頁第1章緒論1.1研究背景與意義1.1.1研究背景輪式果園采摘車作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械化的重要產(chǎn)物，其在提高果園采摘效率、減輕勞動力負擔方面起到了很重要的作用。然而，目前果園環(huán)境還存在復(fù)雜性和多樣性，現(xiàn)在集中大面積的果園地生產(chǎn)農(nóng)作物導(dǎo)致傳統(tǒng)的采摘車行駛系統(tǒng)往往難以滿足實際需求，并且效率很低，成本和人工消耗大，特別是在復(fù)雜路面條件下，采摘車的穩(wěn)定性和行駛性能成為制約其應(yīng)用的主要因素。因此，對輪式果園采摘車行駛系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進，以適應(yīng)不同路面條件和提高行駛性能，在控制成本的前提下，成為大部分果農(nóng)最先選擇的采摘車，是當前研究的主要目標。國內(nèi)外在果園機械化采摘方面已經(jīng)取得了一定的研究成果，但針對行駛系統(tǒng)的研究相對較少，且多集中于單一路面條件下的性能優(yōu)化。然而，果園環(huán)境復(fù)雜多變，單一的行駛系統(tǒng)難以滿足多種路面條件下的高效穩(wěn)定行駛。因此，本次設(shè)計主要通過設(shè)計一種三腳輪與行星架連接的新型行駛系統(tǒng)，以適應(yīng)不同路面條件，提高采摘車的穩(wěn)定性和復(fù)雜路面的通過性。1.1.2研究意義本研究的意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，通過設(shè)計新型三腳輪行駛系統(tǒng)，可以有效解決傳統(tǒng)采摘車在復(fù)雜路面條件下通過性不佳的問題，提高采摘效率和作業(yè)質(zhì)量。這對于推動果園機械化采摘的進一步發(fā)展具有重要意義。其次，本研究將行星架連接機構(gòu)應(yīng)用于采摘車行駛系統(tǒng)中，實現(xiàn)了兩個輪正常路面行駛和三個輪復(fù)雜路面運動的靈活切換。這不僅提高了采摘車的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，還為類似機械系統(tǒng)的設(shè)計提供了新的思路和方法。此外，本研究還將對電機、傳動軸、旋轉(zhuǎn)軸、齒輪齒條、蝸輪、錐齒輪等關(guān)鍵部件進行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)行駛系統(tǒng)的精確控制和高效傳動。這對于提高果園采摘車的整體性能和降低成本具有積極作用。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀在國內(nèi)，輪式果園采摘車的研究主要集中在機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計、優(yōu)化以及控制系統(tǒng)的開發(fā)上。近年來，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和智能化水平的提高，國內(nèi)研究機構(gòu)和企業(yè)開始關(guān)注果園采摘車的行駛系統(tǒng)，特別是在適應(yīng)復(fù)雜地形和提高作業(yè)效率方面的改進。一些研究團隊嘗試通過優(yōu)化車輪設(shè)計、改進傳動系統(tǒng)和加強控制系統(tǒng)來實現(xiàn)這一目標。然而，目前國內(nèi)的果園采摘車行駛系統(tǒng)仍面臨著穩(wěn)定性不足、通過性不良、對復(fù)雜地形的適應(yīng)性差以及智能化程度不高等問題。1.2.2國外研究現(xiàn)狀在國外，特別是歐美等發(fā)達國家，果園采摘車的行駛系統(tǒng)研究相對較為成熟。這些國家的研究機構(gòu)和企業(yè)注重果園采摘車的整體性能和智能化水平，通過引入先進的傳感器、控制器和執(zhí)行器等設(shè)備，實現(xiàn)了對采摘車行駛系統(tǒng)的精確控制和優(yōu)化。此外，國外還注重采摘車與其他農(nóng)業(yè)裝備的協(xié)同作業(yè)，通過集成多種功能和技術(shù)，提高果園采摘的自動化和智能化水平。