● 摘要
为适应丘陵山区复杂地形和不同农作物的农艺特点，提出一种具有平衡摇臂悬架系统、H型四轮驱动传动系统、角平分变地隙机构和双轨变轮距机构的可变地隙和轮距新型动力底盘（V2-HVPC）。本文确定了动力底盘的构型方案，采用经典地面力学理论、多体动力学仿真分析和遗传算法等方法对动力底盘的动力配置、稳定性、转向机构布置等特性进行了深入研究，为动力底盘的样机研制及试验提供了理论依据和研究手段。 在分析摇臂悬架及其差动平衡装置的现状和研制适用于民用领域摇臂悬架的必要性基础上，研发了适用于V2-HVPC的平衡摇臂悬架。该悬架满足了变地隙、变轮距和H型传动的设计要求，使动力底盘保持在丘陵山地复杂地形条件下四轮着地，保证了动力底盘中间部分始终保持在两侧驱动桥的摆动角平分线上，确保了驾驶员座位相对地面摆动最小。同时利用多体动力学仿真工具Adams和Recurdyn对采用平衡摇臂悬架结构的动力底盘与普通拖拉机的平顺性进行了对比仿真，验证了其设计的正确性和优良的抗倾翻能力。 参照同轴距普通拖拉机的最小转弯，V2-HVPC通过采用无转向梯形的四轮全液压转向方式，前后轮反相转向以减小转弯半径，同时确定了动力底盘车轮极限转角。为实现阿克曼转向、减小轮胎的滚动阻力，采用遗传算法优化左、右转向油缸的活塞位移关系。在变地隙后车轮绕主销偏转、底盘的轴距改变，变轮距后轮距改变，根据几何关系重新确定V2-HVPC车轮在水平面内有效转角与转向油缸位移的关系，并讨论了满足阿克曼转向的条件。 在传统稳定性分析的基础上，针对动力底盘的变地隙、变轮距和变姿态工况进行了对比研究，总结出质心高度、轴距长度变化趋势、侧滑和侧翻、纵滑和纵翻的计算公式、倾翻和滑移的转换条件。通过分析横向行驶变姿态工况下底盘的稳定性，提出了相应的评价方法。 为验证技术方案的可行性和理论分析结果的有效性，在攻克了角平分变地隙机构和双轨变轮距机构的工艺难题之后，试制了丘陵山区可变地隙和轮距的新型动力底盘样机。对整机在不同工况下的试验表明，该样机满足预期设计目标，所提出的相关设计理论与方法可为同类越野底盘的设计提供了参考。