三自由度铰接林用底盘的设计与越障性能分析

朱阅; 阚江明

doi:10.13332/j.1000-1522.20150304

三自由度铰接林用底盘的设计与越障性能分析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20150304

朱阅,
阚江明^,

1.
北京林业大学工学院

基金项目:

中央高校基本科研业务费专项(TD2013-4)

详细信息

作者简介:
朱阅。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: zhuyue@bjfu.edu.cn 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学工学院。

通讯作者:
阚江明,博士,教授。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: kanjm@bjfu.edu.cn 地址:同上。

The design of forestry chassis with articulated body of three degrees of freedom and analysis of its obstacle surpassing ability

ZHU Yue,
KAN Jiang-ming^,

1.
School of Technology, Beijing Forestry University, Beijing, 100083, P. R. China.

摘要: 针对一般林业机械动力底盘在丘陵山区行驶、作业时,由于地形适应性差及附着力不足导致车轮打滑,影响整机作业效果等问题,根据多自由度仿形原理,设计一种对地面仿形行走的6轮三自由度铰接林用底盘。通过Solidworks对三自由度铰接林用底盘进行三维建模,并对车辆底盘林地行驶过程中常遇到的爬越斜坡、双轮越障和单轮越障等3种情况进行运动仿真,通过车架的质心变化曲线和车轮与地面之间的作用力分析三自由度铰接林用底盘的越障性能。结果表明:与普通6轮底盘相比,三自由度铰接林用底盘具有良好的地形适应性和通过性,且转向灵活,能够保持良好的附着力,具有更好的越障性能,能够满足在崎岖不平的路面上行驶作业的要求。
- 车辆底盘 /
- 路面仿形 /
- ADAMS仿真 /
- 越障
Abstract: Due to poor adaptability to terrain and lack of adhesive force,conventional forestry machinery chasses are prone to wheel-slippage when working in hilly area. Aiming at this problem, a six-wheel driven articulated chassis adopting the principle of profiling terrain was designed with three degrees of freedom (DF). A 3D modeling of forestry chassis with 3-DF articulated body was conducted by solidworks, and was simulated dynamically based on ADAMS for slope climbing and obstacle surpassing with one or two wheels. The performance of obstacle crossing for the forestry chassis with 3-DF articulated body was analyzed through the curves of center of mass for frame and the force between wheels and ground. The simulation showed that the chassis with 3-DF articulated body had good adaptability to the terrain, good traffic ability and flexible steering ability compared with conventional six-wheeled chassis. It can provide enough adhesion force and meet requirements for forestry machinery working in rough hilly area.
- vehicle chassis /
- profiling terrain /
- simulation with ADAMS /
- obstacle surpassing

