一种农用机械自动转向装置的制作方法

[0001]
本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种农用机械自动转向装置。


背景技术：

[0002]
农用机械通常都由人员驾驶来操作，由于其工作场所大部分都在农田里，因此为了便于在农田里通行，其底盘设置较高，轮胎较宽。而且目前的农用机械的驱动系统和转向机构非常复杂，人员操作繁琐，尤其在通行环境较差的田地里，工人师傅驾驶机械时非常的累，体验感极差。四个轮胎的转向通过一个电机来驱动传动结构完成轮胎的转向，结构不仅复杂，而且电机扭力经过传动结构被分散，造成电机的输出扭矩减小，农业机械在泥泞或者凹凸不平的农田里行走比较困难。另外，现有技术中的农业机械在转向时位于前面的两个轮胎以及位于后面的两个轮胎在转向枢轴的作用下保持相同的角速度转动，而前后两个轮胎之间并没有实现联动，导致机械设备在转弯时转弯半径过大，由于农业机械车辆本身就比较大且笨重，而转弯半径过大则会使农业机械车辆的行走更为不便，无法适应农田复杂的作业环境。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是为了解决上述技术问题而提出的一种农用机械自动转向装置，机械设备的前后转向枢轴之间通过联动拉杆相连，可减小其转向半径，该机械设备能够在较小的区域内也能完成转向，有效的提高机械设备转向时的灵活性。
[0004]
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0005]
一种农用机械自动转向装置，包括安装在农用机械底部的两个转向固定盘，两个所述转向固定盘通过沿机械长度方向设置的连接轴相连；每个所述转向固定盘上沿水平方向均贯穿连接有转向枢轴，所述转向枢轴的两端分别连接有轮胎，所述转向枢轴可沿所述转向固定盘的几何中心进行旋转；每个所述轮胎均由独立的驱动装置分别驱动旋转。
[0006]
优选的，所述转向固定盘的内部两侧沿所述转向枢轴转动的路径上形成有转向限位槽，所述转向固定盘的几何中心处沿竖直方向安装有销钉，所述销钉贯穿所述转向枢轴的中部，所述转向枢轴通过销钉与所述转向固定盘转动连接。
[0007]
优选的，所述转向枢轴的末端固定连接有同轴设置的电机安装套管，所述电机安装套管的内部形成有用于容置伺服电机的腔体，所述伺服电机的电机座端固定在所述腔体的底部，所述伺服电机的输出端通过套接的安装套环与所述腔体的顶部螺栓连接，所述伺服电机的输出转子上套接有与所述轮胎相连的连接转轴，所述连接转轴向外延伸出所述电机安装套管的贯通孔后与轮胎上的安装槽固定套接。
[0008]
优选的，农业机械前后两个所述转向枢轴之间连接有联动拉杆，所述联动拉杆的一端与其中一个转向枢轴底部靠近右侧轮胎的位置转动连接，所述联动拉杆的另一端与另外一个转向枢轴的底部靠近左侧轮胎的位置转动连接。
[0009]
优选的，所述转向枢轴与联动拉杆连接处沿竖直方向设置有开口朝下的联动杆安
装套管，所述联动杆安装套管的管壁上开设有供所述联动拉杆转动的滑槽，所述联动拉杆的末端固定连接有球体，所述球体的顶部一体成型连接有与所述联动杆安装套管配合连接的立柱，所述立柱插接于联动杆安装套管内，并且所述立柱两侧沿垂直于其轴线方向上设置有止挡条，所述止挡条位于滑槽内并与其滑动配合连接。
[0010]
优选的，还包括有设置于农用机械右侧并与所述轮胎的运动路径相配合的转向辅助监测系统。
[0011]
优选的，所述转向辅助监测系统包括有控制开关、毫米波雷达模块和警报装置；
[0012]
所述控制开关与农用机械的右转向灯开关为同一开关；
[0013]
所述毫米波雷达模块则包括有信号发生器、混频器、发射天线和接收天线，所述信号发生器输出的信号分别与所述混频器和发射天线相连，所述接收天线输出端与混频器另外一个输入端相连，所述混频器的输出端与数据采集末端相连并通过频谱分析求模输出障碍物信息；
[0014]
所述警报装置包括与毫米波雷达模块信号连接的蜂鸣器和警示灯。
[0015]
优选的，所述信号发生器的第一个输出端通过本振信号与所述混频器的输入端相连，所述信号发生器的第二个输出端通过电磁波信号与所述接收天线相连。
[0016]
本发明的有益效果为：
