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。     

行星履带式农用动力底盘设计与越障性能研究

针对丘陵山区等复杂农田地面环境,设计一种由4组行星履带驱动装置驱动行走、作业的农用动力底盘。分析了该底盘行星履带驱动装置的结构特点,平坦道路上行走、田间仿形以及过埂翻转越障的结构变化过程和运动条件,以及仿形越障和翻转越障通过原理,计算了行星履带式农用动力底盘的仿形越障极限高度和理论翻转越障极限几何高度。试验结果表明：底盘样机具有仿形越障和翻转越障能力,满足在凹凸不平的丘陵山区等复杂农田地面中行走及田间作业的要求。     

4U-1A型马铃薯收获机数字样机建模与仿真

应用Inventor软件对4U-1A型马铃薯收获机各部件进行参数化建模,构建了整机数字样机,并进行了干涉检查和装配仿真,采用工具模块 Dynamic Designer 对摆动筛进行运动仿真,分析了筛筐质心点运动速度和加速度.结果表明:振幅在设计要求30mm范围内时,筛筐质心的速度小于300mm/s,加速度小于400mm/s2,同时确定了关键零件的参数.     

基于RecurDyn小型绿篱修剪机履带底盘越障性能分析与仿真

目前以卡车、拖拉机为承载车的绿篱修剪机因为体积庞大、轮式承载车通过性差而无法在狭窄、凹凸不平等复杂路面作业,因此,需要一种小型的绿篱修剪机,并以履带底盘作为其承载机构。本文以在狭窄、凹凸不平等复杂地形作业的小型绿篱修剪机履带底盘为研究对象,对履带底盘在斜坡上的横向、纵向稳定性以及翻越垂直壁和跨越壕沟过程中的越障性能进行分析,得出小型绿篱修剪机履带底盘越障性能与其结构参数的内在联系。利用多体动力仿真软件RecurDyn对履带底盘进行三维建模,并对分析结果进行仿真验证。验证表明,所建立的小型绿篱修剪机履带底盘模型,在黏土路面以低速挡(1.08 km/h)行驶时,最大纵向上坡角度为32°,翻越垂直壁最大高度为145 mm,跨越壕沟最大宽度为275 mm;履带底盘质心向前、向下移动不但能提高其在不同工况下的越障能力,而且越障过程更稳定;降低车速,有利于提高其越障稳定性。     

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。     

农用全地形仿形行走底盘地面力学特性

针对减少农田土壤机械压实的技术措施,在常规轮式行走机构的基础上,提出配备超低气压轮胎的农用全地形仿形行走底盘的解决方案.建立了超低气压轮胎的地面力学模型,研究了配备超低气压轮胎的农用全地形仿形行走底盘的地面力学特性,并与现有的四轮驱动拖拉机进行对比分析,结果表明,农用全地形仿形行走车能够有效减小土壤机械压实,且牵引性能良好,满足现代农业的发展需要.     

采摘平台履带式驱动机构的设计与计算

分析设计了一种适合丘陵山地果园行走的、安全稳定的以及高离地间隙特征的仿形履带式驱动底盘。通过对橡胶履带、驱动轮、导向轮、整机功率等参数的设计计算,完成了各零部件的选型,机械结构设计安全可靠,布局合理。采用四驱式独立电机驱动及自动化电控技术,零排放、无污染且操作简单。通过实验考核,该底盘具有行走稳定、通过性强、操作简便的特点。     

丘陵山地藜麦联合收割机振动筛设计与仿真

针对丘陵山地藜麦联合收获时振动筛易堵塞、工作效率低等问题,设计了一种丘陵山地藜麦联合收割机双层往复式振动筛。通过理论设计与仿真分析,确定振动筛参数,采用ADAMS多体动力学软件对振动筛质心位移、加速度进行分析,并与藜麦联合收获脱粒物料属性进行对比分析。结果表明,振动筛质心位置水平方向位移变化范围为0～35.57 mm,质心位置竖直方向位移变化范围为0～21.58 mm,质心沿水平方向上加速度变化范围为-21 604.94～21 896.93 mm/s²,竖直方向上加速度变化范围为-12 686.76～13 700.76 mm/s²,振动筛运动形态满足脱粒物料滑移与分层的条件K_x≤K₀p,仿真结果与振动筛试验效果相近。振动筛结构设计合理,能有效避免脱粒物堆积,可以作为联合收割机振动筛使用。     

