發(fā)布時(shí)間：2017-12-20 14:28

  本文關(guān)鍵詞：農(nóng)用全方位移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)與動(dòng)態(tài)仿真分析　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：由于農(nóng)田環(huán)境的特殊性,農(nóng)業(yè)移動(dòng)作業(yè)裝備的活動(dòng)受到限制。一般農(nóng)用輪式移動(dòng)平臺(tái)操作空間大、難以適應(yīng)復(fù)雜的農(nóng)田作業(yè)環(huán)境,因此,研究適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化地形的農(nóng)用全方位移動(dòng)平臺(tái)具有重要的意義。本文采用四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向獨(dú)立驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一種農(nóng)用全方位移動(dòng)平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為全方位移動(dòng)平臺(tái)),主要對(duì)全方位移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)方案、運(yùn)動(dòng)特性以及運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.全方位移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)分析,提出適合農(nóng)田環(huán)境的主動(dòng)萬(wàn)向輪式結(jié)構(gòu)方案。為簡(jiǎn)化全方位移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)選用輪轂電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。采用主動(dòng)萬(wàn)向輪式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和平行四桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。根據(jù)調(diào)節(jié)高度要求確定了四桿機(jī)構(gòu)的擺桿長(zhǎng)度d=400 mm和連桿長(zhǎng)度c=240 mm。通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的受力分析得出電機(jī)驅(qū)動(dòng)桿最佳安裝點(diǎn),即機(jī)架上電機(jī)安裝點(diǎn)到上固定點(diǎn)距離a=180 mm和擺桿上電機(jī)安裝點(diǎn)到上固定點(diǎn)距離b=320 mm;2.全方位移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。分析了全方位移動(dòng)平臺(tái)在不同運(yùn)動(dòng)方式(轉(zhuǎn)向方式、原地回轉(zhuǎn)、斜行)下各輪轉(zhuǎn)角之間以及各輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。采用兩輪驅(qū)動(dòng)與四輪驅(qū)動(dòng)對(duì)移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行斜坡運(yùn)動(dòng)分析。結(jié)果表明:移動(dòng)平臺(tái)采用四輪驅(qū)動(dòng)比兩輪驅(qū)動(dòng)具有更大的爬坡角度。采用前輪驅(qū)動(dòng)與后輪驅(qū)動(dòng)對(duì)移動(dòng)平臺(tái)的越障能力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,結(jié)論得出,從動(dòng)輪可以通過(guò)增大質(zhì)心到前輪距離與輪距間的比值a L、附著系數(shù)?值來(lái)提高移動(dòng)平臺(tái)的越障能力;3.試驗(yàn)設(shè)備性能測(cè)試。為考察輪轂電機(jī)和控制器的特性,對(duì)輪轂電機(jī)和控制器進(jìn)行性能檢測(cè)。通過(guò)擬合得到的輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速和電壓的線(xiàn)性關(guān)系可以看出,輪轂電機(jī)具有一個(gè)啟動(dòng)電壓;同一輪轂電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速是不相同的。通過(guò)控制器空載線(xiàn)電壓和帶載線(xiàn)電壓時(shí)的波形圖可以看出,控制器工作狀態(tài)正常;4.全方位移動(dòng)平臺(tái)參數(shù)化分析。利用ADAMS軟件建立全方位移動(dòng)平臺(tái)虛擬樣機(jī)。以不同軸距,不同輪距和不同質(zhì)心高度為因素,以橫擺角速度最小值為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化分析得出最佳參數(shù),即軸距1550 mm、輪距1130 mm和質(zhì)心高度550 mm;5.全方位移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)仿真。利用ADAMS軟件對(duì)移動(dòng)平臺(tái)在5km/h與80km/h情況下的轉(zhuǎn)向過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。結(jié)果表明:在低速情況下,當(dāng)采用前后輪反向偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向方式時(shí)移動(dòng)平臺(tái)具有良好的靈活性;在高速情況下,當(dāng)采用前后輪同向偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向方式時(shí)移動(dòng)平臺(tái)具有良好的穩(wěn)定性。對(duì)移動(dòng)平臺(tái)在不同驅(qū)動(dòng)方式下的原地回轉(zhuǎn)過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。結(jié)果表明:當(dāng)采用四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)移動(dòng)平臺(tái)的回轉(zhuǎn)半徑接近于0 m,效果最理想。對(duì)移動(dòng)平臺(tái)在不同驅(qū)動(dòng)方式下的爬坡過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。結(jié)果表明:當(dāng)采用兩輪驅(qū)動(dòng)時(shí),移動(dòng)平臺(tái)可通過(guò)27?斜坡;當(dāng)采用四輪驅(qū)動(dòng)時(shí),其可通過(guò)30?斜坡。另外,對(duì)移動(dòng)平臺(tái)的越障能力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。結(jié)果表明:移動(dòng)平臺(tái)可以順利地通過(guò)0.2 m×0.2 m的凸臺(tái)和壕溝。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：S22

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本文編號(hào)：1312433