[0017]
(1)本发明将控制轮胎转向的转向枢轴转动式安装在转向固定盘中，并且转向枢轴可以转向固定盘为中心进行0-45度的范围进行旋转调节，满足了农用机械设备大范围的转向角度需求，并且每个轮胎的转向均通过独立的伺服电机来驱动，可保障轮胎转向时的扭矩，从而使农用机械设备适用于各种泥泞或者凹凸不平的农田复杂环境。
[0018]
(2)本发明在农业机械前后两个转向枢轴之间连接有联动拉杆，联动拉杆的一端与其中一个转向枢轴底部靠近右侧轮胎的位置转动连接，联动拉杆的另一端与另外一个转向枢轴的底部靠近左侧轮胎的位置转动连接，机械设备向左转动时，前端的转向枢轴以转向固定盘为圆心逆时针转动，并通过联动拉杆带动后端靠近左侧轮胎的转向枢轴向连接轴处移动，从而减小后端左侧轮胎的转向半径，使该机械设备能够在较小的区域内也能完成转向，有效的提高机械设备转向时的灵活性。
[0019]
(3)本发明在农用机械右侧设置有与轮胎的运动路径相配合的转向辅助监测系统，利用毫米波雷达模块工作计算障碍物与机械设备之间的距离，毫米波雷达模块检测精度较高，反应速度快，受车速影响较小，而且毫米波雷达工作频率高，对距离和速度的测量精度和分辨能力较高，最后通过警报装置来提醒驾驶员对设备进行调整，提高整个机械设备转向时的安全性。
附图说明
[0020]
图1为本发明提出的一种农用机械自动转向装置的结构示意图；
[0021]
图2为本发明提出的一种农用机械自动转向装置的爆炸结构示意图；
[0022]
图3为本发明提出的一种农用机械自动转向装置中伺服电机与转向枢轴的装配结构示意图；
[0023]
图4为本发明提出的一种农用机械自动转向装置的连接轴末端结构示意图；
[0024]
图5为本发明提出的一种农用机械自动转向装置中联动杆安装套管与联动拉杆的
装配示意图；
[0025]
图6为本发明提出的一种农用机械自动转向装置中局部半剖视图；
[0026]
图7为本发明提出的一种农用机械自动转向装置中转向辅助监测系统的硬件组成示意图；
[0027]
图8为图7中转向辅助监测系统的毫米波雷达模块的示意图。
[0028]
图中：1、转向固定盘；2、转向枢轴；3、电机安装套管；31、贯通孔；32、腔体；4、轮胎；5、销钉；6、转向限位槽；7、连接轴；8、联动拉杆；9、伺服电机；10、安装套环；11、连接转轴；12、安装槽；13、联动杆安装套管；14、滑槽；15、球体；16、立柱；17、止挡条。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]
实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释发明型，而不能理解为对发明型的限制。
[0031]
在发明型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明型的限制。
[0032]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0033]
在发明型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明型中的具体含义。
[0034]
参照图1-8，一种农用机械自动转向装置，包括安装在农用机械底部的两个转向固定盘1，两个转向固定盘1通过沿机械长度方向设置的连接轴7相连；每个转向固定盘1上沿水平方向均贯穿连接有转向枢轴2，转向枢轴2的两端分别连接有轮胎4，为了便于农用机械在农田里行走，轮胎4可选用加宽型，并且轮胎4的圆周面上设置有深沟槽状的防滑条，可提高该机械设备的抓地力，转向枢轴2可沿转向固定盘1的几何中心进行旋转，转向枢轴2的旋转路径即本发明中机械设备转弯的路径；另外，为了提高机械设备转向时的扭矩，本发明中每个轮胎4均由独立的驱动装置分别驱动旋转，转弯时，通过调节每个驱动装置的转速使内外侧的轮胎4产生转速差实现机械设备的转弯。
[0035]
具体的，转向固定盘1的内部两侧沿转向枢轴2转动的路径上形成有转向限位槽6，转向限位槽6的夹角为45度，可满足机械设备的大范围转向，转向固定盘1的几何中心处沿
竖直方向安装有销钉5，销钉5贯穿转向枢轴2的中部，转向枢轴2通过销钉5与转向固定盘1转动连接。
[0036]
