小型农用作业车辆自动调平系统的设计

针对小型山地作业车辆坡道行驶时,驾驶平台不能自动保持水平,甚至发生车辆倾翻事故等问题,设计了基于双单片机(STC89C52)控制的调平系统,实现自动找平、手动调整的双模式控制方式,能够在复杂林地环境中保持车辆驾驶平台时刻处于水平状态,阐述了调平机理、机械机构设计、系统软硬件及液压控制系统原理.     

牵引式作业机具自动调平控制系统的研究

建立了倾角传感器在不同工况下的数学模型,并通过卡尔曼滤波模型结合陀螺仪与加速度计数据,精确测量其机具的倾斜角度。牵引式作业机具自动调平控制系统使用自主研制的倾角传感器,并进行了卡尔曼滤波的静态和动态试验。静态试验结果表明,倾角传感器静止时,卡尔曼滤波后数据最大误差0.05°,误差平均值0.01°,均方根误差≤0.014°。当开启旋耕刀后,传感器底部垫有海绵卡尔曼滤波后的数据最大误差0.3°,误差平均值0.12°,均方根误差≤0.023°,相比垫有塑料或泡沫稳定性有一定提升。动态试验结果表明,未遇障碍情况下,最大误差0.86°,误差平均值0.264°,均方根误差≤0.267°。单边履带遇到10 cm障碍时,最大误差0.62°,误差平均值0.375°,均方根误差≤0.163°。遇到20 cm障碍时,最大误差1.09°,误差平均值0.587°,均方根误差≤0.33°。     

果园高位自动调平作业平台设计及仿真

[目的]我国果园机械化程度低,尤其缺少丘陵山地果园的机械,目前果园疏花疏果、套袋、采摘等繁重工作主要依靠人工架梯完成.设计一款适用于丘陵山区苹果园的高位自动调平平台,可以提高果园采收机械的采收效率、安全性和稳定性.[方法]根据果园地形特点和果树高度确定平台设计要求和调平方式,确定俯仰、侧倾不同部分尺寸关系,液压缸所需推...     

基于模糊PID的山地拖拉机调平控制系统的设计

在自行开发的山地拖拉机调平机构上加装了自动调平控制系统。系统以可编程逻辑控制器(PLC)为主控核心,以倾角传感器为车身平台倾角检测机构,以模糊PID为调平控制算法,通过监测倾角传感器检测的角度值来实时调整伺服电机的转动与伺服电缸的伸缩,以实现车体平台的自动调平。静态试验结果表明,拖拉机车体平台在倾斜15°的情况下,车体平台横向和纵向单独完成调平分别用时1.851 s和1.882 s,同时调平在3.319 s内完成。动态试验结果表明,拖拉机在行驶速度1.73 km/h、最大坡度15°时,完成车体平台横向和纵向调平分别用时6.253 s和6.853 s;调平时最大超调角分别为9.053 3°和8.687 2°,调平后车体平台角度偏差最终可控在0.5°。     

山地拖拉机调平系统的研究现状及发展趋势

采用理论分析和文献综述相结合的方法,对国内外拖拉机车身调平系统的现状进行研究;从拖拉机后悬挂技术、机具调平坡地自适应技术2个方面对文献知识进行梳理和归纳。结果表明:1)利用拖拉机调平系统能使拖拉机在车身遇到颠簸或倾斜时调整至水平状态,能确保驾驶员的安全和舒适;在山地复杂多变和高低起伏环境下,拖拉机在山地作业的稳定性和通过性与车身自动调平程度密切相关;2)悬挂机构对拖拉机车身调平及后悬挂机具调平起着至关重要的连接作用,悬挂机构的技术结构直接影响了拖拉机车身调平及后悬挂技术研究的发展程度;3)对悬挂机具在坡地等高作业及耕作自适应等关键技术的研究,是整个山地拖拉机调平系统研究的关键问题。针对山地复杂地形和作业质量要求,提出如下发展策略:在搭建山地拖拉机车身调平系统和优化悬挂机构的基础之上,全面研究山地拖拉机后悬挂技术和机具调平坡地自适应技术;在保障山地作业质量和作业效率的前提下,进一步深入研究山地拖拉机车身与悬挂机具协调自适应技术,实现山地拖拉机悬挂机具对坡地的仿形作业,是山地拖拉机自动调平系统的主要发展方向。     

