电动拖拉机电动悬挂系统的设计与性能仿真-20140201

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1、电动拖拉机电动悬挂系统的设计与性能仿真蔡高奎摘要：以某设施栽培小型纯电动拖拉机为对象，从节省能源，提高作业质量的角度出发，设计了一种全新电动悬挂系统，提出了提升速比新的表达方式，基于Adams软件建立电动悬挂系统的动力学仿真模型进行了相关仿真及性能分析以验证设计方案的可行性。关键词：拖拉机，电动悬挂，设计，性能分析ElectricsuspensionsystemdesignandperformancesimulationforanelectrictractorAbstract:Takingasmallpureelectri

2、ctractorusedforfacilitycultivationasanobject,thispaperproposesadesignofanewelectricsuspensionsystemandpresentsanewmethodtoexpressenhanceratiofromtheperspectiveofsavingenergyandimprovingthequalityofoperation.BasedonAdams，electricsuspensionsystemdynamicsimulationmod

3、elhasbeenbuilt.Also,relevantsimulationandperformanceanalyseshavebeendonetoverifythefeasibilityofthedesignscheme.Keywords:tractor,electricsuspension,design，performanceanalysis连接，提71•臂与蜗轮轴连接，位调节传感器装在提升支架上，力调节传感器装在下拉杆前端。1、n流电机；2、减速从动齿轮；3、减速主动齿轮；4、蜗杆；5、蜗轮；6、提升愕；7、提升器壳

4、体；8、提升控制器；9、控制业板；10、力调节传感器；11、位调节传感器；12、机体；13、上拉杆；14、提升杆；15、下拉杆。目前拖拉机大都采用液压悬挂系统。液压悬挂系统由液压泵、分配器、油缸、提升臂、悬挂杆件等组成。其屮液压泵、油缸、分配器结构较复杂,在工作过程中液压系统可能出现阀门卡死、安全阀失灵、泄漏等故障而使整个液压提升悬挂系统无法正常工作。液压悬挂系统的控制方式主要是机液控制方式，芄采用杆件和弹性元件，弹性元件的迟滞、机械序擦和杆件的胀缩会影响调节性能。随着拖拉机向低油耗、轻排放、智能化、密封和舒适性方向发展，

5、机液控制系统在结构布置和性能方面己不适应现代农业机械和精细农业技术的发展要求。针对现有拖拉机液压悬挂系统存在的结构复杂、故障较多、能量消耗高的缺点。本文以所研制设施栽培小型电动拖拉机为对象，从节省能源和提高作业质量出发，设计与其配套的电动提升蛣挂系统，并进行电动悬挂系统性能仿真。2电动悬挂系统的设计基于后悬挂装置的结构和性能要求，结合所研制的小型电动拖拉机的整体构造、空间布置和性能要求1281,确定图1所示的电动提升悬挂系统方案。系统由直流电机、齿轮减速、蜗轮蜗杆减速机构、提升臂、提升器壳体、提升控制器、控制面板、力、位调

6、节传感器等构成。提升控制器安装在仪表台下，通过电缆分别与控制面板，力、位调节传感器、直流电机连接；电机安装在提升器壳体前侧，电机轴通过花键套与齿轮减速机构的主动齿轮轴图1电动提开悬挂系统设计方案Fig.IDesignschemeofelectricliftsuspensionsystem该电动提升悬挂系统的工作原理为:耕作前，用户根据土壤条件、拖拉机的实际作业工况，通过控制而板设置或修改位置、力的参数预设伉，选择一种控制方式。控制器在拖拉机作业时采集角度传感器、力传感器信号，对比悬挂控制系统中位置、力的设定参数值，通过相应

7、的控制算法计算出输出信号，控制直流电机的运转，产生的动力依次经过齿轮减速机构、蜗轮蜗杆减速机构传递给提升臂，从而驱动上拉杆、提升杆、下拉杆，调节农机具的升降，以满足耕深、牵引力等要求。当需农具悬挂在固定位置时(比如在运输时)，操作控制面板上的相应按钮发山的命令经提升控制器传递给直流电机，提升农机具至规定位罝，直流电机停止运转，利用蜗轮蜗杆自锁的特性即可使农机具悬挂在固定位置不动。为了使所设计的电动悬挂系统能与市场上现有的农具配食使用，悬挂装賈选用0类后賈式三点悬挂装置31。根据国家标准GB1593.4-2004规定的下悬挂

8、点后面610mm处的提升力以及提升行程不小于420mm，设计的电动悬挂其最大提升农具质量为230kg，提升臂的工作范围取其与水平而的夹角a在-15°~60°之间，提升农具至最高位賈所需时间t取2~4s。由图1所示的电动提升悬挂系统方案，提升电机输出转速经过齿轮减速、蜗轮蜗杆减速机构减速后，提升臂的角速度