玉米收获机割台高度自动调控系统设计与试验

针对目前国内玉米收获机割台操控仍依靠机械调控、调整不便等问题,设计了一种割台高度自动调控系统。该系统包括浮动压紧式仿形机构、STM32控制单元、显示模块、按键模块、电磁阀驱动模块等。浮动压紧式仿形机构由角度传感器、仿形板、扭簧、固定轴等组成,利用ADAMS软件得到了仿形板垂直高度变化情况并设计了扭簧,能够较好贴附地面行走。建立了割台高度自动调控参数模型,采用PID控制算法实现割台高度的自动调控。控制系统通过仿形机构检测割台的离地高度,经STM32控制单元处理后,通过割台油缸自动调整割台的离地高度。测试结果表明,割台在按键模式下调控时平均响应速度为0.42m/s,在自动调控模式下割台实际高度与设定高度的误差在20mm以内,均满足玉米收获机割台调控的需要。研究结果可为玉米收获机智能化设计提供参考。     

悬挂式割草机折叠机构优化与液压仿形系统研究

为了增强割草机在复杂地形条件下的作业能力,开展了割草机折叠机构优化与液压仿形系统研究,使折叠机构具备±30°的摆动范围,液压仿形系统可顺利通过250mm的凸起路面。通过对折叠机构不同工况的姿态分析以及运动学、有限元分析,试制出适用于幅宽3.2m割草机的折叠机构,通过野外试验验证了折叠机构具备±30°的摆动范围。研制液压仿形系统,解决折叠机构刚性连接的问题,通过ADAMS-AMESim联合仿真技术验证液压仿形方案的可行性,结果表明液压仿形系统通过250mm波形路面过程中,蓄能器气囊体积变化范围为0.4～0.7L,切割器接地压力变化范围为1700～2500N。将试制的仿形系统搭载在折叠机构上,在安徽省芜湖市三山区进行田间试验,结果表明：样机能顺利完成割草机折叠动作,满足各种工况下的力学和强度要求;切割器具备了±30°以内的摆动范围;搭载仿形系统的试验样机可以顺利通过250mm高度的波形凸起路面,提高了割草机在丘陵山区作业的地形适应能力,可为悬挂式割草机折叠机构的设计、割草机接地仿形技术提供参考。     

履带自走式缓坡地王草收获机底盘设计与试验

针对现有王草收获机作业时农艺匹配性差、配套动力不足等问题，优化设计了一款履带自走式王草收获机专用底盘；基于减少割茬碾压、低速平稳收割的作业要求，设计了行走装置与无级变速驱动装置；根据小地块、缓坡地的地形特征，设计和选型了液压助力转向系统与车架。开展了整机的稳定性分析及性能试验，结果显示：王草收获机底盘的最高行驶速度为9.02 km/h,最小转弯半径为1 349 mm,最大爬坡度为26°;在横向倾角为15°～16°的坡地等高线行驶时无侧滑、倾翻现象；在坡度为10°～12°的纵向坡道，沿上、下坡方向可靠停驻时间均大于5 min;在坡度为8°～9°的缓坡地作业时可实现速度0～4.19 km/h无级变速，动力充足且运行平稳，王草的平均割茬碾压率为7.43%。研究表明，设计的履带自走式王草收获机底盘能够满足小地块、缓坡地王草机械化收获作业要求。     

