發(fā)布時(shí)間：2020-04-13 06:26

【摘要】：丘陵山地拖拉機(jī)作為丘陵山區(qū)最為常見的農(nóng)用機(jī)械之一,在大力發(fā)展我國山區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程中的作用越來越重要。丘陵山區(qū)地形因?yàn)榫哂衅露却�、形狀不�?guī)則、機(jī)耕道狹窄等特點(diǎn),使得丘陵山地拖拉機(jī)在作業(yè)過程中存在操作難度大、作業(yè)質(zhì)量差以及容易傾翻等諸多問題,嚴(yán)重影響了操作人員的人身安全。目前丘陵山地拖拉機(jī)中僅有少數(shù)微耕機(jī)具有車身調(diào)平功能,但是在作業(yè)過程中需要消耗較多的勞動力,也存在一定的安全隱患。若能設(shè)計(jì)出適用于丘陵山地拖拉機(jī)的車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu),并將其應(yīng)用于輪式丘陵山地拖拉機(jī)以適應(yīng)丘陵山區(qū)特殊作業(yè)工況,則可以有效改善丘陵山區(qū)作業(yè)條件,對提高丘陵山地拖拉機(jī)穩(wěn)定性和駕駛舒適性具有重要意義�；诖朔N需求,本文提出并設(shè)計(jì)了一種適用于35馬力輪式拖拉機(jī)的新型車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu),并對其進(jìn)行了基于整機(jī)的運(yùn)動學(xué)以及動力學(xué)研究,主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下。(1)基于項(xiàng)目規(guī)定的總體參數(shù)以及功能要求,設(shè)計(jì)研發(fā)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)35馬力輪式丘陵山地拖拉機(jī)車身調(diào)平功能并且能夠傳遞發(fā)動機(jī)動力的新型車身調(diào)平系統(tǒng)。通過設(shè)計(jì)計(jì)算最終確定了車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案,并確定了前驅(qū)動橋調(diào)平液壓缸行程為180mm,后驅(qū)動橋調(diào)平液壓缸行程為281mm等關(guān)鍵參數(shù)。根據(jù)所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案建立了車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)的三維模型。為實(shí)現(xiàn)車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)的調(diào)平功能,設(shè)計(jì)了車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)方案。(2)根據(jù)車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)的三維模型建立其運(yùn)動學(xué)仿真模型,針對所設(shè)計(jì)的車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)仿真分析,得到了調(diào)平液壓缸缸桿等關(guān)鍵零部件在調(diào)平過程中的位移、速度、和加速度等曲線以及前驅(qū)動橋相對于車身的擺動角度隨時(shí)間變化的關(guān)鍵參數(shù),得到了前驅(qū)動橋相對于車身的擺動角度最大為5°,前驅(qū)動橋相對于后驅(qū)動橋的調(diào)平運(yùn)動滯后1.9秒。通過車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)仿真結(jié)果得到了車身自調(diào)整機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)調(diào)平功能的過程中各個(gè)工作部件的運(yùn)動軌跡,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)車身調(diào)平的功能且工作部件之間不發(fā)生干涉現(xiàn)象,為車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用提供了有效依據(jù)。(3)根據(jù)車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)的三維模型建立其動力學(xué)仿真模型,分別對其進(jìn)行了多種工況下的動力學(xué)仿真分析,得到了車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)在勻速行駛工況、路面譜工況、啟動工況、制動工況以及路面附著系數(shù)變化等工況下調(diào)平液壓缸缸桿所受軸向力最大為5607.2N,同時(shí)得到了調(diào)平液壓缸缸桿所受彎矩、扭矩隨時(shí)間的變化情況。通過動力學(xué)仿真分析得到了調(diào)平機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零部件完整的受力情況,為后續(xù)的動態(tài)有限元仿真分析提供了有效的載荷參數(shù)。(4)基于丘陵山地拖拉機(jī)整機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)并搭建了具有車身姿態(tài)自調(diào)整功能的整車模型試驗(yàn)臺。通過采用與車身姿態(tài)自調(diào)整機(jī)構(gòu)相同的仿真方法得到了模擬車體的調(diào)平液壓缸缸桿在調(diào)平過程中的位移、速度、加速度以及壓力曲線,同時(shí)通過臺架試驗(yàn)得到了模擬車體調(diào)平液壓缸缸桿在調(diào)平過程中的位移、速度、加速度以及壓力等曲線,將模擬車體運(yùn)動學(xué)以及動力學(xué)的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,平均誤差均小于11%,該結(jié)果表明采用文中的仿真方法能夠準(zhǔn)確的得到車身調(diào)平系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵部件的各項(xiàng)數(shù)據(jù),從而驗(yàn)證了運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)仿真分析的正確性。
【圖文】：

