一种拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台的制作方法

本发明涉及农业机械试验技术领域，尤其涉及一种拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台。

背景技术：

拖拉机通过其悬挂系统挂接耕整地、播种、田间管理等不同作业机具，在农业生产中发挥重要作用。由于田间作业地形复杂多变，拖拉机车身姿态及其挂接的作业机具姿态都会随着地形产生不同幅度和不同频率的变化，如果不对拖拉机及悬挂的作业机具进行调整，都将直接影响作业效果。比如深松作业的耕深控制，平地作业中平地铲水平姿态控制等。在进行耕深、平地、播种作业等控制技术研究过程中，常常需要到田间进行控制系统的试验和测试。由于受到农业生产季节的限制，一些试验往往无法持续进行。为了便于在实验室里研究不同田间作业地形对拖拉机悬挂系统和不同作业机具作业控制效果的影响，有必要研制适于全地形激励的拖拉机悬挂系统试验平台，模拟爬坡、倾斜、越障、颠簸等各种工况下的作业情况，为拖拉机及农机具作业控制研究提供实验室仿真环境。

文献“农业机械虚拟试验交互控制系统”(苑严伟等，农业机械学报，2011年8月，第42卷第8期)设计了一个四自由度仿真平台，由托架、回转架、移动平台、隔震器、液压缸以及回转马达等组成，实现对拖拉机在田间行走时振动、转向、横滚和俯仰等4个姿态的模拟仿真。再结合农田三维建模技术，进行拖拉机在虚拟环境中生成的大田地势下的行驶速度、方向和平衡控制，让拖拉机沿随机生成的作物行行驶。文献“基于虚拟现实的自走式农业机械试验方法研究”(王菲，中国农业大学，2014年)提出了一种基于vegaprime动态地形实时可视化的实现方法，实现了农业机械的可视化虚拟性能试验。

上述研究均采用虚拟现实技术实现了农业机械在模拟地形上的试验仿真，具有较好的效果。但存在以下问题：(1)没有结合农机具作业控制，只实现农业机械整体姿态的虚拟运动仿真；(2)做运动仿真前需要通过虚拟现实技术先建立农田三维模型，然后才能进行模拟试验，技术难度大，过程复杂。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，能够模拟农田基础地形，实现挂接在三点悬挂结构的农机具在不同农田地形中的作业，为拖拉机及农机具的作业控制研究提供实验室仿真环境。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，包括底座、工作台、l型板和三点悬挂结构，所述底座上设有多个第一驱动部件，所述工作台的底面与所述第一驱动部件相对应的位置分别设有与所述第一驱动部件铰接的外球面轴承，用以控制所述工作台的不同姿态；所述工作台的顶面设有所述l型板，所述l型板的侧板上设有所述三点悬挂结构，所述三点悬挂结构连接第二驱动部件，用以驱动所述三点悬挂结构的动作。

其中，所述三点悬挂结构包括设置在所述l型板的侧板上的上支座和两个对称布置的下支座，所述上支座上铰接上拉杆，每个所述下支座上铰接下拉杆，用以形成三点悬挂位置，所述下拉杆沿轴向的中间部位铰接提升杆的一端，所述提升杆的另一端铰接提升臂，所述提升臂铰接在设置在所述l型板的侧板上的提升臂支座上，两个所述提升臂之间通过提升臂横梁连接，所述提升提横梁的中部连接所述第二驱动部件。

其中，所述底座上设有多个第一驱动部件支座，所述第一驱动部件支座上铰接所述第一驱动部件。

其中，所述工作台的底面与所述第一驱动部件支座相对应的位置分别设有外球面轴承支座，所述外球面轴承支座上设有所述外球面轴承。

其中，所述第一驱动部件为第一电动缸，所述第一电动缸的一端铰接在所述第一驱动部件支座上，所述第一电动缸的另一端铰接所述外球面轴承。

其中，所述l型板的底板上设有第二驱动部件支座，所述第二驱动部件支座上铰接所述第二驱动部件。

其中，所述第二驱动部件为第二电动缸，所述第二电动缸的一端铰接在所述第二驱动部件支座上，所述第二电动缸的另一端铰接所述提升臂横梁的中部。

其中，所述底座上设有3个呈正三角形分布的所述第一驱动部件。

其中，所述底座的底面设有自锁万向轮。

其中，所述工作台上设有用以检测所述工作台作业工况的陀螺仪。

(三)有益效果

本发明提供的手动输送硅片机构，相比于现有技术具有以下特点：

1、本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，通过第一驱动部件对工作台的驱动，能够控制工作台的姿态，可以模拟平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等不同农田的基础地形，同时在三点悬挂结构上挂接各种农机具，通过第二驱动部件对三点悬挂结构的驱动，能够模拟农机具在不同农田地形上的平地、爬坡、下坡、侧倾、颠簸、越障等作业情况，实现全地形工况激励，该试验平台不仅简化了系统结构，使用也较为便捷。

