四轮高地隙田间作业车独立转向系统的设计与研究
发布时间：2020-06-12 19:18
【摘要】：河南地区高秆作物主要是玉米和烟草,中后期的喷药、追肥等工作对其质量和产量来说异常重要。玉米、烟草秆茎较高,另外烟草多为人工种植,往往垄距不一,而传统田间作业车轮距固定,因此很难进入地块中间,造成两者中后期田间管理劳动强度大,效率较低,同时多数田间作业车转向方式单一,转向不灵活。针对上述问题本文设计了一种用于高地隙作业车可以调整轮距的四轮独立转向系统,依次从独立转向系统执行机构的设计,转向液压系统的设计,转向液压系统控制方案的确定以及转向台架试验等方面展开论述,主要完成的工作有:首先针对河南地区玉米和烟草种植模式对作业车的整机方案进行了设计,作业车主要由车架、独立转向系统、行走系统、喷药等配套机具组成,可以根据两种植物特点顺利进入相应地块进行作业。重点论述了四轮独立转向结构的设计,独立转向执行机构采用六连杆结构,可以配合车辆的变距,整车实现的变距范围为1.7~2.1m,同时能实现前轮转向,四轮转向,斜形偏转转向等不同转向模式。对设计的独立转向机构通过建立力学模型进行了力学分析和位置分析,确定了转向液压缸的输出推力的数学表达式,并以转向液压缸的输出推力最小为目标借助ADAMS软件对转向液压缸的安装位置进行了优化设计,确定了最终液压缸缸体端的较佳安装坐标位置。其次设计了作业车的转向液压工作系统,主要绘制并分析了转向液压系统的工作原理,另外对液压系统中的核心元件进行了参数计算和选型设计。同时结合作业车所要达到的转向功能,确定了通过控制液压缸位移来控制作业车转向角的基本思路,并分析了方向盘转角、液压缸位移、车轮转角三者关系,设计了比例转向液压控制方案,建立了电液比例转向系统的数学模型,并结合AMESim软件对控制方案进行了仿真分析,仿真模型结果表明了控制系统的可用性,转向液压油缸可以跟随输入信号快速响应,实现转向系统的可控性。再次设计了作业车转向的电控系统,对控制器、编码器等系统硬件进行了参数选择,根据作业车转向功能需要设计了作业车转向以及变距电气回路,结合设计的电气回路对转向控制逻辑顺序进行了分析,并给出了转向系统的部分程序和编程流程图。最后搭建了转向系统的前轮转向试验台架,通过搭建的转向台架对设计的控制方法进行了验证,试验中给定固定的模拟方向盘转向角度时,转向液压缸可以到达预期位置,最大误差可以保持在±1.2mm之内,同时液压缸在理想位置处振荡次数较少,当给定连续随机转向信号时,转向液压缸可以跟随输入信号运动,有相对较好的响应和跟随精度,虽然相比固定信号其控制精度略低,但基本达到预期转向要求。
【图文】：
图 1-1 3WPYZ-3000 机型实物图 图 1-2 3WSH-1000 机型实物图1.3.2 国外高地隙作业车研究现状国外的高地隙作业车起步较早，发展也很快，研制了很多可以用于各种高秆植物的高地隙作业车，目前正朝着智能化方向发展。以欧美等发达国家的植保机械为代表，它们集现代微电子技术、光机电一体化技术和 GPS 定位技术为一体，主要包括自走式、牵引式和悬挂式 3 种配套形式的大中型植保机，而且作业车的可靠性、安全性及方便性好，具有喷洒精度高、效率高等特点[15]。约翰迪尔 4030 系列自走式喷雾机有普遍实用性，特别地可以规模完成对玉米、甘蔗等高秆农作物的大面积、高效率的植保作业，其中的多数机型喷雾机均采用了压力与流量补偿闭心式液压系统，实现全程四轮驱动，两个并联可变排量的静液压泵，通过控制液压油量和压力来提供动力，实现四个速度段内电子静液压无级变速，而转向方式多为为液压前轮转向，其 4630 型喷雾机如图 1-3 所示[16]。
图 1-1 3WPYZ-3000 机型实物图 图 1-2 3WSH-1000 机型实物图1.3.2 国外高地隙作业车研究现状国外的高地隙作业车起步较早，发展也很快，研制了很多可以用于各种高秆植物的高地隙作业车，目前正朝着智能化方向发展。以欧美等发达国家的植保机械为代表，它们集现代微电子技术、光机电一体化技术和 GPS 定位技术为一体，主要包括自走式、牵引式和悬挂式 3 种配套形式的大中型植保机，而且作业车的可靠性、安全性及方便性好，具有喷洒精度高、效率高等特点[15]。约翰迪尔 4030 系列自走式喷雾机有普遍实用性，特别地可以规模完成对玉米、甘蔗等高秆农作物的大面积、高效率的植保作业，其中的多数机型喷雾机均采用了压力与流量补偿闭心式液压系统，实现全程四轮驱动，两个并联可变排量的静液压泵，通过控制液压油量和压力来提供动力，实现四个速度段内电子静液压无级变速，而转向方式多为为液压前轮转向，其 4630 型喷雾机如图 1-3 所示[16]。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S220.2
【图文】：
图 1-1 3WPYZ-3000 机型实物图 图 1-2 3WSH-1000 机型实物图1.3.2 国外高地隙作业车研究现状国外的高地隙作业车起步较早，发展也很快，研制了很多可以用于各种高秆植物的高地隙作业车，目前正朝着智能化方向发展。以欧美等发达国家的植保机械为代表，它们集现代微电子技术、光机电一体化技术和 GPS 定位技术为一体，主要包括自走式、牵引式和悬挂式 3 种配套形式的大中型植保机，而且作业车的可靠性、安全性及方便性好，具有喷洒精度高、效率高等特点[15]。约翰迪尔 4030 系列自走式喷雾机有普遍实用性，特别地可以规模完成对玉米、甘蔗等高秆农作物的大面积、高效率的植保作业，其中的多数机型喷雾机均采用了压力与流量补偿闭心式液压系统，实现全程四轮驱动，两个并联可变排量的静液压泵，通过控制液压油量和压力来提供动力，实现四个速度段内电子静液压无级变速，而转向方式多为为液压前轮转向，其 4630 型喷雾机如图 1-3 所示[16]。
图 1-1 3WPYZ-3000 机型实物图 图 1-2 3WSH-1000 机型实物图1.3.2 国外高地隙作业车研究现状国外的高地隙作业车起步较早，发展也很快，研制了很多可以用于各种高秆植物的高地隙作业车，目前正朝着智能化方向发展。以欧美等发达国家的植保机械为代表，它们集现代微电子技术、光机电一体化技术和 GPS 定位技术为一体，主要包括自走式、牵引式和悬挂式 3 种配套形式的大中型植保机，而且作业车的可靠性、安全性及方便性好，具有喷洒精度高、效率高等特点[15]。约翰迪尔 4030 系列自走式喷雾机有普遍实用性，特别地可以规模完成对玉米、甘蔗等高秆农作物的大面积、高效率的植保作业，其中的多数机型喷雾机均采用了压力与流量补偿闭心式液压系统，实现全程四轮驱动，两个并联可变排量的静液压泵，通过控制液压油量和压力来提供动力，实现四个速度段内电子静液压无级变速，而转向方式多为为液压前轮转向，其 4630 型喷雾机如图 1-3 所示[16]。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S220.2
【参考文献】
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1 翟成s，
本文编号：2709984
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