论文部分内容阅读
基于未来水稻联合收获机的智能化发展要求,本文设计了一种适用于中小型水稻联合收获机的双电机驱动履带式底盘,主要研究内容如下:(1)履带式底盘机动性能分析。首先,分析了履带式底盘的直线行驶原理,计算了其理论速度、实际速度与各参数的关系;其次,计算了不同转向情况下转向半径与各参数之间的关系,分析了履带式底盘旋转中心落在履带内侧与外侧两种情况下履带式底盘驱动力与各个参数之间的关系;最后,分析了履带式水稻联合收获机底盘的通过性能与失效情况。(2)底盘总体结构设计。结合水稻收获时田间的作业条件以及作业环境,以Solidworks、CAD等软件为工具,对水稻收获机双电机履带式底盘行走系、动力系以及传动系进行了设计,并对样机进行了加工试制。(3)底盘控制系统与功率测量系统设计。针对该底盘,设计了电机远程控制系统与功率测量系统。其中电机控制系统的设计包括电机驱动电路的硬件设计,远程控制系统中信号发射部分与信号接收部分的软、硬件设计,理论最大遥控距离1000m。功率测量系统的设计包括电流测量电路硬件设计、测压电路硬件设计以及功率测量系统的软件设计。(4)底盘单侧履带驱动功率仿真试验。基于直流无刷电机的驱动原理,在MATLAB/SIMULINK软件中建立了直流无刷电机驱动系统的模型,基于第二章对履带式底盘机动性能的理论分析建立了数学模型,对双电机水稻联合收获机履带式底盘单侧履带在不同行走速度(0.6m/s,0.8m/s,1.0m/s,整机质量600kg)、不同质量(680kg,760kg,840kg,920kg,1000kg,整机行走速度0.6m/s)以及原地转向(整机质量600kg,行走速度0.6m/s)情况下的平均驱动功率进行仿真试验,仿真试验结果说明:电机转速越低,负载越大,电机输出扭矩波动越大。(5)底盘水泥路面试验与田间试验。选择在水泥路面进行了双电机水稻联合收获机履带式底盘行驶速度-PWM占空比对应试验、偏驶率试验、同时在水泥路面与田间土壤上进行了相同影响因素试验,试验测试了以不同行走速度(0.6m/s,0.8m/s,1.0m/s,整机质量600kg)、不同质量(680kg,760kg,840kg,920kg,1000kg,整机行走速度0.6m/s)以及原地差速转向(整机质量600kg,行走速度0.6m/s)情况下的平均驱动功率,结果表明:1)水泥路面上PWM方波占空比70%、80%、90%分别对应的行走速度为0.644m/s、0.836m/s、1.050m/s;2)水泥路面的直行偏驶率为2.7%,满足国家标准≤6%的要求;3)分别在平坦水泥路面上与土壤坚实度1331kPa、平均含水率17.85%的田间土壤上进行了试验,测试了不同速度、不同质量下直行电机驱动功率与原地差速转向电机驱动功率,单因素试验结果表明:速度对电机驱动功率影响极显著;质量对电机驱动功率影响显著;水泥路面、田间、仿真试验三试验结果对比表明:水泥路面、田间、仿真转向载荷比分别为2.14、2.26、2.56;水泥路面与田间直行驱动功率比值随速度增加从0.74降低至0.58;水泥路面与田间直行驱动功率比值随整机质量增加一直保持在0.68左右。