丘陵山地拖拉机底盘传动及转向系统的设计

针对拖拉机在丘陵山区适应性差，田间地头转向半径大、易损害作物，耗时长和效率低等问题，设计了一种可原地转向的504型丘陵山地拖拉机底盘。整机采用四驱轮式行走系统，前进和后退速度为0～5 km/h，可无级调速。传动系统采用机械式“H”型传动路线，通过纵梁内外双轴的设计将左右两侧的驱动力独立分开。采用离合器式转向分动器，通过转向分动箱内的牙嵌式离合器两两组合，完成底盘不同作业状态的控制，两路动力通过正转+正转、反转+反转、正转+反转和反转+正转4种状态的组合，实现拖拉机的前进、倒退、左右大小半径转向和原地转向。结果表明，整机最大牵引力为10.78 kN，最大及最小总传动比分别为732.50和73.25，前后驱动桥传动轴最高及最低转速分别为31.07和6.21 r/min。底盘的轮距和轴距比值为1，其所受滑移阻力矩与滚动阻力矩之和小于其所受驱动力矩，可在窄小地头实现原地转向，减小拖拉机田间作业的空行程，提高作业效率，有效保护农作物。      

自适应式丘陵山地拖拉机底盘传动及转向系统设计

针对丘陵山地拖拉机田间地头转向困难及已作业地块易被压紧压实的难题,设计了一种自适应式丘陵山地拖拉机底盘。其采用机械传动方式,发动机横向布置于车架上,动力由发动机一端经过皮带输送到变速器等传动部件用于底盘驱动行驶,另一端输出用于田间收割等作业。转向系统为断开式梯形结构设计,采用前轮偏转和四轮偏转两种转向方式,可实现全液压四轮异相位转向。结果表明：底盘最高及最低行驶速度分别为10.98 Km/h及0.91 Km/h,最大传动比为370.37,最小传动比为61.38,底盘前轮偏转时的最小转弯半径为2003mm,四轮偏转时的最小转弯半径为1494mm。该丘陵山地拖拉机具有良好的小地块作业适应能力。     

丘陵山地无人车振动特性试验研究

为探索丘陵山地无人车振动特性,以丘陵山地无人车为研究对象,进行了振动特性试验.在无人车车体选择11个测试点,设计6组试验方案,综合分析测点位置、发动机油门大小和路面不平度对无人车振动特性的影响.试验结果表明,测点3(车架左前部)是无人车整车最合适安装传感器位置,在无人车正常行走、油门1/2位置、挂1档工况下,加速度最大...     

丘陵山地拖拉机底盘三点调平机构稳定性分析

针对丘陵山地拖拉机作业环境复杂、底盘稳定性差及易翻覆等问题,设计一款具有三点式自动调平机构的丘陵山地拖拉机底盘。采用液压油缸自动控制车架平衡的三点调平方案,保证调平角度在-25°～+25°之间,基于Simulink软件对调平机构进行了运动学仿真分析,并运用经典力学理论,分析了拖拉机坡面横向及纵向稳定性。结果表明：底盘上坡极限翻倾角为55.38°,下坡极限翻倾角为44.03°,上坡纵向滑移角为25.62°,下坡纵向滑移角为13.18°。调平油缸角度范围在63.9°～107.5°之间,角速度范围在-0.2061 ～-0.1535 rad/s之间,角加速度范围在0.0358～-0.0035 rad/s2之间,液压调平机构运行平稳。该丘陵山地拖拉机底盘可提高拖拉机山地适应性及驾驶员安全性,具有良好的稳定性。     

丘陵山地拖拉机机身自平衡机构稳定性分析

针对丘陵山地拖拉机坡地适应性差,易翻倾,通过性差等问题,设计一种具有自动调平机构的504型丘陵山地拖拉机。整机采用机械传动,四驱轮式行走系统,两侧独立传动转向系统,平行四杆自动调平机构,可实现拖拉机姿态自动仿形调平。基于SolidWorks对拖拉机进行整机三维建模,运用ADAMS软件对虚拟样机进行侧倾稳定性动态仿真分析。结果表明: 自动调平机构调平动作范围732 mm,可在25°的坡地上保证车身横向水平。上坡极限翻倾角及下坡极限翻倾角均为45°,上坡纵向滑移角为33.69°,下坡纵向滑移角为16°,前后驱动轮越障高度为214 mm。调平状态下车身的最大侧倾角为37.5°,与理论计算35.93°非常接近。该机前后驱动桥均可进行独立调平,保证机身始终处于水平姿态,能够满足丘陵山地生产作业要求。     