[1]	陈建, 石军锋, 李云伍,等. 中国西南地区农业机械化现状及发展战略[J]. 农业工程学报, 2003,19(5):1-5.
[2]	CHEN J, SHI J F, LI Y W, et al. Present status and developing strategy of agricultural mechanization in Southwest China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2003,19(5):1-5.
[3]	高焕文, 李问盈, 李洪文. 我国农业机械化的跨世纪展望[J]. 农业工程学报, 2000,16(2):9-12.
[4]	GAO H W, LI W Y, LI H W. Prospects of China agricultural mechanization facing the 21st century[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2000,16(2):9-12.
[5]	申艳斌, 贾鸿社, 杨为民,等. 农业拖拉机履带行走系浅析[J]. 拖拉机与农用运输车, 2009,36(1):37-38.
[6]	SHEN Y B, JIA H S, YANG W M, et al. Analysis on walking system of agricultural crawler tractor[J]. Traction & Farm Transporter, 2009, 36(1):37-38.
[7]	李从权,范超毅,苏新涛. 农用手扶电力驱动车的设计与试验[J]. 农业工程学报,2011,27(14):36-39.
[8]	LI C Q , FAN C Y , SU X T. Design and experiment on walking vehicle driven by electric for farming[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2011, 27(14): 36-39.
[9]	DENG Q Z, GAO H B, HU M, et al. Design of lunar rover with planetary wheel for surmount obstacle[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2003,35(2):206-209.
[10]	POTAU X, COMELLAS M. Comparison of different bogie configurations for a vehicle operating in rough terrain[J]. Journal of Terramechanics, 2011,48:75-84.
[11]	DENG Q Z, GAO H B, WANG S C, et al. Analysis of climbing obstacle capability of lunar rover with planetary wheel[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2004,30(3):197-201.
[12]	PIJUAN J, COMELLAS M. Active bogies and chassis leveling for a vehicle operating in rough terrain[J]. Journal of Terramechanics, 2012,49:161-171.
[13]	McCLOSKEY S H. Development of legged, wheeled, and hybrid rover mobility models to facilitate planetary surface exploration mission analysis[D]. Massachusetts: Massachusetts Institute of Technology,2007.
[14]	DENG Q Z,GAO H B, WANG S C, et al. Dynamics analysis of the lunar rover with planetary wheel[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2005,37(1):32-35.
[15]	邓全宗, 高海波, 胡明,等. 行星越障轮式月球车的设计[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2003,35(2):206-209.
[16]	GAO Q M, GAO F, ZHOU W H, et al. Stability analysis of hilly power platform with balance rocker suspension[J]. Transactions of the CSAM, 2013,44(2):291-293.
[17]	邓全宗, 高海波, 王少纯,等. 行星轮式月球车的越障能力分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2004,30(3):197-201.
[18]	GAO Q M, GAO F, LAI Y Y, et al. Steering system design of hilly power chassis with balance rocker suspension[J]. Transactions of the CSAM, 2014,45(2):13-18.
[19]	ZHU Y, KAN J M, LIU J H, et al. A review on the chassis of the forest machine [J]. Forest Engineering, 2015,31(2):97-102.
[20]	邓全宗, 高海波, 王少纯,等. 行星轮式月球车动力学分析[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2005,37(1):32-35.
[21]	WEI Z G. Research and application on design theory of the chassis of forestry felling & cultivation machine [D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2011:6-8.
[22]	GAO Q M, GAO F, TIAN L. Design and development of a variable ground clearance, variable wheel track self-leveling hillside vehicle power chassis(V2-HVPC)[J]. Journal of Terramechanics, 2014,56:78-90.
[23]	高巧明, 高峰, 周文海,等. 采用平衡摇臂悬架的移动平台稳定性分析[J]. 农业机械学报, 2013,44(2):291-293.
[24]	WANG Y, CHEN S Z, LI H T. Design and experiment of high performance profiling terrain chassis with power train[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012,28(Suppl.1):39-44.
[25]	HUANG G S, MA W, WANG X J. Forestland site quality evaluation of Fujian Province based on continuous forest inventory data[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2014,36(3):1-8.
[26]	高巧明, 高峰, 赖永裕, 等. 具有平衡摇臂悬架的丘陵山区动力平台转向系统[J]. 农业机械学报, 2014,45(2):13-18.
[27]	QI C H, WANG G, ZHANG Z G. Kinematic analysis and simulation of the steel balls for rzeppa constant velocity joint[J]. Transactions of the CSAE, 2012,48(3):147-152.
[28]	朱阅, 阚江明, 刘晋浩, 等. 森林工程装备底盘研究综述[J]. 森林工程, 2015,31(2):97-102.
[29]	魏占国. 林木联合采育机底盘设计理论研究与应用[D]. 北京:北京林业大学, 2011:6-8.
[30]	LIU P Y, WANG Z J, LI H T, et al. Design and overcoming obstacles ability research of tracked driving chassis with planetary structure[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014,45(Suppl.):17-18.
[31]	WEI W, LIU X H, CHEN Y L, et al. Obstacle surmounting capability of 2-DOF articulated vehicle in rough terrain[J]. Journal of Jilin University, 2011,41(5):1205-1209.
[32]	王亚, 陈思忠, 李海涛. 高地面仿形性动力底盘的设计与试验[J]. 农业工程学报, 2012,28(增刊1):39-44.
[33]	黄国胜, 马炜, 王雪军. 基于一类清查数据的福建省立地质量评价技术[J]. 北京林业大学学报, 2014,36(3):1-8.
[34]	YU Z S. The theory of automobile[M]. 5th edition.Beijing: China Machine Press, 2012:8-9.
[35]	齐朝晖, 王刚, 张志刚. 球笼式万向节钢球运动分析与仿真[J]. 机械工程学报, 2012,48(3):147-152.
[36]	刘平义, 王振杰, 李海涛,等. 行星履带式农用动力底盘设计与越障性能研究[J]. 农业机械学报, 2014,45(增刊):17-18.
[37]	魏巍, 刘昕晖, 陈延礼,等. 在复杂环境中2自由度轮式铰接车辆的越障能力[J]. 吉林大学学报, 2011,41(5):1205-1209.
[38]	余志生. 汽车理论 [M]. 5版.北京: 机械工业出版社, 2012:8-9.

