一种适应于丘陵果园的运输车研制与试验研究

摘要

丘陵地区农作物的种植模式与北方平原地区大有不同，尤其是丘陵果园地带，由于丘陵山地的地形高低起伏，农作物种植相对较紧密，导致普通作业机具和运输车难以进入，则人力成为主要的作业方式，所以如何设计一种具有较大功率、稳定性高、小型化的运输车成为主要的难题。目前关于丘陵果园运输车的研究并不多，本文提出一种发动机偏置式丘陵果园运输车，可以满足上述要求。 本研究的技术路线从丘陵山地果园的运输现状以及存在的问题出发，提出丘陵果园运输车需要克服的技术问题，结合这些技术问题对整机的目标参数、整机布局、动力系统、传动系统、行走系统进行设计。结合Recurdyn多体动力学软件对整机行驶稳定性进行了分析，对样机的综合性能进行了试验验证。 主要研究结果如下: 1.对丘陵山地果园进行园艺参数的测量，得到果树行距为6m左右、株距为2m左右、最大坡角为12°、树高为3m左右，这导致大型的运输车无法在此工作，所以需要将传统的大型运输车小型化。考虑到大功率发动机的尺寸，将发动机偏右前方放置、传动系统偏中前方放置，这种发动机偏置式的特殊布局能够满足小型履带式运输车在丘陵密集型果园正常工作。 2.经过了特殊布局的样机其重心会存在较大的偏移，采用国家标准测量重心方法后发现重心偏向右前方，重心偏移量如下:整机纵向偏移量y=36.2cm，横向偏移量x=9.6cm，重心高度h=47.6cm。由于整机作为运输机，其可搭载相关机具，通过理论研究重心调中规律后调整作业机具的放置位置即可较大程度上实现重心的调中，发现搭载升降机后的整机重心偏移量如下:整机纵向偏移量△y=34.0cm，横向偏移量△x=9.1cm，重心高度h=30.1cm，相比空载时重心偏移量明显减少，重心高度也明显降低。 3.通过Recurdyn仿真分析和倾翻试验来分析样机的稳定性能。仿真分析得出以下结果:整机在直线行驶过程中左侧履带比右侧履带受到地面反作用合力大;整机在20°的上坡阶段能稳定行驶;在20°下坡阶段整机的行驶存在倾翻角36°的瞬态峰值;在20°的坡上横向行驶能保持稳定行驶。在测量样机的静态倾翻角后得出样机纵向极限倾翻角为25.3°、横向极限倾翻角超过30°。 4、在对样机的综合性能进行了试验验证后得出以下几点结论。第一，测量样机空载即不搭载货物或者相关农机具时，其直线行驶稳定性时发现样机往右侧偏移，直线行驶35m的偏移量为2.83m，不满足丘陵果园跑偏度要求，在搭载升降机后重心更趋向于样机中心，此时直线行驶35m的偏移量为1.1m，其直线行驶偏移量明显减少并达到作业要求;第二，样机在含水率24.79％的土壤上行驶其滑转率为1.55％，满足履带行走系最佳滑转率1％左右的标准;第三，样机左转向水平最小转向半径为105.4cm，右转向水平最小转向半径为102.5m，样机水平最小工作半径为2.01m，符合整机目标设计参数;第四，样机在15°坡地上进行完全转向时其转向轨迹为椭圆，其左转向最小转向轨迹为长轴长384.2cm、短轴长302.7cm，右转向最小转向轨迹为长轴长380.2cm、短轴长299.0cm。第五，样机进行了丘陵果园实地试验，其中包括土壤绝对含水率测定、样机坡地作业速度、样机通过性测定、样机坡地驻车试验、样机累计工作时间统计，经过果园实地试验结果可知样机的作业速度基本与设计值符合，样机在空载和装载机具两种情况下在果园中过沟能力与树间通过性均较强，在坡地上横向行驶比较稳定未出现倾翻现象，只是出现一定的侧滑现象。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景和意义

1．2丘陵运输平台的发展概况

1．2．1 丘陵轨道式运输平台的发展概况

1．2．2丘陵轮式运输平台的发展概况

1．2．3丘陵履带式运输平台的发展概况

1．3丘陵履带式运输车的研究现状

1．3．1 山地丘陵运输车的稳定性和通过性研究

1．3．2 山地丘陵运输车功能拓展研究

1．4研究内容与方法

1．4．1主要研究内容

1．4．2技术路线

第二章整机参数设计与样机制作

2．1整机工作环境参数测量

2．1．1测定果树冠幅与行株距

2．1．2山地上坡角测定

2．1．3 山地最大坡度角测定

2．1．4底盘工作环境参数总结

2．2运输车目标设计参数计算

2．2．1运输车的设计要求

2．2．2运输车的结构总成和相关技术参数拟定

2．3整机关键部件设计与选型

2．3．1 发动机的选型设计

2．3．2传动系统设计

2．4整机空间布局拟定

2．4．1底盘的空间布局图

2．4．2发动机与传动系的空间布置

2．4．3 驾驶室布置

2．4．4载物平台布局

2．5整机加工与制作

2．5．1 行走系统的加工与制作

2．5．2传动系统的加工与制作

2．5．3整机总成图

2．6本章小结

第三章整机重心分析与测量

3．1 整机三维重心模拟与重心理论分析

3．1．1 基于UG的三维建模与重心模拟

3．1．2整机重心数学建模

3．1．3整机重心调整技术要求

3．1．4重心调整计算

3．2整机重心的测量与调整分析

3．2．1 整机重心水平位置的测定

3．2．2整机重心高度的测定

3．2．3整机重心测量结果与调整分析

3．3 本章小结

第四章基于Recurdyn的整机稳定性分析与倾翻试验

4．1 基于Recurdyn的整机行驶稳定性能分析

4．1．1 整机及路面的参数化建模

4．1．2整机行驶稳定性能分析

4．2整机坡地静态倾翻性测量

4．2．1 测量条件

4．2．2测量原理与步骤

4．2．3测量结果与分析

4．3本章小结

第五章样机综合性能试验

5．1样机爬坡试验

5．1．1 试验目的

5．1．2试验器材

5．1．3试验原理及步骤

5．1．4试验数据与分析

5．2直线行驶性能试验

5．2．1 试验目的

5．2．2试验器材或器械

5．2．3试验原理及步骤

5．2．4测量结果与数据分析

5．3整机滑转率试验

5．3．1 试验目的

5．3．2测量仪器

5．3．3测量原理及步骤

5．3．4测量数据及分析

5．4转向性能试验

5．4．1整机水平转向性能测试

5．4．2整机坡地转向性能测试

5．5丘陵果园实地试验

5．5．1 试验目的与条件

5．5．2试验内容

5．6本章小结

第六章结论与建议

6．1结论

6．2创新点

6．3建议

参考文献

致谢