在技術(shù)上，國外在果園采摘車行駛系統(tǒng)方面已經(jīng)實現(xiàn)了一些突破，如采用先進的導(dǎo)航系統(tǒng)和路徑規(guī)劃算法，實現(xiàn)采摘車的自主導(dǎo)航和避障；通過優(yōu)化車輪結(jié)構(gòu)和傳動系統(tǒng)，提高采摘車在不同地形下的行駛穩(wěn)定性和作業(yè)效率。然而，盡管國內(nèi)外在果園采摘車行駛系統(tǒng)方面取得了一定的研究成果，但仍存在一些共性的問題，如系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性有待提高、對復(fù)雜地形的適應(yīng)性仍需加強、智能化和自動化水平有待進一步提升等。綜上所述，國內(nèi)外在輪式果園采摘車行駛系統(tǒng)的研究上都在不斷進步，但仍有待進一步解決和完善的問題。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，相信未來果園采摘車的行駛系統(tǒng)將會更加高效、穩(wěn)定、智能化。果園采摘車行駛系統(tǒng)需求分析行駛系統(tǒng)作為輪式果園采摘車的核心組成部分，其性能與穩(wěn)定性、通過性直接影響到采摘車的工作效率和作業(yè)質(zhì)量。因此，對行駛系統(tǒng)進行深入的需求分析是設(shè)計優(yōu)化工作的前提和基礎(chǔ)。首先，果園采摘車需要在多種路面條件下進行作業(yè)，包括平坦的果園道路、崎嶇不平的山地、濕滑的泥地等。這就要求行駛系統(tǒng)必須具備良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，能夠應(yīng)對不同路況帶來的挑戰(zhàn)。特別是在復(fù)雜路面條件下，行駛系統(tǒng)需要能夠靈活調(diào)整車輪的狀態(tài)，以確保采摘車的平穩(wěn)行駛和作業(yè)安全。其次，果園采摘車需要具備較高的行駛速度和作業(yè)效率。因此，行駛系統(tǒng)需要設(shè)計合理的傳動機構(gòu)和控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)高效的動力傳遞和精確的行駛控制。同時，還需要考慮如何降低能耗，提高采摘車的續(xù)航能力，以滿足長時間連續(xù)作業(yè)的需求。2.1地形適應(yīng)性分析果園地形復(fù)雜多變，從平坦的果園道路到崎嶇的山地、濕滑的泥地等，都對果園采摘車的行駛系統(tǒng)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，地形適應(yīng)性是行駛系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮的關(guān)鍵因素。首先，對于平坦的果園道路，采摘車需要保持穩(wěn)定的高速行駛，以提高作業(yè)效率。此時，行駛系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計為兩輪驅(qū)動模式，以減少能耗，并提高行駛速度。其次，面對崎嶇不平的山地，采摘車需要具備良好的越野性能。三腳輪設(shè)計在此處發(fā)揮了重要作用。通過行星架連接機構(gòu)，采摘車可以靈活地切換到三輪驅(qū)動模式，增加與地面的接觸面積，提高穩(wěn)定性和抓地力。此外，優(yōu)化傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，確保在復(fù)雜地形中動力傳遞的平穩(wěn)性和高效性，也是提高地形適應(yīng)性的關(guān)鍵。對于濕滑的泥地，采摘車需要具備良好的防滑性能。除了三腳輪設(shè)計提供的更大接觸面積外，還可以考慮在車輪上增加防滑紋路或使用防滑材料，以提高車輪與地面的摩擦力。同時還需要克服行駛阻力。此外，果園中還可能存在其他特殊地形，如坡地、臺階等。針對這些地形，需要增強采摘車的地形適應(yīng)能力。通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化來提高采摘車在不同地形下的穩(wěn)定性和作業(yè)效率，滿足果園機械化采摘的需求。