基于AMESim的旋耕机自动调平系统仿真分析与试验研究

为实现旋耕机田间作业过程中保持水平,设计了一种机具自动调平系统,该系统由控制系统、液压系统、三点悬挂机构、执行元件等组成。建立了该机具在不同情况下的数学模型,并基于AMESim软件构建了液压系统的仿真模型,仿真结果表明：常规PID算法超调非常明显,且连续调平后需要的稳定时间超过2 s,整体调节时间较长,达不到系统所需要求,而模糊PID算法响应时间为1 s左右,基本不超调,到达目标时间、且稳定时间明显更短。并对有、无自动调平功能的旋耕机进行了田间作业,结果表明：具有自动调平功能的系统相较无自动调平功能的系统在耕整地上有大幅度提升,前者耕深高度差最大为23 cm,后者耕深高度差最大为94 cm;前者平均耕深稳定性系数为947%,后者平均耕深稳定性系数为81%;前者平整度≤108 cm,后者平整度≤28 cm。研究了液压系统对调平影响规律,深入分析了调平响应速度、调平控制精度、系统稳定性,为旋耕机具对土壤作业保持平整性和耕深一致性提供了一定依据。     

高地隙植保机底盘调平系统的设计与试验

为实现高地隙植保机底盘离地间隙调节和底盘调平控制,以湖南农业大学与宗南重工联合研制的高地隙多功能植保机为平台,设计加装了底盘自动调平系统。系统由STM32主控芯片、倾角传感器、驱动模块、平行四边形升降机构和液压执行机构组成。每个平行四边形升降机构上安装倾角传感器,用于检测底盘的离地间隙;底盘中心位置安装1个水平倾角传感器,用于检测底盘的水平角度。采用Kalman滤波算法处理底盘水平倾角数据,采取基于位置误差控制加角度误差控制的调平控制策略,完成高地隙植保机离地间隙调节和底盘调平的控制。试验证明,滤波算法能有效抑制水平倾角数据的抖动;调平系统能完成植保机离地间隙调节和底盘调平,平均响应时间为0.45 s,静态调平的平均水平误差≤0.25°,最大误差0.45°,均方根误差≤0.27°;动态调平的平均水平误差≤0.64°,最大误差0.81°,均方根误差≤0.34°,满足高地隙植保机作业要求。     

果园升降平台调平装置的设计与试验

对湖南农业大学工学院设计的果园升降平台设计了1种"方向+角度"的调平装置,以改善升降平台的稳定性。调平装置通过液压马达驱动工作平台旋转,对工作平台横轴方向进行调节;通过液压缸伸缩调节工作平台纵轴与水平面的夹角实现对工作平台的调平。调试结果表明,该调平装置调平误差在±1°,能适应0~15°的调平要求。     

果园升降作业平台自动调平控制系统设计

果园升降作业平台是果树修剪和果实采收过程中使用广泛的果园作业机械,我国果树多种植于丘陵山地,由于地形结构复杂,果园升降作业平台在工作过程中是否能够保持水平状态就直接影响了果园作业人员的工作安全和效率。因此,本课题设计一种能够快速稳定调平作业平台的调平装置,来提高果园升降作业平台的水平调节稳定性,保障作业人员的安全和提高劳动舒适性。实验证明,本调平机构能够更高效的调节平台水平,适应更加复杂的地形。     

