[发明专利]三自由度非道路地面仿形车辆

说明书

本发明属于农用车辆底盘技术领域，公开了一种三自由度非道路地面仿形车辆，特别涉及非道路作业车辆地面仿形行走技术范畴；两组纵向仿形机构依据给定的后轮轮距以车身中垂面左右对称布置，一组横向仿形机构依据给定的车辆轴距前置，共用同一车身，双前轮转向，四个后轮驱动，形成三自由度非道路地面仿形车辆；两组纵向仿形机构独立对地面纵向仿形，横向仿形机构对横向波动地面仿形，车辆具备三自由度地面仿形性能，在适应复杂地面条件下具备车身稳定性能，实现丘陵、坡地非道路地面仿形行走、作业。

技术领域

本发明涉及一种三自由度非道路地面仿形车辆，属于农用车辆底盘技术领域，特别涉及非道路作业车辆地面仿形行走技术范畴。

背景技术

我国适宜农牧业发展的丘陵约有100万平方公里，占全国总面积的十分之一，丘陵山区是我国粮食和特色农产品的重要生产基地，适合各种经济树木和果树的栽培生长，对发展多种经济十分有利；丘陵山区地面落差大、平整度差，属于典型非道路地面，机械化水平较低，发展也比较缓慢。

针对丘陵、坡地等非道路地面复杂路况，作业车辆需要驱动力强，具有较好的操纵性和机动性、较高的坡地作业稳定性和通过性；车辆在丘陵山区行驶、田间作业，为提高地形适应性以及驱动轮胎附着力，需要具备全时多轮驱动、多自由度地面仿形能力；研究地面仿形行走技术，提高多轮驱动对复杂地面的适应性能，使车辆具备较大的附着力和承载能力，实现丘陵、坡地非道路地面仿形行走、作业，以便提高丘陵山区机械化水平。

发明内容

本发明目的是要提供一种三自由度非道路地面仿形车辆，由一组横向仿形机构对横向波动地面仿形，两组纵向仿形机构独立对纵向波动地面仿形，使车辆在适应复杂地面条件下具备车身稳定性能，实现丘陵、坡地非道路地面仿形行走、作业。

为了达到本发明目的所采取的技术方案包括：三自由度非道路地面仿形车辆由一组横向仿形机构和两组纵向仿形机构组成；

横向仿形机构包括：前桥(12)一端与转向节主轴(13)固连，前桥(12)的前部与摆杆(16)一端固连，转向节(14)与转向节主轴(13)绕其轴线AB转动连接，转向节(14)联接前轮(15)并控制其方向，前轮(15)绕其轴线相对转向节(14)转动、前轮与转向节(14)共同绕转向节主轴(13)的轴线AB摆动，另一组相同的转向节主轴(13)、转向节(14)、前轮(15)、摆杆(16)由各自所对应相同方式联接、以前桥中位面N对称布置；两前轮(15)轴线与两转向节主轴(13)的轴线交点为B、D，两个摆杆(16)的另一端分别与副车架(11)过同一轴线转动连接、转动轴线J垂直于前桥中位面N，两个同规格和型号的前减震器(17)两端分别与前桥(12)和副车架(11)转动连接、各转动轴线均平行于轴线J，两个前减震器(17)以前桥中位面N对称、且保持前减震器处于受压状态工作，连杆(18)两端分别与左、右侧的转向节(14)球铰链连接，两连接点E、F关于前桥中位面N对称，形成转向梯形BEFD；车身(10)与副车架(11)转动连接，转动轴线K位于前桥中位面N和车身中垂面内、且垂直于车身横垂面，形成横向仿形机构；

其中：横向仿形机构通过横向波动地面时，地面高度差导致两前轮相对车身运动，由副车架绕轴线K相对车身转动、实现一个自由度地面横向仿形，车身保持横向稳定；由转向角θ确定转向梯形BEFD形态，转向角θ＝0时，转向梯形BEFD两底角相等、车辆直线行驶，转向角θ≠0时，转向梯形BEFD形态改变，外前轮偏转角θ_e和内前轮偏转角θ_i满足阿克曼转向条件，车辆转向行驶，地面横向仿形运动与车辆转向运动相互独立。