联合收获机底盘变速箱转向齿轮副的强度分析

履带式联合收获机的底盘变速箱转向齿轮副经常需要承受较大的冲击载荷,为提高其工作可靠性,有必要对其进行强度分析。为此,以沃得巨龙280型履带式联合收获机底盘变速箱为研究对象,通过实测行走半轴载荷谱确定转向齿轮副最大转矩,建立了联合收获机底盘变速箱转向齿轮副三维模型。同时,根据底盘变速箱转向齿轮副各个部位的应力、应变特点确定混合网格划分方案,采用SolidWorks中的Simulation模块进行有限元计算,获得了转向齿轮副的应力云图和位移云图以及应力与外载荷的映射关系,从而为变速箱的疲劳分析奠定了基础。     

自走式青饲料收获机仿形系统设计与试验

针对复杂环境下自走式青饲料收获机地形适应性差和留茬高度难控制等问题,采用两点探测-电液控制的方式,设计了一套适用于自走式青饲料收获机的割台仿形系统,并开展仿形系统相关试验。在阐述系统整体架构及工作原理的基础上,通过理论计算确定了仿形探测机构、横向仿形调节机构等主要关键部件的结构参数。建立静应力分析模型,得出割台与喂入箱体连接处相关力学特征。利用ADAMS仿真软件创建油缸负载特性模型,完成仿形系统的设计与相关优化,确定油缸的最佳作业参数范围。为验证仿形系统的功能,将系统搭载在4QZ-30型自走式青饲料收获机上进行试验,以试验过程中割刀前端距地面高度处于100~150mm内的时间所占总试验时长的比率为试验指标,安排道路模拟试验与仿形样机测试,并利用控制系统实时获取割台高度及响应时间,结果表明：仿形探测机构探测高度信息可靠,线性拟合R2为0.9987;仿形调节电液控制系统的响应时间均值在0.16s内;仿形系统能够在行驶速度0~6km/h下,对坡度0°~6°内的地面进行仿形工作,道路模拟试验过程中,割刀前端距地面高度处于标准范围内的时间所占总试验时长的比率β为90.76%,且3组仿形样机测试合格率分别为86.67%、86.67%、93.33%,提高了自走式青饲料收获机的地形适应能力,降低了留茬高度的控制难度,可为自走式青饲料收获机的仿形技术提供参考。     

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。     

液压控制履带自走式温室三七收获机设计与试验

针对温室三七收获机械化程度低、收获效率低、破损率高等问题,设计一种液压控制履带自走式温室三七收获机。在满足农艺要求的基础上,使用履带式行走底盘,并对其进行运动学分析,利用RecurDyn对整机直线行走特性进行仿真分析,单侧牵引动力为1357N,质心波动平稳;建立了根土混合物运动学模型,并确定挖掘部分最优结构参数。利用FluidSIM软件和GX Developer软件开发平台分别设计了本地操作系统和远程控制系统,使整机具有行走、传动和升降功能。田间试验表明：在不同控制模式下,整机能顺利完成直行、转弯和挖掘装置升降等功能,液压控制系统和机械部分工作顺畅,直线行走稳定,行走偏移量为0.49%,液压缸前进、后退速度均为0.22m/s,误差满足要求;平均伤根率为1.77%,平均损失率为1.48%,无明显埋根现象,满足三七收获机性能要求。     

双筛体多功能花生收获机设计与试验

为了解决常见收获机功能单一、适应性差及振动大等问题,设计了一种双筛体多功能花生收获机,并对收获机的总体结构、工作原理及关键部件的设计与平衡进行了介绍。通过简单的挖掘试验确定挖掘铲铲面倾角为20°,根据农艺要求确定机器作业幅宽为100 cm,挖掘深度8~22 cm可调。由Adams软件分析出在驱振轴转速为240 r/min时,单筛质心点的加速度以0.27 s为周期在1.5~18 m/s2范围内变化,产生周期性变化的不平衡惯性力。根据Box-Benhnken试验设计原理进行三因素三水平试验,建立了总损失率、带土率和振动加速度关于机具前进速度、杆条筛振幅、驱振轴转速的二次回归模型。对各影响因素综合优化后得到最优参数组合为:机具前进速度1.0 m/s、杆条筛振幅48 mm、驱振轴转速240 r/min,此时总损失率为1.73%,带土率为7.32%,振动加速度为3.02 m/s2,各项指标均符合标准要求。     

