专利名称：连杆式农机车轮转角测量机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于车轮转角测量技术领域，具体地说是一种连杆式农机车轮转角测量机构。
背景技术：
农机自动导航技术是现代农机装备的重要支持技术之一。实现农机的智能化导航，可以有效减少驾驶员的劳动强度，提高农田作业质量，具有重要的理论研究意义和实际应用价值。在农机自动导航控制系统中，车轮转角测量精度是影响导航控制精度的重要因素之一。现有测量农机车轮转角的传感器主要有电子尺、磁敏电阻式角度传感器和角度编码器。角度编码器需要一套连杆机构与其配合测量车轮转角，最常用的连杆机构是平行四杆机构。平行四杆机构的作用把车轮转角等量地转换到角度编码器上。采用电子尺测量车轮转角需要高精度车轮转角仪对车轮转角标定，这无疑增加了成本；磁敏电阻式角度传感器对安装精度有较高的要求，需要角度传感器的旋转中心与主销中心同轴；采用平行四杆机构这种方法简单实用，但农机前桥结构复杂，建立平行四杆机构比较困难，不易于广泛推广。因此，针对农机自动导航中车轮转角测量存在的问题，研制开发一个经济、简单实用和能够广泛推广的车轮转角测量机构是很有必要的。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种连杆式农机车轮转角测量机构。该连杆式农机车轮转角测量机构结构简单、易于安装。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:一种连杆式农机车轮转角测量机构，包括连杆机构、角度传感器、转向油缸、主销及转向臂，其中连杆机构的一端与农机的前桥连接，另一端与转向油缸输出端连接，所述转向臂的一端与转动安装于农机前桥上的主销连接，另一端与转向油缸输出端连接，所述角度传感器设置于连杆机构的一端，所述转向油缸驱动转向臂和连杆机构转动。所述连杆机构包括连接架、底架、上架、角度传感器支架、从动摆杆及主动杆，其中连接架的下端与转向油缸的输出端连接，上端与主动杆的一端铰接，所述主动杆的另一端与从动摆杆的一端铰接，所述底架和上架固接于农机前桥上，所述角度传感器支架安装于上架上，所述角度传感器设置于角度传感器支架上，所述从动摆杆的另一端与角度传感器连接。所述角度传感器支架上设有用于保护传感器旋转轴的盖板。所述从动摆杆的另一端通过顶丝与角度传感器的旋转轴连接。所述主动杆包括拉杆、旋紧螺母、球头轴承、弹簧垫片及双紧固螺母，其中球头轴承包括球头杆和球头座，所述拉杆的两端为螺杆、并与球头轴承的球头座螺孔配合，所述旋紧螺母设置于拉杆两端，所述球头杆通过簧垫片及双紧固螺母与从动摆杆的一端连接。所述角度传感器支架呈倒L型，角度传感器支架平行于地面的一侧为方形法兰，所述方形法兰上设有角度传感器定位孔和盖板定位孔，角度传感器支架垂直于地面的一侧设有用于与上架连接的定位孔。所述从动摆杆的一端设有角度传感器旋转轴固定孔和顶丝孔，另一端沿长度方向设有多个通孔。所述连接架上沿高度方向设有多个连接孔。所述上架的形状与农机前桥的截面轮廓相对应，上架的一端设有螺孔，另一端设有固定板，所述固定板与角度传感器支架连接。所述固定板上设有椭圆孔，在该椭圆孔处将固定板与角度传感器支架连接、并通过椭圆孔调节角度传感器支架的高度。本实用新型的优点及有益效果是:1.本实用新型结构简单、易于安装。2.本实用新型实现了机构、测量一体化设计。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型中连杆机构的机构示意图；图3是本实用新型中主动杆的结构示意图；图4是本实用新型中角度传感器支架的结构示意图；图5是本实用新型中从动摆杆的结构示意图；图6是本实用新型中上架的结构示意图。其中:1为连杆机构,2为角度传感器,3为转向油缸,4为转向臂,5为主销,6为前桥，7为连接架,8为底架,9为上架,9a为螺孔,9b为椭圆孔,9c为固定板,10为盖板,11为角度传感器支架，Ila为定位孔，Ilb为盖板定位孔，Ilc固定板，12为从动摆杆，12a为角度传感器旋转轴固定孔，12b为顶丝孔，12c为通孔，13为主动杆，13a为拉杆，13b为旋紧螺母，13c为球头轴承，13d为弹簧垫圈，13e为双紧固螺母，A为主销旋转中心，E为角度传感器旋转中心，B、F为球头轴承的两个铰接点。