含间隙轮履复合轮的设计与动力学研究

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浙江山地和丘陵地区众多,使得农业机械作业难度大、安全性低,以至于缺少适应丘陵地区的行走机构来满足丘陵山区农作园的作业要求。因此轮履复合轮的研究有利于提高农业机械在丘陵地区缓坡的适应性。通过轮履转换机构改变轮履复合轮的形状,实现轮式行进模式与履带式行进模式的转换。轮式行进模式时,可以在平面地形快速行进到工作地区,在履带式行进模式时,可以爬坡并在坡上进行作业,提高农业机械在浙江丘陵地区的环境适应性。文章首先建立了WattⅡ型六杆机构和RRR-RRP六杆机构中含间隙铰链的理论模型,将接触力作为含间隙机构分析的对象。参考了现有含间隙机构运动非线性定量与定性分析方法,提出了接触力熵权这种定量分析方法,用来分析不同影响因素对于含间隙机构运动非线性影响程度。接下来分析了国内外现有移动平台行进模式的种类以及它们各自的适用环境性和优缺点,提出了轮履复合轮的设计要求。根据设计要求,详细分析了轮履转换的实现方式以及关键零部件的工作原理。主要包括轮履复合轮的爬坡原理以及轮履转换方案;轮履转换机构的选择与运动学分析,选择了WattⅡ型六杆机构和RRR-RRP六杆机构作为轮履转换机构;可重构履带的实现原理与设计;动力系统的分析。使用NX1953软件完成了轮履复合轮的三维建模。最后利用MATLAB软件对含间隙WattⅡ型六杆机构和含间隙RRR-RRP六杆机构进行了两轮仿真,仿真数据取接触力与位移,研究间隙与角速度对这两个机构运动非线性的影响。通过仿真确定了这两个机构仿真数据量的取值,使用Poincare映射对仿真数据进行定性分析,然后使用信息熵对仿真数据进行定量分析,利用接触力熵权分析间隙与角速度变化对于RRR-RRP六杆机构非线性的影响程度。通过对含间隙WattⅡ型六杆机构和含间隙RRR-RRP六杆机构的仿真分析,研究它们的运动特性,为轮履转换机构的设计提供依据。
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