自适应丘陵山地拖拉机虚拟设计及仿真分析

为进一步解决丘陵山地拖拉机易倾翻、通过性差等问题,利用虚拟样机技术对自适应丘陵山地拖拉机底盘模型进行模拟仿真分析,结合丘陵山地田间作业特点,考虑实际作业要求,用SolidWorks软件建立自适应丘陵山地拖拉机底盘三维简化模型,在ADAMS/View环境中模拟实际作业工况进行侧倾稳定性和越障性能分析,并利用ANSYS Workbench软件对车架纵梁及轮边传动箱等关键零部件在整机结构上进行有限元仿真分析。结果表明,自适应丘陵山地拖拉机底盘的最大侧倾稳定角为37.5°,大于标准要求的35°,符合丘陵山地作业要求;单侧越障100 mm障碍时,四轮始终同时着地并且紧贴路面,双轮越障100 mm障碍时,左右车轮同时同步越障,车身保持平稳状态,其具有良好的作业稳定性和障碍通过性。对关键零件进行有限元分析得出,车架纵梁与动力传输位置应力最大为3.002 2 MPa,形变位移量为1.289 6×10^-3mm;轮边传动箱和驱动桥链接处应力最大为30.229 0 MPa,其形变位移量为2.810 4×10^-2mm;关键部位所受应力均小于材料的屈服极限235 MP...     

基于单片机的小型犁耕机自动调平系统设计

实现丘陵地区坡耕地机械化耕作,对于全面提高该地区农业机械化水平和实现农业可持续发展具有重要意义。但是,耕作机械的倾斜作业不仅对土壤的硬底层造成破坏,而且还影响到耕作平整度和深度等耕作性能指标,导致耕作效果不理想和作业效率较低等问题。针对丘陵地区现有的耕作机械只能在坡度较小的耕地上作业的现状,本文采用倾角控制调平策略,以AT89C51单片机为控制器、液压油缸为执行元件、倾角传感器为反馈元件,设计一套适用于丘陵地区的小型犁耕机的自动调平系统,其主要由耕作机构、整机机身、调平控制机构和自动调平控制系统四个部分组成。该系统具有调平速度快、精度高和操作简单等特点,能保持小型犁耕机的平稳性,提高了小型犁耕机在丘陵地区作业时的稳定性及坡地适应性。     

农业车辆电控液压转向系统的设计

以茂源250型拖拉机为试验平台,设计一种用于农业车辆自主导航的电控液压转向系统。该系统使用电控比例液压阀、换向阀和溢流阀,改造拖拉机的液压转向油路;采用STC12C5A60S2作为比例阀的控制器,同时加装角度传感器作为系统的反馈。将带有死区的PD控制算法在SimHydraulics建立的液压转向系统模型上进行仿真,并实车试验验证。在左、右极限转向和4种特定目标角度转向试验中,该系统比原有系统响应时间快0.2 s,超调量在5%以内。     

基于ADAMS的精密播种机补种机构虚拟设计与分析

以2BJD-4大豆精密播种机配套排种器为研究对象,基于ADAMS动态仿真分析软件,建立了补偿系统的虚拟样机模型,找出了适合补种装置的结构形式和影响性能的结构参数,进行了种子运动轨迹动态模拟和最优化仿真,确定了影响补种质量的3大因素,即:弹簧刚度系数K、电磁铁吸力F和型孔斜度θ,并在给定的条件下确定其最优参数值分别为1.5102 N/mm,49.849 N,-26.52°。根据最优虚拟样机模型试制出物理样机模型并进行试验,结果验证了仿真优化结果的正确性和可靠性。     