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。如图1所示，本实用新型包括连杆机构1、角度传感器2、转向油缸3、主销5及转向臂4，其中连杆机构I的一端与农机的前桥6连接，另一端与转向油缸3输出端连接。转向臂4的一端与转动安装于农机前桥6上的主销5连接，另一端与转向油缸3输出端连接，角度传感器2设置于连杆机构I的一端，主销旋转中心A、角度传感器旋转中心E和球头轴承的两个铰接点B、F构成任意四边形。转向油缸3驱动转向臂4和连杆机构I转动。如图2所示，连杆机构I包括连接架7、底架8、上架9、角度传感器支架11、从动摆杆12、盖板10及主动杆13，其中连接架7的下端通过螺栓与转向油缸3的输出端连接，上端与主动杆13的一端铰接，主动杆13的另一端与从动摆杆12的一端铰接，底架8和上架9通过螺栓固接于农机前桥6上，角度传感器支架11安装于上架9上，角度传感器2设置于角度传感器支架11上，从动摆杆12的另一端与通过顶丝与角度传感器2的旋转轴连接。角度传感器支架11上设有用于保护传感器旋转轴的盖板10。[0027]如图3所示，主动杆13包括拉杆13a、旋紧螺母13b、球头轴承13c、弹簧垫片13d及双紧固螺母13e，其中球头轴承13c包括球头杆和球头座，拉杆13a的两端为螺杆、并与球头轴承13c的球头座螺孔配合。旋紧螺母13b设置于拉杆13a两端，球头杆通过簧垫片13d及双紧固螺母13e与从动摆杆12的一端连接。球头杆在一定角度范围内作倾斜运动，当主动杆13不平行与地面时，连杆机构I仍能正常工作。调整拉杆13a两端的螺杆与球头座螺孔的旋合长度进而调整主动杆13的长度，拉杆13a两端的螺杆上配有旋紧螺母13b，起紧固作用。弹簧垫圈13d和双紧固螺母13e起到防止松动的作用。如图4所示，角度传感器支架11呈倒L型，角度传感器支架11平行于地面的一侧为方形法兰，方形法兰上设有两种定位孔，第一种是角度传感器定位孔11a，方形法兰中间是一大孔，大孔周围设有三个呈120°分布的小孔，用来安装固定角度传感器2 ;另一种是盖板定位孔11b，分布在方形法兰的四周，使角度传感器支架11与盖板10之间呈0°、90°、180°或270°固定。角度传感器支架11垂直于地面的一侧设有两个用于与上架9连接的定位孔。如图5所示，从动摆杆12的一端设有角度传感器旋转轴固定孔12a和顶丝孔12b，另一端沿长度方向设有五个通孔12c。角度传感器2的旋转轴与角度传感器旋转轴固定孔12a为间隙配合，利用顶丝穿过顶丝孔12b，使从动摆杆12固定在角度传感器旋转轴上。球头轴承13c的球头杆穿过通孔12c，并采用弹簧垫圈13d、双紧固螺母13e紧固。五个通孔12c可以调整主动杆13在一侧的位置，连接架7上沿高度方向设有的四个通孔也具有相同的作用。如图6所示，上架9的形状与农机前桥6的截面轮廓相对应，其形状更利于固定。上架9的一端设有两个螺孔9a，螺孔9a的作用是可以利用顶丝穿过螺孔9a使上架9顶在农机前桥6上。上架9的另一端焊接有固定板9c，固定板9c上设有两个椭圆孔％，在两个椭圆孔9b处将固定板9c与角度传感器支架11连接，通过两个椭圆孔9b可以调整角度传感器2的高度，进而调整从动摆杆12的高度，最终使主动杆13与地面平行。本实用新型的测量原理是:将转向油缸3的直线运动转换成角度传感器2的摆动，并且认为主销5的转角等于车轮转角。具体的运动分析:转向油缸3伸长或收缩时，转向油缸带动转向臂4转动。这时，B点相对于转向油缸3是直线运动，由于转向油缸3能绕CD轴摆动，那么B点相对于A点做圆周运动。B点绕A点旋转的角度为车轮转角。同时，转向油缸3的运动也带动了连杆机构I的运动，使角度传感器2旋转一定的角度，即为角度传感器转角。由于角度传感器2的转角可以直接测量得到，通过建立或标定主销转角和角度传感器转角之间的关系，就能计算出车轮转角。本实用新型车轮转角与角度传感器转角具有如下关系:
权利要求1.一种连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:包括连杆机构(I)、角度传感器(2)、转向油缸(3)、主销(5)及转向臂(4)，其中连杆机构(I)的一端与农机的前桥(6)连接，另一端与转向油缸(3)输出端连接，所述转向臂(4)的一端与转动安装于农机前桥(6)上的主销(5)连接，另一端与转向油缸(3)输出端连接，所述角度传感器(2)设置于连杆机构⑴的一端，所述转向油缸⑶驱动转向臂⑷和连杆机构⑴转动。