[1]	于泳超, 康峰, 郑永军, 吕昊暾, 王亚雄. 果园高位自动调平作业平台设计及仿真 . 北京林业大学学报, 2021, 43(2): 150-159. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200398
[2]	张卿硕, 杨雨桐, 符韵林, 孙静. 巴里黄檀心材色素为染料桉木单板仿珍染色工艺与着色机制 . 北京林业大学学报, 2020, 42(3): 151-159. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190270
[3]	储德淼, 母军, 康柳, 赖宗元. 单板层积材的三维光学检测及其托盘的有限元仿真分析 . 北京林业大学学报, 2019, 41(9): 147-155. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190056
[4]	孙术发, 张山山, 李禹璇, 武晋峰, 储江伟. 国内外林区几种大型作业车辆研究进展及车型设计展望 . 北京林业大学学报, 2019, 41(6): 154-166. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190048
[5]	韩东涛, 刘晋浩, 王典, 李大维. 一种林用主动步态底盘双缸轮腿越障及位置优化研究 . 北京林业大学学报, 2018, 40(6): 117-124. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180092
[6]	赵可, 刘晋浩, 黄青青, 孙浩, 王典. 林业并联式铰接底盘优化设计与越障性能仿真分析 . 北京林业大学学报, 2018, 40(10): 131-140. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180179
[7]	孙浩, 刘晋浩, 黄青青, 赵可. 多边形草沙障防风效果研究 . 北京林业大学学报, 2017, 39(10): 90-94. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170173
[8]	李滨, 单俊鑫. 聚脲喷枪混合室的设计和FLUENT仿真分析 . 北京林业大学学报, 2017, 39(3): 105-111. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160254
[9]	隋婷婷, 刘晋浩, 唐伟国. 步进式横向插刀机构的运动学求解与轨迹规划 . 北京林业大学学报, 2017, 39(10): 109-116. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170213
[10]	韩东涛, 刘晋浩. 基于工作小臂的履带式林木采育机越障能力分析与研究 . 北京林业大学学报, 2016, 38(7): 105-111. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150367
[11]	李滨, 杨笑天, 王述洋. 基于FLUENT的森林防火小型无人机的机身仿真优化研究 . 北京林业大学学报, 2015, 37(11): 115-119. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150132
[12]	黄河山, 李婷, 刘晋浩. 6-HUS并联运动平台动力学建模与仿真分析 . 北京林业大学学报, 2015, 37(4): 143-150. doi: DOI:10.13332/j.1000-1522.20140349
[13]	俞洋, 俞国胜, 德雪红, 袁大龙, 陈忠加. 基于ADAMS 的柱塞式环模成型装置的轨迹仿真研究 . 北京林业大学学报, 2014, 36(4): 147-151. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2014.04.003
[14]	聂秀琴, 李昀, 陈名腾, 聂盈, 刘凤媛. 三角函数干形方程与广义Brink干形方程的比较 . 北京林业大学学报, 2012, 34(5): 120-127.
