前桥摆转转向式四驱底盘结构形状指数的优化

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1、2015年6月农机化研究第6期前桥摆转转向式四驱底盘结构形状指数的优化1，2111吕莹，符耀明，吴潇，李志伟(1．华南农业大学工程学院，广州510642;2．罗定职业技术学院机电工程系，广东云浮527200)摘要:前桥摆转转向式四驱底盘可直接转入下一畦作业，提高了小地块工作行程率，在地头宽度小于等于1个作业宽度时，更有利于机耕过程中的转向操作。为此，通过ADAMS软件仿真，以最小地头宽度为目标对底盘结构参数进行了优化。仿真结果表明，底盘在作业过程中从一畦进入地头直接转入相邻的下一畦时，后内侧轮基本上不吃入上一畦，最小

2、地头宽度与长宽比成反比。在底盘转向时行走轮不干涉后悬挂农具的前提下，底盘最小的理论长宽比应为0．5:1。但由于底盘长宽比受行走轮直径、轮宽及重心的影响，底盘的合理长宽比值范围需趋近于理论长宽比。当机具作业宽幅大于等于机具轮宽时，可直接做倒U形转向;否则采用“4”和歪梨形组合掉头转向，实现地头宽度等于1个作业幅宽的转向。关键词:四轮底盘;前桥摆转式;形状指数;地头宽度中图分类号:S219．032文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0033－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2

3、015.06.007心继续以一定的速度进行圆周运动，两后轮随动;当0引言前桥外侧轮转过180°时，两前轮达到一水平线，两前底盘结构形状指数在直接转入下一畦作业时对轮同时向前运动，即转向结束;车子继续往前走，进入地头宽度大小有重要影响，合适的底盘结构形状指数下一畦继续作业，从而实现倒U型转弯;前桥在地头可达到更小的地头宽度。前桥摆转转向式底盘的工转向结束后，后桥的位置影响底盘在转向过程时的最作行程率与偏转式底盘相比较，表明前桥摆转转向底小地头宽度大小。［1－3］盘更能提高小地块工作行程率。水田作业时地头宽度对耕作有效覆

4、盖率有重要的影响。前桥摆转转向式底盘的高度主要与底盘重心位置有关，在产品设［4－5］计中，需进行其各部件摆放位置的优化。本文仅讨论底盘结构形状指数中长宽比，以实现地头宽度小为目的，研究底盘形状指数中长宽比对地头宽度的影响，并通过ADAMS软件模拟底盘转向过程中行走轮的轨迹，得出合理的结构形状指数。1前桥摆转式底盘长宽比对底盘轨迹的影响图1倒U形转弯轨迹简图Fig．1InvertedU－shapetrajectorydiagram1．1前桥摆转式转向水田四轮行走底盘转弯原理前桥摆转式转向水田四轮行走底盘的结构原理及倒U

5、形转弯的分析如图1和图2所示。前桥和车架之间通过一根铰接转轴连接，前桥可与车架在铰接处做相对旋转运动，后桥和车身支架固定。在大角度转向时，前桥内侧轮停转，前桥外侧轮以停转轮为圆收稿日期:2014－05－14基金项目:国家“863计划”项目(2013AA103440－3)作者简介:吕莹(1982－)，女(满族)，辽宁本溪人，讲师，硕士，(E－mail)lvying1108@163．com。通讯作者:李志伟(1961－)，男，广东鹤山人，教授，博士，(E－mail)图2底盘结构简图zhiweili@scau．edu．cn

6、。Fig．2Structureprincipleofchassis·33·2015年6月农机化研究第6期1．2底盘转向过程中各行走轮的坐标值计算x5=bcos(pi－a)前桥摆转转向的结构简图如图3所示。为了简y5=bsin(pi－a)化底盘在转向过程中的结构，将底盘的四边形结构简x=［－(2cosa+2l2cosa+2l2槡1+l2+l2sina+6化为直角三角形，让三角形的一个顶点随着关系方程22sina］/槡1+l－l按照半圆形的轨迹变化，三角形的另外两个坐标点随222422之变化。首先，为简化数学模型，根据前

7、桥摆转式底－2cosal槡1+l+l+l－sinal槡1+ly6=42盘结构在转向过程中的变化，建立每个行走轮的几何槡l(1+l)关系，设定x1、y1为右前轮坐标值，x2、y2为右后轮坐标式中l—长宽比(轮距与轴距)的比值;值，x3、y3为后桥中点坐标，x4、y4为铰接点坐标，x5、y5b—假设为1;为左前轮坐标值，x6、y6为左后轮坐标值。将原来的四a—前桥偏转角度。边形简化为三角形，并根据三角形角与角、边与边之在底盘做右转弯时，右后轮的轨迹点对底盘的地间的约束条件，建立数学模型，通过MATLAB进行求头宽度影响较

8、大，通过对右后轮位置的分析，可得出［6－8］解，同时，根据约束条件选取计算的结果。底盘结构形状指数与地头宽度的关系。地头宽度的22大小为B+槡x2+y2。从对x2、y2坐标值的分析中可得出，影响x2、y2坐标值的关键参数是底盘行走指数中长宽比，即长宽比(轴距与轮距)比值是否为l，对底盘转向时所需要的地头宽度有着直接影响。当l≤1时，底盘的地头宽