电驱式半喂入水稻联合收割机底盘及电气系统设计研究

摘要

水稻是我国南方最主要的粮食产物，其收获情况影响重大。我国水稻收获的机械化程度不高，尤其在西南地区，受限于多丘陵多山区的地形特征，使得在我国北方平坦地区使用的大中型收割机在西南地区不适用，而现有微小型机的地形适用性也不强。针对西南地区的丘陵山区等特殊地形，本课题在市场上常见水稻联合收割机的结构特点的基础之上，提出了一种轮距可调的半喂入水稻联合收割机驱动底盘的方案，以解决水稻联合收割机在西南地区行走不便的问题；同时，为提高能耗利用率和便于操作机器，引入电路系统，研究设计整机的电路控制系统。主要研究内容及结果包括：
　　1.在充分研究具有山地行走能力的各种车型的基础上,结合市场调查与分析,提出了一种轮距可调的小型水稻联合收割机底盘方案。该方案解决了现有机型不能通过山地丘陵狭窄地段以及田间地头的问题，创新地解决了现有收割机在山地丘陵地区田间地头的转运问题；
　　2、基于轮距可调的总体方案，提出了利用斜向滑轨和转动丝杆的宽度调节方式，以及共用割台提升电动推杆和接粮支架实现整车高度提升的方式。该结构简单、可靠，由于采用了一件多用的设计理念，有效地减少了重复构建，降低了整车质量；
　　3、由于整车轻质量的设计目标，底盘框架面临刚度、强度以及共振的威胁。在应用 SolidWorks软件进行底盘三维造型和整机虚拟装配的基础上，研究了本机在转运、工作过程中的各种工况，确定了边界条件，并运用ANSYS Workbench软件对设计的底盘进行了静动态特性分析，通过分析获得了有益的结论；
　　4、为减少传动系统的复杂程度及便于调速和操纵，本设计提出了机电混合驱动的设计方案，其中底盘行走采用了电驱方式。设计了几种控制线路并在样机中实验，从实验中获得了一种最佳控制方案；
　　本课题提出的可调轮距电驱式底盘系统，不仅解决了现有水稻联合收割机在田间地头转运问题，也解决了变速传动系统因复杂而导致制造成本高从而重量大的问题，是这两项技术在小型山地水稻联合收割机中的一次有益尝试。
　　在课题的研究过程中，充分地运用了虚拟设计、有限元分析等现代设计方法，并结合样机实验验证，有效地解决了设计仅停留在图纸阶段的问题，使设计与验证有机结合，为山地小型水稻联合收割机的设计向使用化迈进了一步。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及来源

1.2 课题研究目的和意义

1.3 国内外水稻联合收割机的现状及发展趋势

1.4 课题主要研究内容及创新点

1.5 本章小结

第二章 电驱式半喂入水稻联合收割机驱动底盘设计

2.1 底盘方案设计

2.2 底盘结构设计

2.3底盘的设计计算

2.4 本章小结

第三章 驱动底盘的静动态特性分析

3.1评价准则的确定

3.2 分析软件选择

3.3 驱动底盘静强度分析

3.4 模态分析

3.5 底盘静动态分析结果

3.6 本章小结

第四章 电路控制系统的设计

4.1控制电路示意图

4.2主要电器件的选型

4.3 蓄电池智能管理系统

4.4 主要功能电路设计

4.5 电路控制系统电路图

4.6 本章小结

第五章 整机的虚拟装配及实验

5.1三维绘图软件的选择

5.2 整机的虚拟装配

5.3 整机的干涉检查

5.4 收割机的制造和实验

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录：硕士学位期间发表论文