[15]	贾艳迪, 周学飞. 竹浆残余木素在Co-salen仿酶系统催化氧化中的结构变化 . 北京林业大学学报, 2009, 31(4): 130-134.
[16]	池玉杰, 志娟. 10种平伏形木材腐朽菌的培养特性 . 北京林业大学学报, 2008, 30(1): 85-92.
[17]	张璧光, 白岗栓, 颜绍馗, 邓小文, 何亚平, 张莉俊, 刘杏娥, 胡胜华, 杨平, 李瑞, 张洪江, 秦爱光, 魏潇潇, 吴彩燕, 胡万良, 殷亚方, 王费新, 毛俊娟, 黄荣凤, 袁怀文, 王芳, 郑小贤, 周永学, 高黎, 赵天忠, 常旭, 崔赛华, 王晓欢, 刘燕, 张岩, 王胜华, 张克斌, 汪思龙, 王正, NagaoHirofumi, 王兆印, 李猛, 乔建平, 戴思兰, 王小青, 费世民, 罗晓芳, 樊军锋, 杜社妮, 孙向阳, 谭学仁, 王海燕, 范冰, KatoHideo, , 李昀, 陈放, 张旭, 张占雄, 刘云芳, 韩士杰, 李华, 龚月桦, 张双保, 高荣孚, 江玉林, 徐嘉, 孔祥文, 江泽慧, 陈秀明, 郭树花, 侯喜录, 任海青, , 陈宗伟, 丁磊, IdoHirofumi, 刘秀英, 常亮, 杨培华, 李晓峰, 李媛良, 高建社, 徐庆祥, , , 费本华, 陈学平, 李考学, 薛岩, 张桂兰, 蒋俊明, 张代贵, 金鑫, 王晓东, 续九如, 刘永红, 涂代伦, , 李雪峰, 丁国权, , 张红丽, , . 森林立木蓄积资源系统的计算机仿真实验研究 . 北京林业大学学报, 2007, 29(6): 104-108.
[18]	李雪华, 王兰珍, 李国雷, 李义良, 方升佐, 李生宇, 汪杭军1, 张冬梅, 赵铁珍, 薛康, 刘鹏举, 周传艳, 韦艳葵, 王立海, 王旭, 耿玉清, 任强, HUALi_zhong, 吴丽娟, 段文霞, 刘剑锋, 朱小龙, 党文杰, 雷加强, 宋永明, 崔同林, 韩士杰, 周亮, 余新晓, 李建章, 杨慧敏, 朱波, 苏晓华, 高岚, 黎明, 刘勇, JIANGXi_dian, 方陆明, 刘勇, 尹光彩, 李振基, 何茜, 阎秀峰, 周宇飞, 周国逸, 杨娅, 鹿振友, 喻理飞, 程云清, 宗文君, 徐新文, 王清文, 张冰玉, 唐小明, 周国逸, 沈熙环, 孙向阳, 王春林, 王新杰, 徐扬, 刘锐, 玲, 赖志华, 李吉跃, HEXiu_bin, 虞木奎, 柯水发, 李晓兰, 王伟宏, 茹广欣, 张志毅, 陈实, 郭蓓, 周晓梅, 孙阁, 温亚利, , 宋爱琴, 李俊清, 3, 齐涛, 国庆, 陈培金, 李丙文, 陈峻崎, 张可栋, 王旭, 蒋德明, 唐旭利, 王晓静, 王建林, 姚永刚, 长山, 刘志明, 周玉平, 赵双荣, 关少华, 宋湛谦, 陈放, 王春林, 杨伟伟, 闫俊华, 郑凌峰. 基于GIS的喀斯特森林生态仿真系统的构建 . 北京林业大学学报, 2007, 29(2): 152-155.
[19]	谭健晖, 王戈, 尹增芳, 王蕾, 林娅, 李春义, 张运春, 李云开, 陈圆, 梁善庆, 张颖, 闫德千, 林勇明, 孙阁, 金莹杉, 周繇, 张仁军, 王春梅, 张玉兰, 王超, 李昌晓, 赵铁珍, 吴淑芳, 周海宾, 邢韶华, 崔丽娟, 张秀新, 刘杏娥, 任云卯, 张志强, 张曼胤, 樊汝汶, 徐秋芳, 钟章成, 高岚, 吴普特, 于俊林, 杨远芬, 马钦彦, 张明, 刘青林, 王莲英, 翟明普, 刘国经, 杨培岭, 江泽慧, 周荣伍, 黄华国, 赵勃, 张桥英, 王以红, 江泽慧, 洪滔, 马履一, 罗建举, 余养伦, 刘艳红, 温亚利, 崔国发, 陈学政, 周国逸, 王玉涛, 冯浩, 王希群, 张晓丽, 刘俊昌, 罗鹏, 田英杰, 吴承祯, 杨海军, 邵彬, 何春光, 周国模, 殷际松, 汪晓峰, 柯水发, 安玉涛, 张本刚, 于文吉, 王小青, 费本华, 骆有庆, 魏晓华, 徐克学, 蔡玲, 李敏, 赵景刚, 马润国, 康峰峰, 徐昕, 洪伟, 任树梅, 何松云, 邬奇峰, 刘爱青, 温亚利, 王九中, 高贤明, 费本华, 朱高浦, 赵焕勋, 胡喜生, 安树杰, 赵弟行, 吴宁, 田平, 林斌, 吴家森, 郑万建, 任海青, 宋萍, 李永祥, 卢俊峰, 范海兰. 景区生态容量微观仿真分析方法实证研究 . 北京林业大学学报, 2007, 29(3): 81-86.
[20]	冯仲科, 徐祯祥, 王小昆, 孔维鹤. 测定立木材积的改进形点法 . 北京林业大学学报, 2005, 27(5): 87-91.

