温室用植保机械履带式底盘主要机构设计与研究

发布时间：2020-11-16 09:02

　　 随着设施农业经济的快速建设发展,使得我国农业经济产业结构发展趋势更加精细、高效化,设施农业是继农业机械化生产变革之后的再一次大升级,给传统植保机械带来了更多挑战。移动机械底盘是植保机械的核心部件,其结构决定了整个系统的机动性和平稳性,同时影响系统能否在特定的空间内顺利完成植保任务。基于对履带底盘的设计理论基础学习,本文设计出微型交叉式独立悬挂移动履带底盘系统,并借助Matlab和新一代Recurdyn多体动力学仿真软件,对本文设计的温室用履带底盘的虚拟样机进行了全面的动力学与运动学仿真分析,并运用Recurdyn软件对悬挂总成主要参数进行设计优化。首先,本文基于对温室工况充分调研的条件下,对底盘整体布局、履带系统、轮系统和悬挂总成进行了设计,确定了底盘主要参数,计算分析了悬挂的安装角与动行程之间的数学关系,为履带底盘的动力学深入研究提供了基础理论。同时,对底盘的转转弯性能进行了详细的分析计算,理论上保证了整个底盘模型的转向性能。本文基于Matlab软件对温室三维随机路面进行建模,并运用Matlab/simulink模块仿真路面谱函数,从而验证路面模型;基于底盘机构特点,对温室底盘模型进行合理的简化,得到底盘近似动力学数学模型,并利用Matlab对数学模型进行了动力学仿真,获得底盘垂向加速度的初始仿真值,为后期优化提供理论基础,同时验证了简化模型的合理性。根据设计要求,对建立好的几何模型添加各部件约束、驱动关系,在模型调试后进行实验仿真,并细化得到整个底盘物理模型,进而对底盘牵引性能、转向性能和稳定性进行仿真分析,获得了驱动轮驱动力矩、底盘质心垂向位移和转弯半径等重要仿真数据,验证了理论设计,为样机试制提供了理论基础。同时,基于Recurdyn多体动力学仿真技术,利用DOE模块的元模型优化算法,对悬挂系统主要参数进行设计优化,获得更优减振效果。综上所述,本文基于温室特殊工况环境,设计出履带移动底盘主要机构,经仿真软件验证,满足了底盘的动力性能、运动性能的设计要求,同时对交叉式独立悬挂总成进行了数学模型的建立和主要参数设计优化,为后续的样机试制提供了充分的理论准备。
【学位单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S49
【部分图文】：

套产品存在严重浪费农药、水资源，目前温室施药、灌溉等完全靠人工，劳动强度大且效??率低，底盘大多粗略地模仿国外的机型，并且存在底盘装置振动、噪声大、机动性差等问??题，传统温室植保机械如图１－１所示。随着喷雾技术和路径识别技术的发展，与之相关的??喷杆、喷头和底盘导航的研宄较多，与之配套的通用搭载底盘却相对落后，不能达到精准??对靶喷雾和精确导航的要求。％国外研究表明，底盘振动是造成喷药均匀性的重要因素，??并且不均匀性影响程度很大，雾滴量在０％—８００％，当喷杆振幅达到３００ｍｍ时，雾滴量会超??出额定２倍。目前温室搭载底盘不仅不能满足农户的要求，也不能满足温室特殊作业环境??植保机械的作业要求，阻碍了农作物实现全程机械与自动化的发展进程，迫切需要研发出??稳定性好、机动性能强的移动搭载底盘。［７＜???图ｉ－ｉ传统温室植保机械底盘??

摇杆悬吊式悬架是一个无弹性元件的悬挂系统，由四组转向节两两并排对称分布底盘??两侧，一个主摇杆臂和一个从摇杆臂连接每个转向副，车体由差速齿轮连接于行驶系统，??车体的振动就转化为两副转向节的俯仰，结构如图１－５所示。??２００３美国宇航局（ＮＡＳＡ）发射的火星探测器的搭载系统利用六轮摇杆悬吊式悬架底??盘，该底盘就采用六轮独立驱动，前后四轮独立转向，增加了系统的越障和减振性能，减??小了底盘的空间布局，使得搭载系统处于一个平稳的平台，增强了底盘机动性能，如图所??二?［１１－１２］??７Ｊｎ〇??图丨－４六轮摇杆结构图?图１－５?ＭＥＲ月球车??１．２．３履带式移动底盘??履带式移动底盘具有其它类型移动底盘无法逾越的优点，由于其接地面积大，接地压??比小，越障能力强，具有良好的稳定性。传统履带底盘结构由四轮一带组成，驱动轮与履??带啮合，在驱动轮转矩的作用下驱动轮不断的把履带卷起，由地面对接地履带的作用力推??动底盘向前行驶％。??幽．??图１－６?Ｐａｃｋｂｏｔ履带底盘?图１－７变形履带底盘??国外对履带式移动底盘开始进行开发研究可以追溯到２０世纪末，经过多年的研究，??取得了很好的研究成果。比较著名的为美国的Ｐａｃｋｂｏｔ机器人底盘如１－６图所示，该底盘??采用了双节履带