调平式果园作业平台设计与仿真分析

基于河北农业大学研制的果园作业平台设计了一种调平式果园作业平台,能够在调节工作台面倾斜角度的同时对车身载荷转移情况进行调整,有效提高作业平台坡地作业时的稳定性和搭载人员及物品的安全性,增强作业平台对不同作业环境的适用性。本研究采用最大侧倾稳定角和横向载荷转移率即值作为作业平台倾翻稳定性评价指标,利用ADAMS软件对作业平台虚拟样机在多工况下车身稳定性进行运动学及动力学分析。基于传统力学和运动学理论建立了仿真模型的动力学数学模型,经验证计算结果与仿真结果误差不超过0.5%,验证了仿真模型有效。仿真结果表明:调平后,作业平台最大侧倾稳定角度值提高,横向载荷转移率值降低,有效提高了作业平台抗倾覆性和行走稳定性;通过运动学仿真得到工作台围栏内测量点的运动学参数,为日后电液控制系统设计提供了技术理论参考。     

基于虚拟样机的新型农用小推车仿真设计

基于虚拟样机技术设计一种可升降、可伸缩的新型多功能小推车,针对农民对小推车功能的需求,确定小推车的整体结构设计方案,并对小推车升降结构位置、动力参数进行分析。选用UG集成化软件建立小推车三维数字模型,并进行运动仿真分析,对小推车的整个动作过程进行动态干涉及运动轨迹分析。     

一种雷达随动折叠机构的设计与实现

为了提高雷达的机动性和运输通过性,利用天线阵面折叠的动力源设计了一套随动机构.对随动折叠机构的工作原理、传动性能进行了简要地介绍;通过相对转动极点法作图和在Matlab中按两连架杆预定的对应角位置建立函数关系式,分别对某雷达随动折叠机构关键参数进行求解;运用Pro/E建立该运动机构的3D模型,将其导入ADAMS软件建立虚拟样机模型,并进行动力学仿真分析,得到需要的动力学参数曲线;最后对运动过程中最可能失效的某一状态进行力学分析,了解杆的应力、变形规律,为类似机构的设计及优化提供了参考.     

高层建筑复合地基变刚度调平设计的思考

随着我国社会经济的快速发展,各个行业都取得了很大的进步,在建筑领域也是如此,在软土地区采用的天然地基不能满足建筑物沉降的要求,地基的处理主要是对建筑物的沉降进行控制,应该在保证地基强度的前提下对整体的沉降进行分析,如果基地的压力与地基刚度不能够均匀的分布,那么就会使地基与基础发生变形出现不协调的现象,这也是引起土木、建筑工程事故的最主要原因之一。本文就对高层建筑复合地基变刚度调平设计进行具体的分析。     

基于ADAMS的钵苗移栽机械手设计及运动仿真

利用UG三维建模软件建立了钵苗移栽机的实体模型,利用接口软件将模型导入仿真软件ADAMS中,建立虚拟样机模型,对其进行运动学仿真,实现了模型顺序动作的运动过程仿真.经样机试验证明,设计的模型能稳定可靠地沿着设计的轨迹运动,因此该设计方案是正确可行的;同时,也说明了虚拟样机在产品开发中的重要作用,为全自动钵苗移栽机的设计和制造奠定了基础.     

长管道效应对大高度作业平台调平性能的影响

【目的】为改善高空作业平台的调平性能,研究长管道效应对调平性能的影响.【方法】通过建立长管道模型,分析了影响调平性能的管道参数,并结合长管道作用下的调平系统仿真模型,分别研究管道材质、长度、直径及布管方式对调平性能的影响规律.【结果】硬管材质能够较软管材质使系统响应时间缩短0.4~0.6s;管道长度由1m增加至40m可使系统响应时间由0.05s延长至0.3s,压力损失由0.6bar增大至24.8bar;管道直径由5mm增大至20mm,使调平稳定时间由1.1s延长至2.2s,压力损失由69.9bar减小至1.7bar;阀前布管较阀后布管加快系统响应时间约0.2s,但易引起压力冲击.【结论】长管道效应对高空作业平台调平性能的影响显著,长管道参数化分析形成调平系统的优化布置及参数选择原则,对高空作业平台的调平性能改善提供了参考.