.3 m/s、秸秆捆前进速度0.05 m/s下，加装防堵装置后出料口内侧秸秆平均密度降低了46%，出料区单位质量流率下的解捆阻力矩降低了28.1%，表明防堵装置可有效降低刀齿扰动区域和出料口秸秆密度，避免秸秆在下料口滞留和高压区形成，进而降低解捆阻力矩。以解捆铺料装置阻力矩标准差为指标开展正交试验，得到最佳工作参数为解捆铺料装置主动辊转速225 r/min、刮板主动辊转速5.0 r/min、弹齿间距100 mm。验证试验表明，与未加装防堵装置相比，185、225和265 r/min三个解捆铺料装置主动辊转速下（刮板主动辊转速和弹齿间距不变），解捆铺料装置阻力矩标准差降低率分别为29.5%、34.0%和30.7%，同时平均阻力矩和峰值阻力矩降低率分别为16.1%和28.5%，所设计的防...     

履带车辆差速转向时载荷比受土壤下陷的影响

为进一步探究履带车辆双功率流动力差速转向机构的转向性能,需要对载荷比的影响因素进行全面分析。该文主要考虑下陷量及土壤参数的影响,对试验样机进行差速转向试验,得到了下陷量与实际载荷比的关系、下陷量与转向半径的关系以及载荷比与转向半径的关系,根据载荷比公式计算的数值与试验测得的数值接近,误差范围在0.16～1.74。试验中,载荷比从1.65增加到6.08,下陷量从3.60 mm增加到10.42 mm,转向半径从1.00 m减小到0.29 m。试验结果表明：履带车辆在松软地面进行差速转向时,下陷量随着实际载荷比的增加而增大,但随着转向半径的减小而增大。该文试验所得结果与理论分析相吻合,可以进一步完善履带车辆差速转向理论。     

步行轮机构原理

介绍一种用于软地面车辆的新型行走机构——步行轮的基本原理,所阐述的步行轮机构的运动学和动力学特点及理论分析结果,可为其开发应用和合理设计提供最基础的理论依据。     

Technical solutions to reduce the risk of subsoil compaction: effects of dual wheels, tandem wheels and tyre inflation pressure on stress propagation in soil

The use of heavy machinery is increasing in agriculture, which induces increased risks of subsoil compaction. Hence, there is a need for technical solutions that reduce the compaction risk at high total machine loads. Three field experiments were performed in order to study the effects of dual wheels, tandem wheels and tyre inflation pressure on stress propagation in soil. Vertical soil stress was measured at three different depths by installing probes into the soil horizontally from a dug pit. In one experiment, also the stress distribution below the tyre was measured. Beneath the dual wheels, vertical stresses at 0.15 and 0.3 m depth were lower between the two wheels than under the centre of each wheel, despite the gap between the wheels being small (0.1 m). At 0.5 m depth, vertical stress beneath the wheels was the same as between the two wheels. The stress interaction from the two wheels was weak, even in the subsoil. Accordingly, measured stresses at 0.3, 0.5 and 0.7 m depth were highest under the centre of each axle centre line of tandem wheels, and much lower between the axles. For a wheel load of 86 kN, tyre inflation pressure significantly affected stress at 0.3 m depth, but not at greater depths. Stress directly below the tyre, measured at 0.1 m depth, was unevenly distributed, both in driving direction and perpendicular to driving direction, and maximum stress was considerably higher than tyre inflation pressure. Calculations of vertical stress based on Boussinesq's equation for elastic materials agreed well with measurements. A parabolic or linear contact stress distribution (stress declines from the centre to the edge of the contact area) was a better approximation of the contact stress than a uniform stress distribution. The results demonstrate that stress in the soil at different depths is a function of the stress on the surface and the contact area, which in turn are functions of wheel load, wheel arrangement, tyre inflation pressure, contact stress distribution and soil conditions. Soil stress and soil compaction are a function of neither axle load nor total vehicle load. This is of great importance for practical purposes. Reducing wheel load, e.g. by using dual or tandem wheels, also allows tyre inflation pressure to be reduced. This reduces the risk of subsoil compaction.     

交通对干草原土壤物理性质影响的试验研究

通过野外模拟实验，测定不同车速条件下草原交通便道相对起尘量，同时测定交通工具对草原土体结构的破坏，研究交通工具对干草原土壤物理性质的影响。研究结果表明，随着车速的增加，道路相对起尘量逐渐增加，且相对起尘量与车速之间呈现二次函数关系；在车轮的碾压作用下，土壤结构遭到破坏并形成直径在0．063～1．0mm之间的颗粒，随着碾压次数的增加，破碎颗粒的直径基本上都集中在0．125—0．18mm之间，且破碎土体总量也呈现增加趋势；车轮的碾压会导致土壤表面抗压强度增加，同时也使得土壤容重呈现增加趋势。     

松软土壤上步行轮式气垫车功率优化的研究

通过对步行轮式气垫车在松软土壤上运行状态的分析，首次提出了该种车辆最佳飞高的定义，得到了随土壤条件变化时功率消耗模型，并求出了功率消耗的最优点。为步行轮式气垫车在松软土壤上的功率自适应控制打下一定基础。     

速度参数对驱动式圆盘犁动力特性的影响

利用多档变速的试验专机进行了四种圆盘转速和四种车速相互配合下的驱动扭矩及牵引阻力的测定。根据试验结果归纳出机组功率分配系数、负牵引力现象和速度参数的关系,归纳出机具扭矩,驱动功率及牵引阻力与速度参数的关系,并据之对驱动式圆盘犁的实用车速和转速范围提出了建议。