2、本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，通过第一电动缸和外球面轴承的接合，实现对工作台不同姿态的控制；通过设置在l型板的地板上的第二电动缸连接提升臂横梁的中部，从而实现对三点悬挂结构的不同动作。

3、本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，通过在工作台上设置陀螺仪，可以实时检测工作台的不同姿态并及时反馈给相应的控制结构，从而方便适时调整。

附图说明

图1为本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台的结构图；

图2为本发明提供的第一电动缸与工作台连接的结构图；

图3为本发明提供的三点悬挂结构和第一驱动部件的结构图；

图4为本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台连接控制系统的示意图；

图中，1：底座；2：工作台；3：l型板；4：第一驱动部件支座；5：外球面轴承；6：外球面轴承支座；7：第一电动缸；8：上支座；9：下支座；10：上拉杆；11：下拉杆；12：提升杆；13：提升臂；14：提升臂支座；15：提升臂横梁；16：第二驱动部件支座；17：第二电动缸；18：陀螺仪；19：自锁万向轮。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，能够模拟农田基础地形，实现挂接在三点悬挂结构的农机具在不同农田地形中的作业，为拖拉机及农机具的作业控制研究提供实验室仿真环境。

如图1-3所示，本发明实施例中提供一种拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，包括底座1、工作台2、l型板3和三点悬挂结构，底座1上设有多个第一驱动部件，具体的，底座1上设有多个第一驱动部件支座4，该第一驱动部件支座4通过螺栓与底座1固定连接，每个第一驱动部件分别铰接在相对应的第一驱动部件支座4上。工作台2的底面设有多个与第一驱动部件一一对应的外球面轴承5，且第一驱动部件与外球面轴承5铰接，具体的，工作台2的底面设有多个外球面轴承支座6，外球面轴承支座6通过沉头螺栓紧固在工作台2上，该外球面轴承支座6与第一驱动部件支座4的位置一一对应，外球面轴承支座6上设有外球面轴承5。通过控制不同第一驱动部件，可以实现工作台2的不同姿态，从而模拟平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等不同农田地形。具体的，第一驱动部件为第一电动缸7，第一电动缸7的一端铰接在第一驱动部件支座4上，第一电动缸7的另一端铰接外球面轴承5。工作台2的顶面设有l型板3，l型板3的底板设置在工作台2上，l型板3的侧板上设有按照拖拉机三点悬挂系统设置的三点悬挂结构，该三点悬挂结构用来悬挂各种农机具，三点悬挂结构连接第二驱动部件，该第二驱动部件可以驱动三点悬挂结构的各种动作，从而由三点悬挂结构带动农机具整体的提升和落下。

本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，通过第一驱动部件对工作台2的驱动，能够控制工作台2的姿态，可以模拟平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等不同农田的基础地形，同时在三点悬挂结构上挂接各种农机具，通过第二驱动部件对三点悬挂结构的驱动，能够模拟农机具在不同农田地形上的平地、爬坡、下坡、侧倾、颠簸、越障等作业情况，实现全地形工况激励，该试验平台不仅简化了系统结构，使用也较为便捷；此实验平台将拖拉机三点悬挂系统与多维运动平台结合，为拖拉机及农机具作业控制提供全地形激励的仿真试验平台，解决了农业机械受作业季的限制无法进行田间试验的问题；通过设置不同作业地形，不仅能对农业机械整体姿态进行全地形激励工况模拟，而且结合拖拉机三点悬挂系统及农机具的作业控制进行全地形激励工况模拟，此外，不需要对农田进行三维建模，可直接模拟平地、爬坡、下坡、侧倾、颠簸、越障等作业工况，降低了操作难度。

本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，l型板3包括底板和侧板，侧板垂直于工作台2，用于固定试验平台的三点悬挂结构，底板通过固定螺栓与工作台2贴紧固定连接，为试验平台的三点悬挂机构提供稳定支撑。

本实施例中，三点悬挂结构包括设置在l型板3的侧板上的上支座8和两个对称布置的下支座9，其中，上支座8上铰接有上拉杆10，每个下支座9上铰接有下拉杆11，用以形成三点悬挂位置，下拉杆11沿轴向的中间部位铰接提升杆12的一端，提升杆12的另一端铰接提升臂13的一端，提升臂13的另一端铰接提升臂支座14，该提升臂支座14设置在l型板3的侧板上，两个提升臂13之间通过提升臂横梁15连接，提升臂横梁15的中部连接第二驱动部件。

