摘要
山地丘陵地形在我国陆地面积中占比为43%以上，但是适用的山地丘陵农业机械仍比较缺乏，给农业生产以及管理带来了不便。目前，山地丘陵地区动力机械存在转弯半径大、小地块掉头困难等问题，本课题设计一种基于静液压驱动（HydrostaticTransmission，简称HST）的山地丘陵履带式通用动力底盘，采用全液压驱动，通过远程遥控可以实现底盘原地转向，并且通过配套小型农机具，可以实现旋耕、播种、植保以及田间运输等功能。本文首先对国内外行走底盘在农业机械中的发展现状进行了分析，确定了研究内容和技术路线，研究工作主要有： （1）针对山地丘陵地区地形特点，确定山地丘陵履带式通用动力底盘工作原理与总体结构方案。根据底盘的工作环境和作业要求选用履带式行走机构，并对履带底盘的“四轮一带”进行了设计。通过对履带底盘的转向进行运动性能和动力性能分析，对履带底盘的驱动功率进行了计算，并对履带底盘在坡道上驻车的稳定性进行了分析研究。 （2）根据履带底盘的传动要求，完成液压系统原理的设计，然后对液压系统的主要液压元件如液压马达、液压泵等以及液压系统辅助元件如液压油箱、液压油管和散热系统等进行设计计算与选型，根据履带底盘运动控制要求，建立了遥控系统方案，实现履带底盘前进、后退、转向、田间作业的远程遥控。基于AMESim软件对液压系统进行建模和仿真，分析底盘两侧履带在不同的负载下的转速变化情况，使用SolidWorks软件的质量属性评估功能对底盘的质心位置进行评估，研究底盘在不同重心偏移下的工作特性，分析了液压系统的可行性。 （3）对山地丘陵履带式通用底盘的车架通过ANSYSworkbench软件进行了有限元分析，并对模型添加了材料属性并划分了网格，然后对履带底盘的车架施加了满载弯曲工况下的载荷，并进行了静力学分析，得到车架最大的应力为91.30MPa，最大变形量为0.54mm，履带底盘车架刚度和强度均符合静力学设计要求。然后对履带底盘车架进行模态分析，根据仿真结果，车架的固有频率避开了发动机对履带底盘车架施加的激励频率和地面对行走机械施加振动频率，因此可以避免产生共振。 （4）完成了样机的试制工作，集成小型旋耕机分别对直线行走特性、转向性能以及田间旋耕的作业情况进行了试验。试验结果表明，底盘行驶速度范围为0~3.5km/h，直线行驶跑偏度为5.14%；在水泥路面上空载单边制动转向平均半径为0.961m，原地转向平均半径为0.096m，通过试验可知，履带底盘可以实现一侧履带正转，另外一侧反转，且转向半径较小，可以实现山地丘陵地块的小半径转向；田间旋耕试验表明，旋耕耕深为0.083m，旋耕幅宽为0.92m，碎土率为92.5%，可以满足旋耕作业预期要求。
NETL