如图2所示，转向枢轴2的末端固定连接有同轴设置的电机安装套管3，电机安装套管3的内部形成有用于容置伺服电机9的腔体32，电机安装套管3可对伺服电机9形成保护作用，避免设别在农田行走时被外界接触碰损，伺服电机9与机械设备的中控系统控制连接，司机通过操作中控系统完成对伺服电机9的操作，并通过调节每个伺服电机9的转速来控制设备的移动路径，为了使伺服电机9牢靠的固定在电机安装套管3中，伺服电机9的电机座端固定在腔体32的底部，伺服电机9的输出端通过套接的安装套环10与腔体32的顶部螺栓连接，伺服电机9的输出转子上套接有与轮胎4相连的连接转轴11，连接转轴11向外延伸出电机安装套管3的贯通孔31后与轮胎4上的安装槽12固定套接，伺服电机9驱动连接转轴11带动轮胎4旋转实现设备的行走。
[0037]
作为优选的实施例，为了提高机械设备转向时的灵活性，本发明在农业机械前后两个转向枢轴2之间连接有联动拉杆8，联动拉杆8的一端与其中一个转向枢轴2底部靠近右侧轮胎的位置转动连接，联动拉杆8的另一端与另外一个转向枢轴2的底部靠近左侧轮胎的位置转动连接，机械设备向左转动时，前端的转向枢轴2以转向固定盘1为圆心逆时针转动，并通过联动拉杆8带动后端靠近左侧轮胎4的转向枢轴2向连接轴7处移动，从而减小后端左侧轮胎4的转向半径，最终达到机械设备在较小的范围内实现转向的效果。
[0038]
进一步的，转向枢轴2与联动拉杆8连接处沿竖直方向设置有开口朝下的联动杆安装套管13，联动杆安装套管13的管壁上开设有供联动拉杆8转动的滑槽14，联动拉杆8的末端固定连接有球体15，球体15的顶部一体成型连接有与联动杆安装套管13配合连接的立柱16，立柱16插接于联动杆安装套管13内，并且立柱16两侧沿垂直于其轴线方向上设置有止挡条17，止挡条17位于滑槽14内并与其滑动配合连接，当机械设备转向时，转向枢轴2相对转向固定盘1转动，而联动拉杆8末端的立柱16在联动杆安装套管13沿其中轴线转动，与此同时，止挡条17沿着滑槽14进行转动，待转向枢轴2旋转至最大角度时，止挡条17也正好滑动至滑槽14的根部。
[0039]
由于农用机械设备的轴距较宽，前后轮的转弯半径不相同会形成转向盲区，为了提高机械设备转向时的安全性，本发明在农用机械右侧设置有与轮胎4的运动路径相配合的转向辅助监测系统。
[0040]
具体的，如图7-8所示，转向辅助监测系统包括有控制开关、毫米波雷达模块和警报装置；其中，控制开关与农用机械的右转向灯开关为同一开关，当驾驶员开启右转向灯开关时，该系统控制开关即闭合，使整个系统开始工作，进入盲区监测状态，当机械设备完成转向，右转向灯开关断开时，系统断电停止工作。毫米波雷达模块则包括有信号发生器、混频器、发射天线和接收天线，信号发生器产生电信号，一部分作为本振信号输入混频器，另一部分由发射天线以电磁波的形式发射出去。电磁波在空气中向前传播，当遇到障碍物时会有一部分电磁波被反弹回来，这些被反弹回来的电磁波被接收天线接收转变为电信号，成为回波信号。本振信号与回波信号在混频器中混合，输出一个包含障碍物与雷达天线之间的相对距离和相对速度的中频信号。随后该中频信号进入数据采集模块，将该模拟信号转变为数字信号，然后对其进行频谱分析求模，最后输出障碍物的距离及相对速度信息；警报装置包括与毫米波雷达模块信号连接的蜂鸣器和警示灯，可以通过蜂鸣器发出蜂鸣声，
警示灯闪烁来提醒驾驶员，当障碍物距离机械设备较远时蜂鸣器发声频率较低，警示灯闪烁缓慢，随着障碍物的靠近蜂鸣器发声频率加快，警示灯闪烁加快，使驾驶员能够及时采取相应的措施以避免危险事故的发生。
[0041]
本发明提出一种农用机械自动转向装置，工作时，驾驶员通过操控系统控制驱动轮胎4行走的伺服电机9，当机械设备需要直行时，将四个伺服电机9的转速调节为一致，当机械设备需要向右转向时，首先打开右转向灯，转向辅助监测系统进入至工作状态，而后通过操控系统控制设备左侧的伺服电机9旋转速度大于右侧的旋转速度，机械设备实现右转，而转向辅助监测系统中的毫米波雷达模块工作计算障碍物与机械设备之间的距离，并通过警报装置来提醒驾驶员对设备进行调整。
[0042]
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。