國內(nèi)外丘陵底盤的研究國內(nèi)外文獻綜述1.1國內(nèi)丘陵底盤的研究現(xiàn)狀我國淺山丘陵山地農(nóng)業(yè)運輸裝備的研究起步較晚，近年來，國家在發(fā)展農(nóng)業(yè)機械上投入了大量的人力物力財力，許多企業(yè)和高校對淺山丘陵地區(qū)作業(yè)車輛底盤研發(fā)也在不斷地深入。各大高校研究院在分析國內(nèi)丘陵山區(qū)作業(yè)環(huán)境的特點后，引進歐美等發(fā)達國家相關(guān)農(nóng)業(yè)作業(yè)車輛底盤的先進技術(shù)，開發(fā)研制出適合我國作業(yè)特點及要求的行走底盤。目前，我國研究者們研究的適合我國的丘陵作業(yè)底盤主要有輪式和履帶式，兩種行走底盤適應(yīng)的工作環(huán)境以及要求不同，主要通過自主設(shè)計，降低重心以提高底盤的通過性，對工作地面進行仿形以提高底盤對于地形適應(yīng)能力，采用變地隙和輪距等方式滿足不同種植工藝以及地形的需求，或者加入控制系統(tǒng)，使底盤車體根據(jù)不同路面信息，實現(xiàn)車身的實時調(diào)整，提高底盤的穩(wěn)定性。王鋒等[18]為了解決目前在丘陵地區(qū)果園的作業(yè)機械的通過性和穩(wěn)定性差的現(xiàn)狀，研制了由三角履帶作為行走系統(tǒng)的動力底盤，如圖1-1所示。由于底盤的整體體積小，生產(chǎn)成本相對較低；在黏性較強的路面上行駛時，特有的履帶形狀可以提高底盤整機的越障能力，提高底盤的穩(wěn)定性，工作時底盤速度較小，最大爬坡角度可達15°，轉(zhuǎn)彎半徑為750～1340mm，最大跨越壕溝寬度為500mm，最高跨越垂直障礙物高度為528mm。適合在南方丘陵地區(qū)的果園進行農(nóng)業(yè)作業(yè)。底盤的操縱簡單，但是底盤整體的質(zhì)量分布不均衡，具有較大的振動。圖SEQ圖\*ARABIC1-1三角履帶式底盤圖1-2履帶式多功能機王學(xué)良等[19]為了解決農(nóng)機具不能完全適應(yīng)丘陵山地地區(qū)的作業(yè)地形問題，設(shè)計了一種多功能作業(yè)機。如圖1-2所示。底盤采用履帶式底盤，動力系統(tǒng)采用液壓式，柴油發(fā)動機、齒輪泵和油箱位于駕駛員座椅的后下方。試驗樣機在工作試驗中最大爬坡度可達到28°，橫向可以通過最大為12°的斜坡，具有較強的爬坡能力和抗傾翻能力的同時，具有較低的質(zhì)心，該底盤尤其滿足在丘陵山地復(fù)雜的工作環(huán)境中作業(yè)的要求。劉平義等[20]設(shè)計了一種行走底盤，該底盤選用行星履帶作為行走系統(tǒng)，共四組，提高了底盤在復(fù)雜地面的通過性，如圖1-3所示。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計兼具了兩種不同類型行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在平坦路面工作時，行走方式與一般履帶式底盤相同；在不平穩(wěn)和低障礙路面行走時，根據(jù)觸地的履帶輪的變化，系桿支架進行自動的仿形調(diào)節(jié)；在具有較難跨越的路面工作時，系桿支架繞被阻履帶輪轉(zhuǎn)動的同時，履帶及另兩個履帶輪同時公轉(zhuǎn)，達到翻越障礙的目的，如圖1-4所示。底盤具有仿形和翻轉(zhuǎn)越障能力，在起伏不定的丘陵山區(qū)等復(fù)雜地面行走的行走性能良好。圖1-3行星履帶農(nóng)用動力底盤圖1-4越障行星履帶底盤丁素明等[21]為了解決傳統(tǒng)的種植模式中行間通過性高的行走底盤較少的現(xiàn)狀，設(shè)計了一種果園噴霧機底盤。如圖1-5所示。整機行間最低通過高度為1600mm；最小轉(zhuǎn)彎半徑約為2000mm；設(shè)計了新型的多動力輸出分動裝置，可以實現(xiàn)不同工作系統(tǒng)的互不影響；變速箱與擋位的配合，實現(xiàn)高低速（3+1）×2個擋位，并且可以根據(jù)行走條件，隨意的進行兩驅(qū)與全驅(qū)的選擇，駕駛員與發(fā)動機及動力系統(tǒng)分別放置在底盤前后兩部，整機重力分布均勻。圖1-5自走式果園噴霧動力底盤圖1-6農(nóng)用仿形行走動態(tài)調(diào)平底盤劉平義[22]等針對丘陵山區(qū)底盤通過性差和車身晃動難以維持水平的問題，設(shè)計了一種動態(tài)調(diào)平底盤。如圖1-6所示，行走底盤安裝的懸架可以變化角度，在不平穩(wěn)路面行走時，通過對懸架工作角度的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)多自由度仿形行走；同時采用全時多輪驅(qū)動，各懸架上的懸臂夾角可以利用伸縮機構(gòu)進行調(diào)整，可以改變高度，動態(tài)補償調(diào)平符合丘陵山地復(fù)雜地形對于底盤的要求，實現(xiàn)了車身的實時調(diào)平，。