车辆悬架中高频振动传递分析与橡胶衬套刚度优化

利用ADAMS与NASTRAN软件建立了某微型轿车整车刚柔耦合动力学模型.通过ADAMS/Vibration模块建立虚拟激振台,分析悬架在路面中高频段激励下的振动响应与传递特性.从提高悬架隔振性能的角度出发,分析了底盘/悬架系统中副车架、扭转梁和橡胶衬套对整车振动的影响.采用ADAMS中的DOE技术对悬架系统中几个主要连接衬套的刚度进行灵敏度分析,在ADAMS/Insight中对衬套刚度进行优化,通过改变衬套刚度提高整车振动性能.仿真结果显示,地板处的垂向加速度均方根值在整个研究频率范围内由477.9 mm/s2降至454.2 mm/s2,降低了5％.     

丘陵山区农用仿形行走动态调平底盘设计与试验

针对丘陵山区农业机械通过性差、车身难以保持水平、机械化薄弱的问题,设计了一种丘陵山区农用仿形行走动态调平底盘。底盘4组调平悬架的悬臂夹角可精确调节,不仅能在崎岖地面上实现全时多轮驱动、多自由度仿形行走,而且通过悬架悬臂夹角调节实现车体调平控制,同时解决丘陵山区农用动力底盘行走、作业的两大难题。底盘在仿形行走过程中,倾角传感器实时测量车身倾斜角度,并计算出各悬架悬臂夹角瞬时调节量,精确调整各悬架悬臂夹角实现底盘动态补偿调平。参照中小型东方红500型农用拖拉机设计底盘样机,建立虚拟样机三维模型,并导入动力学分析软件ADAMS中进行仿真分析,底盘在多自由度仿形行走过程中,可在0.5°精度范围内实现动态调平。研制小比例样车,通过土槽试验验证底盘在多自由度仿形行走过程中,可在1°精度范围内实现动态调平。仿真、土槽与自然地面试验验证了理论分析和计算结果,为丘陵山区农用仿形行走动态调平底盘应用提供参考。     

花生收获机底盘驱动系统与挖掘铲的自适应控制

花生收获机通常工作在地形复杂、凹凸不平的松软路面上,难以实现平稳的运行,速度与质心的波动会影响挖掘铲的工作性能。为了解决上述问题,保证花生收获机在工作时可以平稳行驶并确保立轴与挖掘铲可以始终工作在合理的工作高度,对花生收获机的底盘行驶机构与挖掘铲的控制问题进行了研究。首先建立了花生收获机-地面土力学模型与花生收获机底盘行驶机构模型,进而基于挖掘铲工作高度、入土深度的实验数据,建立了挖掘铲控制机构与底盘行驶机构之间的动态协调控制策略,实现系统的自适应控制。仿真分析表明,挖掘铲的高度波动降低了36.7%,所设计的自适应控制系统可以实现花生收获机更为平稳的运行。     

基于MBD-DEM的胡麻喷药机越障性能仿真分析

为探究四轮自走式胡麻喷药机越障性能,采用多体动力学(MBD)和离散元(DEM)耦合法对其进行仿真,分析机身质心位移及速度变化、前轮速度及加速度变化过程。结果表明:在越障过程中机身运行平稳,最大行走速度0.45 m/s,最小速度为0.05 m/s;左、右前轮在单独驱动马达提供动力时受颗粒床体影响会产生行走速度差,最大为0.08 m/s。行驶过程中左右前轮加速度数值保持一致,但加速度曲线比速度曲线变化更剧烈。