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三自由度铰接林用底盘的设计与越障性能分析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20150304

作者简介:
朱阅。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: zhuyue@bjfu.edu.cn 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学工学院。

通讯作者:
阚江明,博士,教授。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: kanjm@bjfu.edu.cn 地址:同上。

The design of forestry chassis with articulated body of three degrees of freedom and analysis of its obstacle surpassing ability

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三自由度铰接林用底盘的设计与越障性能分析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20150304

1. 北京林业大学工学院

作者简介:
朱阅。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: zhuyue@bjfu.edu.cn 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学工学院。

通讯作者: 阚江明,博士,教授。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: kanjm@bjfu.edu.cn 地址:同上。

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The design of forestry chassis with articulated body of three degrees of freedom and analysis of its obstacle surpassing ability

1. School of Technology, Beijing Forestry University, Beijing, 100083, P. R. China.

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doi: 10.13332/j.1000-1522.20150304

作者简介: 朱阅。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: zhuyue@bjfu.edu.cn 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学工学院。

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三自由度铰接林用底盘的设计与越障性能分析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20150304

1. 北京林业大学工学院

作者简介: 朱阅。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: zhuyue@bjfu.edu.cn 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学工学院。

通讯作者: 阚江明,博士,教授。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: kanjm@bjfu.edu.cn 地址:同上。

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阚江明,博士,教授。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: kanjm@bjfu.edu.cn 地址:同上。

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朱阅。主要研究方向:森林工程装备及其自动化。Email: zhuyue@bjfu.edu.cn 地址:100083 北京市海淀区清华东路35号北京林业大学工学院。