一种山地动力底盘的结构设计及坡道转向动力学分析

针对丘陵山区农业作业环境的复杂性,设计了一种适宜丘陵山区作业的农用动力底盘。针对该动力底盘实际的运行环境,利用经典力学理论建立其坡道转向动力学模型,研究了底盘所受纵向分力对坡道转向性能的影响。研究表明：受纵向分力的影响,前后轮之间产生侧滑力差值,使得实际转向半径大于理论值,为其结构优化及运动控制提供理论依据。     

丘陵山区农田信息采集车底盘爬坡性能仿真

针对丘陵山区精细农作时农田信息数据采集困难的现状,设计了一种新型的丘陵山区农田信息采集车底盘。为了提高该底盘的爬坡性能,运用多体动力学仿真软件RecurDyn中的低速履带模块(Track-LM),建立了该底盘的虚拟样机模型,并对其纵向和横向爬坡性能进行仿真研究,分析了不同坡角和路面对该底盘行驶速度、俯仰角、侧倾角及侧履带压力的影响。此研究可为改善该底盘爬坡性能提供理论依据。     

履带式车辆斜坡转向稳定性研究

根据履带式车辆的运动特点,运用数力学中矢量分析理论和方法,推导了接地比压为线性分布时履带式车辆在斜坡上转向时,瞬时转向中心偏移量与车辆重心位置、转向半径、行进速度、加速度、车辆方位相互关系的计算公式。在此基础上,分析了瞬时转向中心偏移量的变化规律及影响因素,指出了导致转向不稳定的因素。     

履带式车辆斜坡匀速转向特性分析

根据履带式车辆的运动特点,运用数力学理论,分别对履带式车辆在纵向和横向坡道上的匀速转向特性进行了分析,并在此基础上着重研究了地面纵向坡度、横向坡度对履带式车辆匀速转向的影响,即重力的纵向分力、横向分力对匀速转向的影响,研究在这些外力作用下,履带式车辆的转向运动规律,从而得出履带式车辆转向的最困难条件,为进行转向牵引计算和转向机构强度设计提供根据。     

基于COOC的丘陵山地农机研究知识图谱分析

利用COOC软件对从中国知网、万方、维普数据库中检索到的丘陵山地农机相关文献进行处理,以发文量、作者、机构、期刊、关键词等为指标绘制知识图谱,进行可视化分析。研究结果表明：1982年至2023年4月丘陵山地农机研究领域共有1 025篇相关文献,根据发文趋势可划分为三个阶段,目前正处于稳定成熟阶段;作者合作度较高但合作不太紧密,机构间合作稀疏且呈现出明显的地缘性;未来主要研究热点仍会以开发适用于丘陵山地地形的各种农机为主,其次是丘陵山地农机推广,最后得出深化产学研用合作以及加强丘陵山地农机创新链部署的启示。     

基于多轴转向的三轴汽车操纵稳定性仿真分析

针对三轴重型汽车低速机动性差,高速稳定性不好的特点,对三轴汽车多轴转向技术进行了分析,建立了三轴汽车全轮转向的二自由度模型和运动微分方程,采用实用的基于零质心侧偏角前后轮转角成比例的控制策略,推导了各轴的转角比例系数及相关的状态空间矩阵及传递函数,对不同转向模式下的操纵稳定性进行了仿真分析比较。结果表明,三轴汽车采用多轴转向技术,具有低速灵活性高、高速稳定性好的特点。     

农田信息采集车设计与试验

针对传统农业物联网系统存在传感器少、投入成本高、建设周期长和对环境不友好等问题,设计了一种可移动式农田信息智能采集车。利用Matlab仿真对关键部件机械臂的构成和运行情况进行了分析和模拟,对采集车进行了小麦田间性能测试。结果显示,采集车整体设计合理,车辆通过性强,越障最大倾斜角达30°,最大遥控距离45m,获取图像清晰。将传感器采集的数据与常用高精度仪器测量结果进行了比对,农田信息采集车所采集温度、湿度、光照强度、CO2浓度、风速、土壤温度和土壤湿度与高精度仪器设备所测数据的相关系数均大于0. 90,单个采样点平均采集时间为45 s,数据采集满足需求。该采集车可实现定时、定点大范围获取田间数据的功能,能够替代传统物联网系统或对其进行补充。     