國外丘陵山地拖拉機(jī)的研究開始于 20 世紀(jì) 70 年代，已經(jīng)取得了很多成果，并且研發(fā)出各具特點(diǎn)的丘陵山地拖拉機(jī)[11-12]，并且能夠在不大于 27°的坡路上穩(wěn)定的進(jìn)行作業(yè)[13]。丘陵山地拖拉機(jī)行走系統(tǒng)多采用輪式四輪驅(qū)動、四輪轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)或履帶機(jī)構(gòu)。意大利研制出能適應(yīng)于全地形作業(yè)的多功能微型手扶拖拉機(jī)，該系列微型拖拉機(jī)具備輕巧靈活，易于操作，應(yīng)用范圍廣，成本低等特點(diǎn)，其整車結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。瑞士 Aebi 生產(chǎn)了 Terratrac 系列山地拖拉機(jī)，其整車結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。美國的 JOHNDEERE、CASE-IH 研發(fā)了山地專用谷物聯(lián)合收割機(jī)，其整車結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。奧地利 Reform 生產(chǎn)了山地多用途 Mountry 系列拖拉機(jī)[14-16]，整機(jī)結(jié)構(gòu)具有小型化、輕量化、低重心、長軸距、寬輪距等特點(diǎn)，集成有車身調(diào)平、駕駛座椅平衡調(diào)整、前后液壓懸掛裝置、液壓制動等特點(diǎn)，其整車結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示。近年來隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展和普及，國外高端丘陵山地拖拉機(jī)已逐步向智能化操縱、自主作業(yè)方向發(fā)展。

國外丘陵山地拖拉機(jī)的研究開始于 20 世紀(jì) 70 年代，已經(jīng)取得了很多成果，并且研發(fā)出各具特點(diǎn)的丘陵山地拖拉機(jī)[11-12]，并且能夠在不大于 27°的坡路上穩(wěn)定的進(jìn)行作業(yè)[13]。丘陵山地拖拉機(jī)行走系統(tǒng)多采用輪式四輪驅(qū)動、四輪轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)或履帶機(jī)構(gòu)。意大利研制出能適應(yīng)于全地形作業(yè)的多功能微型手扶拖拉機(jī)，該系列微型拖拉機(jī)具備輕巧靈活，易于操作，應(yīng)用范圍廣，成本低等特點(diǎn)，其整車結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示。瑞士 Aebi 生產(chǎn)了 Terratrac 系列山地拖拉機(jī)，其整車結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。美國的 JOHNDEERE、CASE-IH 研發(fā)了山地專用谷物聯(lián)合收割機(jī)，其整車結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。奧地利 Reform 生產(chǎn)了山地多用途 Mountry 系列拖拉機(jī)[14-16]，，整機(jī)結(jié)構(gòu)具有小型化、輕量化、低重心、長軸距、寬輪距等特點(diǎn)，集成有車身調(diào)平、駕駛座椅平衡調(diào)整、前后液壓懸掛裝置、液壓制動等特點(diǎn)，其整車結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示。近年來隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展和普及，國外高端丘陵山地拖拉機(jī)已逐步向智能化操縱、自主作業(yè)方向發(fā)展。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S219.85

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2625706