2.2通過性分析考慮果園路面通過性的時候，需要結(jié)合果園的地形條件（如起伏不平、凹坑、障礙物、溝壑、臺階等），從而評估采摘車的通過性，其中需要我們考慮的采摘車的最小離地間隙、最大爬坡能力、越障能力等指標，從而能夠確保采摘車在果園能夠順暢行駛并按照要求完成采摘任務(wù)。2.2.1最小離地間隙分析我們在考慮最小離地間隙時，需要考慮采摘車在滿載、靜止時，汽車除車輪之外的最低點與路面支撐平面之間的距離，顯示了采摘車在跨越障礙物和通過溝壕，凹坑時越過復(fù)雜路面的能力。最小離地間隙如圖2-1所示：圖2-1最小離地間隙當采摘車滿載時，最小離地間隙應(yīng)考慮在210mm-370mm之間，接近角在45-50°左右，離去角在35-40°左右最好。其中當>210mm時，采摘車通過有障礙或凹凸不平的地面的能力就越弱，但重心低，可增加穩(wěn)定性；當<210mm時，考慮在300mm時，車輛通過有障礙物和凹凸不平的地面的能力就越強，但重心偏高，降低了穩(wěn)定性。最后我們在考慮最小離地間隙時，需要根據(jù)使用采摘車的路面和環(huán)境選擇合適的離地間隙。從而確保路面良好的通過性。2.2.2爬坡能力分析在設(shè)計采摘車時，我們采用的是后輪驅(qū)動，其中采用后輪驅(qū)動的爬坡能力更好，在果園采摘地的路面比較復(fù)雜，還伴隨雨天的情況，前輪驅(qū)動容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，采用后輪驅(qū)動能夠具有很好的抓地力并且不容易打滑。其中需要考慮爬坡度問題，其中為了防止采摘車滿載時爬坡不出現(xiàn)打滑和側(cè)翻等現(xiàn)象，需要考慮最大爬坡度，從而讓采摘車能夠克服復(fù)雜路面的爬坡能力；爬坡能力示意圖如圖2-2所示：圖2-2爬坡能力示意圖在考慮爬坡度時，我們主要以100m行駛距離的爬坡能力作為參考，分析100m距離采摘車的爬坡能力，首先為了適應(yīng)路面，防止側(cè)翻和打滑，應(yīng)考慮爬坡度小于20°。當爬坡能力為30%時， tanθ=則θ=16°42′，則符合采摘車爬坡能力需求。2.2.3越障能力分析臺階地形也是果園采摘車最為常見的路面地形，對于一些具有垂直的臺階路面，我們需要考慮三腳輪的越臺階能力，從而實現(xiàn)臺階路面順利通過越障路面，各臺階路面通過如圖2-3所示：第一階段第二階段第三階段圖2-3各階段臺階路面主要從三個階段分析三腳輪登上臺階時的通過性；首先三腳輪登上臺階時，三腳輪的中心高度要高于臺階的高度，才能實現(xiàn)臺階跨越，根據(jù)設(shè)計，三腳輪的中心高度為260mm，可以輕松跨過正常路面臺階。可跨越臺階的高度H應(yīng)滿足下式： H≤12式中，H臺階高度（mm），車輪直徑（mm）。根據(jù)國家建筑樓梯標準，樓梯或臺階的高度尺寸應(yīng)小于或等于210mm，同時不小于140mm，在果園采摘車的路面基本小于臺階路面，故設(shè)計符合要求。2.3載重運輸能力分析通過對果園采摘車載重運輸能力的分析，主要確保采摘車在承載貨物或人員時不會超過其設(shè)計極限，從而避免因超載導(dǎo)致的車輛失控、剎車失靈等安全隱患。合理的載重能力分析可以有效的利用車輛的承載能力，又能避免不必要的浪費，從而提高運輸效率。載重過大不僅可能導(dǎo)致車輛結(jié)構(gòu)損壞、輪胎磨損加劇等問題，嚴重時還會出現(xiàn)安全問題，所以對采摘車的載重能力分析是很有必要的。我們在考慮采摘車的載重能力分析時，主要考慮從牽引力、最大額定載荷、作業(yè)效率、穩(wěn)定性等方面對果園采摘車進行載重能力分析。載重參數(shù)表如表2-1所示：表2-1載重參數(shù)表名稱參數(shù)最大額定載荷：220kg最高行駛速度：20km/h最大側(cè)傾角：14°續(xù)航里程：25km2.3.1牽引力計算由汽車理論可知，汽車在牽引行駛時，主要受四個阻力的影響，坡度阻力Fi、道路阻力Ff、加速阻力Fj、風阻力Fw。牽引力Ft需要克服上述幾個阻力并滿足附著條件時，采摘車才可以正常行駛，所以在設(shè)計時應(yīng)考慮以下式： Ft=Fi+Fj+Ff+Fw≤GJ （2-3）式中G汽車總重量，N；道路附著系數(shù)。