三轴车辆全轮转向操纵稳定性仿真分析

建立并分析了某三轴车辆全轮转向二自由度模型及其运动微分方程,分析了整车在质心零侧偏角比例控制策略下的转向中心位置以及2、3轴转角比例系数与车速的关系,分析了整车的稳态横摆角速度增益。建立了三轴车动力学仿真模型,结合控制策略对比仿真了2WS车和6WS车在不同车速下的瞬态响应。分析结果表明,采用质心零侧偏角比例控制策略有利于提高三轴车低速转向时的机动性和高速转向时的操纵稳定性。     

基于后轮主动脉冲转向的车辆稳定性分析与试验

为了提高车辆操纵稳定性,提出一种后轮主动脉冲转向控制策略,并对此做了理论分析和试验研究。基于试验Lexus车辆分析脉冲转向系统对车辆稳定性能的影响并确定最优的主动转向脉冲参数。设计了控制策略结构与算法,基于Car Sim和Simulink联合仿真分析,验证所提控制方法的有效性。基于试验Lexus车辆,安装液压脉冲转向系统并进行整车试验研究,验证后轮脉冲转向的实用性。仿真和试验结果表明:质心侧偏角和侧向加速度在峰值处分别减小了46.8%、23.5%,提高了汽车的横向稳定性;侧倾因子能控制在设定的阈值范围[-0.8,0.8],车辆侧倾角减小了25.4%,能有效改善车辆防侧翻能力,且展现出比后轮主动转向更好的控制效果。     

基于多轴转向特种车辆操纵稳定性仿真研究

利用动力学仿真软件建立了某多轴转向特种车辆的多体动力学模型。对虚拟样车进行了转向盘角阶跃输入性能、蛇行性能等操纵稳定性能试验仿真研究,从中分析普通车辆操纵稳定性评价指标对该三轴特种车辆评价的局限性,对影响操纵稳定性的主要参数值进行了改进。     

高地隙农田信息采集机器人设计与试验

为适应水田行走和不同垄宽等复杂的农艺条件,设计了一种轮距宽度可调的高地隙四驱农田信息采集机器人。利用SolidWorks对整体结构进行设计分析和零部件选型,设计了基于GNSS和INS的组合导航与路径跟踪控制系统,并对机器人进行了水田行走性能测试和信息采集试验。结果表明,机器人四轮驱动方式具备较好的速度一致性,地隙与轮距调节机构调节到位误差率为1.33%和0.73%;直线路径跟踪的平均横向误差为6.8 cm,直角转弯的平均收敛时间为25.6 s;机器人最大行驶速度为1 m/s,单点信息采集平均耗时为24.5 s,传感器采集的各类数据均满足使用要求,该信息采集机器人可实现复杂条件下的农田信息采集工作。     

五轴全轮转向汽车动力学模型分析

为提高多轴汽车操纵稳定性,针对五轴全轮转向汽车的高速同相位转向工况,进行了受力分析,建立了运动微分方程,利用Fiala轮胎模型建立了轮胎的力学模型,利用LabVIEW软件建立了整车的动力学仿真程序。通过虚拟试验仿真分析,发现采用全轮转向,可以使后轴车轮较早地参与转向,从而提高了汽车的转向响应速度,并使车身侧倾角由7．5°减小为4°。     

一种四轮转向车辆操纵稳定性仿真分析

对转向时车辆质心侧偏角近似等于零为控制目标的四轮转向车辆操纵稳定性进行仿真分析。在建立四轮转向车辆操纵动力学模型,得到其状态方程的基础上,求解出横摆角速度和侧向加速度与前轮转角的传递函数,借助Matlab/Simulink,进行时域和频域的仿真,并将仿真结果与传统前轮转向车辆做比较,结果表明四轮转向车辆大大提高了车辆的操纵稳定性。     

基于嵌入式电子信息的农田信息采集系统开发

农田信息内容丰富,既描述环境条件,也反映作物的生长状况,是进行各项农艺操作的参考依据。采集准确的农田信息,能为作物高产稳产提供保障。嵌入式技术是以计算机为基础发展起来的电子信息技术,已用于农业智能灌溉,取得了理想效果。为此,以嵌入式芯片为核心,设计了农田信息采集系统,采集农田气象、土壤和作物信息,并进行分析和存储。试验结果表明:系统采集的水稻田数据与实际值差异不明显,对抽穗期的评估最为准确。系统的视屏传输达到了非常流畅的效果,图像视觉分析也可以反映水稻的生长状况。该嵌入式系统可以准确采集农田信息,为农艺操作提供了参考依据。