高巧明等[23]為了解決丘陵山區(qū)復(fù)雜的環(huán)境和農(nóng)作物不同的種植工藝對底盤性能要求高的問題，創(chuàng)新性的運用了平衡搖臂懸架，并選用H型傳動的系統(tǒng)方案，設(shè)計出了一款可變地隙可變輪距的行走底盤,如圖1-7所示。轉(zhuǎn)向方式為四輪全液壓轉(zhuǎn)向,不存在轉(zhuǎn)向梯形，轉(zhuǎn)向時同側(cè)車輪以對稱的角度進行偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向,這種轉(zhuǎn)向方式能大大減小轉(zhuǎn)彎半徑，實現(xiàn)同轍轉(zhuǎn)向。針對不同的工作環(huán)境，手動控制液壓系統(tǒng)來相應(yīng)的改變地隙和輪距。前后搖臂中間具有能夠擺動的角度平分調(diào)節(jié)機構(gòu)，根據(jù)擺動的幅度實現(xiàn)地隙的改變；將車輪兩側(cè)的驅(qū)動橋設(shè)計成可向外滑動的特殊裝置，實現(xiàn)輪距的改變。(a)(b)圖1-7可變地隙和輪距動力底盤1.2國外丘陵底盤的研究現(xiàn)狀國外發(fā)達國家在很久之前就開始了對于丘陵山地拖拉機的設(shè)計研制與應(yīng)用，到21世紀初已經(jīng)實現(xiàn)最大作業(yè)坡度達到27°，如今國外關(guān)于丘陵山地作業(yè)車輛的底盤的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)十分成熟[24]。日本在微型和小型機械方面的技術(shù)十分成熟，但是由于我國自然環(huán)境的制約，適合在小區(qū)域作業(yè)的農(nóng)業(yè)機械難以滿足我國大面積農(nóng)作物的收獲需求。在這一領(lǐng)域，擁有世界領(lǐng)先技術(shù)的國家是美國和意大利，他們研究重要內(nèi)容是差高變化以提升穩(wěn)定性和機電液一體化在拖拉機底盤中的應(yīng)用。蘇聯(lián)格魯吉亞的農(nóng)業(yè)科學(xué)院的研究室研制出一種拖拉機，該機小巧靈活，十分適合多坡路面作業(yè)，最大作業(yè)坡度可達40°，僅僅需要根據(jù)作業(yè)，需求，搭載不同農(nóng)機具就也可以完成各種農(nóng)業(yè)作業(yè)，但是人工操作較為繁瑣，容易造成駕駛員疲勞，存在安全隱患勞動強度大[25]。芬蘭Timberjack公司設(shè)計的機器人，如圖1-8所示。該機器人為步行式，可在作業(yè)環(huán)境不理想的林間進行采伐作業(yè)，對松軟路面以及陡峭路面的適應(yīng)性很強。機器人有安裝傳感控制系統(tǒng)，根據(jù)傳感器感知的路面信息調(diào)整機器人腿部的行走動作，獨特的昆蟲造型設(shè)計，擁有六足并且整機體積較大，該機器人能跨越的障礙高度高達120cm，滿足復(fù)雜作業(yè)環(huán)境的要求，但是技術(shù)難度較大，成本較高[26]。圖1-8步行式采伐機器人如圖1-9多用途拖拉機許多國外的公司研究設(shè)計了多種可適用于不同丘陵山區(qū)作業(yè)環(huán)境的多用途拖拉機，拖拉機整體的結(jié)構(gòu)緊湊，能搭載不同農(nóng)機具在坡道路面正常作業(yè)。瑞士的Aebi公司生產(chǎn)的Terratrac系列山地型拖拉機[27]，如圖1-9所示。其中TT270型配裝VM發(fā)動機，此類型發(fā)動機由底特律公司生產(chǎn)，功率為70kw，變速箱形式采用靜液壓式，采用縱向差速傳動機構(gòu)，前后橋均具有適應(yīng)最高應(yīng)力的強度，整機自身重力較輕，質(zhì)心較低，具有小高度和裝配質(zhì)心低的特點。1.3總結(jié)目前，我國淺山丘陵作業(yè)底盤的設(shè)計研究，主要以依靠先進國家先進技術(shù)為主要研究方式，由于國內(nèi)外作業(yè)環(huán)境的差異，現(xiàn)有的淺山丘陵作業(yè)底盤的作業(yè)性能不高。國外的行走底盤由于運用的技術(shù)先進，主要包括電液控制以及人工智能等，對不同的地形具有較好的適應(yīng)性，技術(shù)水平發(fā)展的已較為成熟，但價格昂貴。通過對國內(nèi)淺山丘陵地區(qū)作業(yè)車輛底盤的發(fā)展現(xiàn)狀研究發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)對淺山丘陵作業(yè)車輛底盤的研究較少，這就需要我們深入準確的研究，補齊這一短板，從而提高淺山丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)機械化程度，減輕勞動強度，更好地促進我國的淺山丘陵地區(qū)的發(fā)展。參考文獻[1] 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