摘要
丘陵地区的农业生产作业中，不同农作物垄作行距不同，同种农作物因种植方式不同行距也不相同，当前现有的农业机械装备大多是轮距固定不可调的，传统转向结构，转弯半径大，存在垄作农艺适应差的问题。因此丘陵地区农业机械装备的发展，需要加快研发具有一定的地形适应能力、轮距可调节的农业装备。为此本文设计了一种可适宜于丘陵山区垄作农艺的变轮距机构和四轮可独立转向的跨垄作业电动移动平台；完成了其机械结构设计、结构仿真分析及控制系统的搭建。论文的主要内容包括： （1）在充分了解国内外农业电动平台的研究现状，分析丘陵地区农作物的农艺要求等基础之上；针对性地提出了跨垄作业电动移动平台的机械结构设计要求及性能指标。根据农艺的行距要求，拟定了一种适宜于电动平台的变轮机构方案，该方案机构由曲柄滑块机构演变而来。根据丘陵地区的地形地貌和农作物的地隙要求，拟定了行走机构及转向机构方案。根据变轮距机构、行走机构及转向机构的配合要求完成了机架方案的拟定。 （2）跨垄作业电动移动平台的机械结构设计，首先进行了跨垄作业电动移动平台的运动受力分析，其次进一步地对各拟定机构进行了机构自由度的计算、运动学分析及受力分析，然后完成了转向轴、键和法兰螺栓的校核计算。最后利用solid works2021完成了不同运动机构的三维建模及三维虚拟装配，得到了跨垄作业电动移动平台的虚拟样机。 （3）ADAMS view仿真分析，首先介绍了跨垄作业电动移动平台虚拟样机的前处理及后处理过程。其次进行了移动平台纵向爬坡动力学仿真，输出了整机速度及位移变化曲线及轮毂电机转矩大小变化曲线，验证了其爬坡性能，证明了移动平台的运动受力分析的可靠性。然后进行的爬坡转向动力学仿真，得到了行走机构各个构件受力变化曲线，这为行走机构各零件的强度及刚度校核提供了受力条件。最后进行的平地变轮距动力学仿真，得到了电动推杆驱动力大小变化的曲线，验证了电动推杆推力选择的正确性。 （4）利用ANSYS Workbench软件完成了对行走机构的非标零件及车架进行了静力学有限元分析，分别得到了它们的位移和应力云图，根据第四强度理论与仿真结果完成了他们的强度及刚度的校核。一般机架都需要考虑振动的问题，因此利用ANSYS Workbench软件完成了机架的模态分析，得到了其四阶振动频率及振型；证实了其不会受到运转的电机与行驶路面的干扰。 （5）介绍了控制系统的搭建。首先介绍了轮毂电机的控制搭建，其中包含轮毂电机控制方式，轮毂电机控制主程序，及轮毂电机驱动器选型等。然后介绍了转向步进电机的控制搭建。
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