2.按权利要求1所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述连杆机构(I)包括连接架(7)、底架(8)、上架(9)、角度传感器支架(11)、从动摆杆(12)及主动杆(13)，其中连接架(7)的下端与转向油缸(3)的输出端连接，上端与主动杆(13)的一端铰接，所述主动杆(13)的另一端与从动摆杆(12)的一端铰接，所述底架(8)和上架(9)固接于农机前桥(6)上，所述角度传感器支架(11)安装于上架(9)上，所述角度传感器⑵设置于角度传感器支架(11)上，所述从动摆杆(12)的另一端与角度传感器(2)连接。
3.按权利要求2所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述角度传感器支架(11)上设有用于保护传感器旋转轴的盖板(10)。
4.按权利要求2所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述从动摆杆(12)的另一端通过顶丝与角度传感器(2)的旋转轴连接。
5.按权利要求2所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述主动杆(13)包括拉杆(13a)、旋紧螺母(13b)、球头轴承(13c)、弹簧垫片(13d)及双紧固螺母(13e)，其中球头轴承(13c)包括球头杆和球头座，所述拉杆(13a)的两端为螺杆、并与球头轴承(13c)的球头座螺孔配合，所述旋紧螺母(13b)设置于拉杆(13a)两端，所述球头杆通过簧垫片(13d)及双紧固螺母(13e)与从动摆杆(12)的一端连接。
6.按权利要求2所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述角度传感器支架(11)呈倒L型，角度传感器支架(11)平行于地面的一侧为方形法兰，所述方形法兰上设有角度传感器定位孔(Ila)和盖板定位孔(11b)，角度传感器支架(11)垂直于地面的一侧设有用于与上架(9)连接的定位孔。
7.按权利要求2所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述从动摆杆(12)的一端设有角度传感器旋转轴固定孔(12a)和顶丝孔(12b)，另一端沿长度方向设有多个通孔(12c)。
8.按权利要求2所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述连接架(7)上沿高度方向设有多个连接孔。
9.按权利要求2所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述上架(9)的形状与农机前桥(6)的截面轮廓相对应，上架(9)的一端设有螺孔(9a)，另一端设有固定板(9c)，所述固定板(9c)与角度传感器支架(11)连接。
10.按权利要求9所述的连杆式农机车轮转角测量机构，其特征在于:所述固定板(9c)上设有椭圆孔(％)，在该椭圆孔(9b)处将固定板(9c)与角度传感器支架(11)连接、并通过椭圆孔(9b)调节角度传感器支架(11)的高度。
专利摘要本实用新型属于车轮转角测量技术领域，具体地说是一种连杆式农机车轮转角测量机构。包括连杆机构、角度传感器、转向油缸、主销及转向臂，其中连杆机构的一端与农机的前桥连接，另一端与转向油缸输出端连接，所述转向臂的一端与转动安装于农机前桥上的主销连接，另一端与转向油缸输出端连接，所述角度传感器设置于连杆机构的一端，所述转向油缸驱动转向臂和连杆机构转动。本实用新型实现了机构、测量一体化设计，结构简单，易于安装。
文档编号G01B21/22GK202994123SQ201220746449
公开日2013年6月12日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者胡静涛, 高雷, 王鹤, 白晓平, 刘晓光, 李逃昌, 迟浩东 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所