王瑞平　張彬

摘要：高地隙拖拉機(jī)是一種現(xiàn)代專有農(nóng)業(yè)機(jī)械，因其具備底盤離地間隙高、通過性能好的優(yōu)點(diǎn)，而在玉米、高粱等高桿作物的噴藥過程中被廣泛應(yīng)用。文章介紹了阿克曼公式對(duì)于高地隙拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向梯形設(shè)計(jì)的重要性，并且根據(jù)阿克曼公式對(duì)高地隙拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)系梯形關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高地隙拖拉機(jī)；阿克曼公式；ADAMS平臺(tái)；運(yùn)動(dòng)仿真；轉(zhuǎn)讓向梯形設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U463 文章編號(hào)：1009-2374（2016）08-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.008

高地隙拖拉機(jī)是現(xiàn)代專有農(nóng)業(yè)機(jī)械中的一種，因其具備底盤離地間隙高、通過性能好的優(yōu)點(diǎn)，在玉米、高粱等高桿作物的噴藥過程中被廣泛應(yīng)用。高地隙拖拉機(jī)駕駛艙、噴藥罐以及傳動(dòng)系統(tǒng)往往布置于車輛上端，下端輪胎兩側(cè)間留出1.8～2m的空間用于通過農(nóng)作物，因而能夠避免車輛在行駛過程中對(duì)農(nóng)作物的損毀。

高地隙拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常采用液壓助力轉(zhuǎn)向，整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又分為兩個(gè)子系統(tǒng)，分別為液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向器、液壓泵、液壓油缸、管路接頭等輔件組成，本文暫不做研究；機(jī)械系統(tǒng)包含轉(zhuǎn)向臂、梯形機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向軸、輪胎、中間的連接零部件，如圖2所示。

整個(gè)系統(tǒng)的工作原理如下：液壓油缸提供轉(zhuǎn)向力，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向臂運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向臂與梯形機(jī)構(gòu)的直拉桿連接在一起，且焊接在一個(gè)圓形套筒上。該套筒又通過鍵與轉(zhuǎn)向軸連接在一起，因此當(dāng)油缸伸出（縮回）時(shí)，會(huì)迫使左側(cè)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左側(cè)輪胎向左（向右）轉(zhuǎn)動(dòng)。與此同時(shí)，左側(cè)的直拉桿會(huì)以左側(cè)轉(zhuǎn)向軸為圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)橫拉桿右移（左移），右側(cè)輪胎左轉(zhuǎn)（右轉(zhuǎn)），從而完成車輛的轉(zhuǎn)向。

ADAMS是一款機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析軟件，其能夠完成機(jī)械系統(tǒng)性能測(cè)試、運(yùn)動(dòng)仿真、碰撞檢測(cè)等工作。本文將在ADAMS環(huán)境中建立轉(zhuǎn)向機(jī)械系統(tǒng)的簡化模型，通過仿真試驗(yàn)找出內(nèi)轉(zhuǎn)角為45°時(shí)梯形機(jī)構(gòu)的合理結(jié)構(gòu)形式，從而設(shè)計(jì)出較為合理的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)梯形機(jī)構(gòu)。圖3為在ADAMS中創(chuàng)建的轉(zhuǎn)向機(jī)械系統(tǒng)簡化模型：

為了簡化建模過程，對(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化。圖3為整車框架，分析過程中該部件可以默認(rèn)為是靜止的，同時(shí)也是整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的參照物，給出輪胎的示意圖是為了找出輪胎中心處的法線，從而找出轉(zhuǎn)向過程中法線的焦點(diǎn)。

模型創(chuàng)建完成后，根據(jù)實(shí)際情況及仿真需要添加相關(guān)約束，并且在轉(zhuǎn)向臂處添加一個(gè)轉(zhuǎn)向力。由于本文只研究結(jié)構(gòu)形式，而不考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此忽略了存在的各類摩擦力等。在加載了一個(gè)轉(zhuǎn)向力后，整個(gè)系統(tǒng)開始運(yùn)動(dòng)。剛開始由于橫拉桿和直拉桿的設(shè)計(jì)不夠合理，因此轉(zhuǎn)向過程無法滿足圖1所示要求，如圖4所示，經(jīng)過對(duì)橫拉桿、直拉桿多次調(diào)整后，獲得如圖5所示的運(yùn)動(dòng)仿真過程，此時(shí)可以滿足圖1給出的轉(zhuǎn)向要求。

圖5中轉(zhuǎn)向系統(tǒng)橫拉桿長度為1900mm，直拉桿長度為205mm。由圖4和圖5可知，只有在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中橫拉桿和直拉桿設(shè)計(jì)合理時(shí)，才能夠保證整車有良好的轉(zhuǎn)向性能，同時(shí)最大程度地降低輪胎的磨損。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：王瑞平（1986-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，中船重工中南裝備有限責(zé)任公司助理工程師，碩士，研究方向：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真；張彬（1987-），男，山東濰坊人，供職于山東勞動(dòng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，初級(jí)職稱，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）