摇杆悬吊式悬架是一个无弹性元件的悬挂系统，由四组转向节两两并排对称分布底盘??两侧，一个主摇杆臂和一个从摇杆臂连接每个转向副，车体由差速齿轮连接于行驶系统，??车体的振动就转化为两副转向节的俯仰，结构如图１－５所示。??２００３美国宇航局（ＮＡＳＡ）发射的火星探测器的搭载系统利用六轮摇杆悬吊式悬架底??盘，该底盘就采用六轮独立驱动，前后四轮独立转向，增加了系统的越障和减振性能，减??小了底盘的空间布局，使得搭载系统处于一个平稳的平台，增强了底盘机动性能，如图所??二?［１１－１２］??７Ｊｎ〇??图丨－４六轮摇杆结构图?图１－５?ＭＥＲ月球车??１．２．３履带式移动底盘??履带式移动底盘具有其它类型移动底盘无法逾越的优点，由于其接地面积大，接地压??比小，越障能力强，具有良好的稳定性。传统履带底盘结构由四轮一带组成，驱动轮与履??带啮合，在驱动轮转矩的作用下驱动轮不断的把履带卷起，由地面对接地履带的作用力推??动底盘向前行驶％。??幽．??图１－６?Ｐａｃｋｂｏｔ履带底盘?图１－７变形履带底盘??国外对履带式移动底盘开始进行开发研究可以追溯到２０世纪末，经过多年的研究，??取得了很好的研究成果。比较著名的为美国的Ｐａｃｋｂｏｔ机器人底盘如１－６图所示，该底盘??采用了双节履带
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1 王丽莉;王克成;;橡胶履带芯金粘合工艺及其脱胶分析[J];橡胶科技;2015年05期

2 王红岩;王钦龙;芮强;盖江涛;周广明;万丽;张芳;;高速履带车辆转向过程分析与试验验证[J];机械工程学报;2014年16期

3 丁素明;傅锡敏;薛新宇;周良富;吕晓兰;;低矮型自走式果园喷雾机动力底盘设计[J];农业机械学报;2013年S1期

4 李乾杰;;美国、日本农业机械发展的经验[J];世界农业;2013年04期

5 吴会超;邬平波;曾京;吴娜;单永林;;车下设备对车体振动的影响[J];交通运输工程学报;2012年05期

6 孙振杰;刘俊峰;李彩风;李建平;;微型农用履带式行走装置的设计方法[J];农机化研究;2011年10期

7 熊波;;美国农业机械化发展概况[J];当代农机;2010年06期

8 周君;王殿龙;徐伟;徐金帅;;履带车辆硬地面转向阻力矩算法的研究[J];起重运输机械;2010年05期

9 王军锋;唐宏;;伺服电机选型的原则和注意事项[J];装备制造技术;2009年11期

10 郑文钟;应霞芳;;我国植保机械和施药技术的现状、问题及对策[J];农机化研究;2008年05期

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3 郭兵;拖拉机电控液压悬挂系统力位综合控制技术研究[D];南京农业大学;2013年

4 牟汉宗;小型田间作业机械的设计[D];山东农业大学;2011年

5 盛建清;多履带行走装置传动系统优化技术应用研究[D];吉林大学;2011年

6 黑沫;可变形履带机器人设计与运动分析[D];国防科学技术大学;2010年

7 巩青松;履带式工作车辆设计及分析的关键技术研究[D];扬州大学;2008年

8 董新建;履带车辆行动部分动力学分析与仿真[D];湖南大学;2007年

9 韩钢强;高速挖掘装载机油气悬挂系统性能仿真研究[D];吉林大学;2006年

本文编号：2885908