土槽試驗(yàn)臺(tái)車(chē)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究.pdf

1、新型農(nóng)業(yè)機(jī)械在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，受農(nóng)田環(huán)境的不可控、驅(qū)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)以及農(nóng)時(shí)天氣等試驗(yàn)條件限制，發(fā)展相對(duì)緩慢。在車(chē)輛地面系統(tǒng)力學(xué)的研究中，拖拉機(jī)的振動(dòng)以及土壤參數(shù)的不確定性也制約著該學(xué)科發(fā)展。
　　故本文在了解國(guó)內(nèi)外土槽試驗(yàn)臺(tái)車(chē)系統(tǒng)的歷史發(fā)展與研究現(xiàn)狀后，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件和資源，設(shè)計(jì)了一臺(tái)操作性較好、精確度較高的土槽試驗(yàn)臺(tái)車(chē)系統(tǒng)。
　　該土槽試驗(yàn)臺(tái)車(chē)系統(tǒng)集機(jī)械、液壓、PLC控制技術(shù)、LabVIEW虛擬儀器技術(shù)于一體，模擬中小

2、型拖拉機(jī)工作方式。驅(qū)動(dòng)能力大、控制準(zhǔn)確可靠、測(cè)試靈活方便，采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)連貫。系統(tǒng)可用于各類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械的樣機(jī)模擬試驗(yàn)和性能測(cè)試分析試驗(yàn)，如犁耕試驗(yàn)、旋耕試驗(yàn)等;進(jìn)行輪胎與地面耦合的相關(guān)試驗(yàn)，測(cè)試輪胎運(yùn)行過(guò)程中受力情況，胎面變形情況，驗(yàn)證輪胎理論模型等。也可在教學(xué)過(guò)程中用作為演示、示范模型。
　　臺(tái)車(chē)系統(tǒng)主要由槽體、牽引車(chē)和雙輪試驗(yàn)裝置組成。土槽體用于盛放試驗(yàn)土壤，按照實(shí)際田間土層分布，土壤厚度可達(dá)80cm。土槽同時(shí)作為牽引車(chē)運(yùn)行軌道，

3、牽引車(chē)在楷體的軌道上運(yùn)行，具有加速階段、有效階段和減速階段。牽引車(chē)速度范圍為0-10m/s，牽引功率22kW，動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速為0-1000r/min，輸出功率7.5kW。前后工作裝置分別可提供10kN的加載力，用于提升或下降工作裝置。雙輪試驗(yàn)系統(tǒng)用于模擬不同工況下輪胎的運(yùn)行情況，可控制胎壓、滑轉(zhuǎn)率、車(chē)速、垂直載荷等因素進(jìn)行試驗(yàn)，分析輪胎受力、驗(yàn)證理論模型。
　　本文對(duì)這這三個(gè)主體部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　首先，基于農(nóng)機(jī)系實(shí)驗(yàn)室

4、條件設(shè)計(jì)土槽體方案，包括給排水方案、軌道放置和土層布置。
　　其次，設(shè)計(jì)試驗(yàn)牽引車(chē)的總體方案。使用三維建模軟件SolidWorks建立試驗(yàn)臺(tái)車(chē)系統(tǒng)的整車(chē)結(jié)構(gòu)和零部件圖。設(shè)計(jì)機(jī)械部分，對(duì)車(chē)架進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真;設(shè)計(jì)并校核帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的;重點(diǎn)設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸、動(dòng)力輸出軸的結(jié)構(gòu)，使用Ansys進(jìn)行靜力結(jié)構(gòu)分析;選型軸承、鍵、聯(lián)軸器等零部件。計(jì)算液壓站主要參數(shù)，繪制液壓油路原理圖。最后利用二維設(shè)計(jì)軟件導(dǎo)出加工圖紙。
　　再次，確定

5、電氣控制部分功能以及測(cè)試系統(tǒng)的功能模塊，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)流程，選型控制系統(tǒng)硬件，分配輸入輸出端口以及設(shè)計(jì)外圍電路，利用SIMTAIC編程軟件STEP7編寫(xiě)控制梯形圖，以及設(shè)計(jì)人機(jī)交互控制界面。對(duì)測(cè)試系統(tǒng)硬件進(jìn)行選型，分析測(cè)試原理，重點(diǎn)對(duì)輪胎以及犁體六分力測(cè)力機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，使用NI系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和測(cè)試界面。
　　最后，對(duì)雙輪試驗(yàn)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核，傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與仿真以及其他零部件的選型等。對(duì)試驗(yàn)裝