本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，通过第一驱动部件和外球面轴承5的接合，实现对工作台2不同姿态的控制；通过设置在l型板3的底板上的第二驱动部件连接提升臂横梁15的中部，从而控制三点悬挂结构的不同动作。

本实施例中，l型板3的底板上设有第二驱动部件支座16，第二驱动部件支座16上铰接第二驱动部件。具体的，第二驱动部件支座16的底部通过沉头螺栓固定在l型板3底板的上表面，用于支撑和固定第二驱动部件。

本实施例中，第二驱动部件为第二电动缸17，第二电动缸17的一端铰接在第二驱动部件支座16上，第二电动缸17的另一端铰接提升臂横梁15的中部。本发明提供的拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验平台，第二驱动电动缸17的下端通过销轴与第二驱动部件支座16铰接，第二驱动电动缸17的上端通过销轴与提升臂横梁15铰接，用于驱动提升臂横梁的提升和下落，从而通过提升臂横梁15的作用实现下拉杆11的各种动作。

本实施例中，底座1上设有3个呈正三角形分布的第一驱动部件支座4，工作台2的底面上设有3个呈正三角形分布的外球面轴承支座6，且该外球面轴承支座6与第一驱动部件支座4一一对应，可以理解的是，第一电动缸7和外球面轴承5也均设有三个且呈正三角形布置，每个电动缸7均通过外球面轴承5连接在工作台3的底面。

本实施例中，工作台3上设有陀螺仪18，用以检测工作台3的作业工况，陀螺仪18是一种角速度运动检测装置，在通过控制系统对第一电动缸7分别进行控制时，工作台3就会产生相应的动作，此时，工作台3上的陀螺仪18伴随工作台3一起动作，因此，其可以检测工作台8的动作情况，并将工作台3的动作数据信号反馈给控制系统，控制系统通过与设定参数的相互比对，来实现对第一电动缸7的实时控制，从而实时调整工作台3的动作情况。

本实施例中，底座1的底面设有自锁万向轮19，具体的，底座1的下表面靠近4个角的位置分别安装1个自锁万向轮19,4个自锁万向轮呈正方形分布，用于支撑整个试验平台，并方便试验平台的移动。

可以理解的是，为了实现对工作台3和三点悬挂结构的分别控制，如图4所示，3个第一电动缸7和1个第二电动缸17分别连接电动缸控制器20，电动缸控制器20为“一进四出”型控制器，电动缸控制器20接收人机交互终端21发出的控制信号，分别对3个第一电动缸7和1个第二电动缸17进行独立控制，电动缸控制器20通过电动缸驱动器22分别连接3个第一电动缸7和1个第二电动缸17，可以理解的是，电动缸驱动器22可以设置在底座1上。

电动缸控制器20通过控制3个第一电动缸7的推杆的伸缩量来调整工作台2的水平姿态，从而模拟平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等不同农田地表形态，为固定在工作台3上的模拟拖拉机悬挂系统的三点悬挂结构及其挂接的农机具提供平地、爬坡、下坡、侧倾、颠簸、越障等农田地形激励。

人机交互终端21运行拖拉机悬挂系统农田全地形激励试验的软件，该软件包括3项功能，试验平台的工作参数设置、试验平台的模拟控制、试验平台各项参数的实时监测。平台工作参数设置包括地形激励参数设置和三点悬挂作业参数设置，地形激励参数包括地面坡度角、坡长、侧倾角度、侧倾持续时间、连续颠簸幅度、连续颠簸频率、连续颠簸持续时间、障碍凸起高度、障碍凹坑深度、连续障碍数量等参数；三点悬挂作业参数设置主要是设置三点悬挂提升或降落高度及频次。试验平台的模拟控制是根据设置的试验平台工作参数生成控制参数，分别对试验平台的第二电动缸17、第一电动缸7进行控制，使其按照预设的试验平台工作参数进行模拟仿真。试验平台参数监测主要监测实际模拟出的地形信息、三点悬挂结构的实际升降高度、工作台3的姿态、每个电动缸的推杆的伸缩量等参数。

试验过程中，根据农田地形特点，构建平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等基础地表形态，使用者只需利用人机交互终端21进行简单设置，软件自行组合各个基础地表形态，即可直接模拟拖拉机在平地、爬坡、下坡、侧倾、颠簸、越障等作业工况，简化了使用者的操作流程，降低了操作难度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。