為了實現(xiàn)采摘車有更大的負載能力，應(yīng)該選擇合適的牽引力Ft，從而讓采摘車有更好的行駛速度，從而達到載重需求。2.3.2作業(yè)效率計算作業(yè)效率是指農(nóng)機在單位時間內(nèi)完成作業(yè)的能力，其式為：作業(yè)效率=作業(yè)面積/作業(yè)時間2.3.3穩(wěn)定性分析在載重運輸能力分析中，還需要考慮車輛在不同載重情況下的穩(wěn)定性參數(shù)，如側(cè)傾穩(wěn)定性、制動穩(wěn)定性等。這些參數(shù)的計算有助于評估車輛在運輸過程中是否保持穩(wěn)定，防止發(fā)生傾覆或失控等危險情況。側(cè)傾角度參考圖如圖2-4所示：圖2-4側(cè)傾角度參考圖首先在考慮側(cè)傾穩(wěn)定性時，為了防止側(cè)翻傾斜，需要考慮最大側(cè)傾角是否符合要求，最大側(cè)傾角計算如式： 最大側(cè)傾角=arctan（（w×H）/（2×Fz×b）） （2-4）式中w車輛重量；車輛重心高度；Fz輪胎垂直載荷；b輪距。當側(cè)傾角過大輪胎外側(cè)磨損嚴重，容易爆胎，行駛不穩(wěn)定。側(cè)傾角過小，輪胎內(nèi)側(cè)磨損嚴重，影響在載重時的穩(wěn)定性。過大過小都影響采摘車在行駛過程中的行駛穩(wěn)定性，從而綜合考慮，選擇側(cè)傾角為14°最為合理。本章小結(jié)果園環(huán)境復(fù)雜多變，地形起伏不平，地面條件包括泥土、砂石、草地、樹木、障礙物等，這些都對采摘車的行駛系統(tǒng)提出了更高的要求。良好的通過性，能夠輕松應(yīng)對果園內(nèi)的各種地形和障礙物，確保采摘作業(yè)的高效進行。采摘車在行駛過程中需要保持穩(wěn)定，避免側(cè)翻、傾覆等安全事故的發(fā)生。采摘車應(yīng)具備靈活的操控性，提高作業(yè)效率。采摘車需要具備足夠的動力，以應(yīng)對果園內(nèi)的復(fù)雜地形和重載情況。傳動系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計合理，具備較高的傳動效率，確保動力能夠順暢地傳遞到車輪，實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的行駛。果園采摘車的設(shè)計應(yīng)考慮到成本因素，確保在滿足性能需求的同時，降低車輛的制造成本和維護成本。綜上所述，果園采摘車行駛系統(tǒng)需求分析是一個綜合性的過程，需要充分考慮果園環(huán)境特點、行駛性能、動力與傳動系統(tǒng)、安全與舒適性以及經(jīng)濟性與環(huán)保性等多個方面的需求。通過深入分析和研究，可以設(shè)計出符合果園采摘作業(yè)實際需求的行駛系統(tǒng)，為果園采摘車的高效、安全、穩(wěn)定運行提供有力保障。第3章輪式果園采摘車行駛系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計本章根據(jù)上下文結(jié)合理論基礎(chǔ)選擇的機構(gòu)進行方案的設(shè)計與及solidworks建模。首先，根據(jù)實際情況明確設(shè)計的要求，根據(jù)使用工況對傳動、轉(zhuǎn)向、驅(qū)動形式進行選擇，進行相關(guān)尺寸的計算。隨后對其零部件設(shè)計，對轉(zhuǎn)向機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)進行闡述。最后，為整體的方案進行介紹，運動模式介紹，并進行模型建模，結(jié)構(gòu)設(shè)計分析。3.4整車方案設(shè)計及運動分析布置形式：前軸負責轉(zhuǎn)向；后軸負責驅(qū)動。整體布局：主要部件有：電機、蝸輪、圓柱齒輪、齒條、行星架、車軸、旋轉(zhuǎn)軸、錐齒輪、短連桿、PVC車輪、車架等主要零部件。整車設(shè)計主要參數(shù)如表3-1所示：表3-1行駛系統(tǒng)設(shè)計主要參數(shù)名稱參數(shù)車輪直徑（D）:220mm輪寬（W）：20mm前輪距：650mm長×寬×高：1200×600×1500mm驅(qū)動方式：后驅(qū)后輪距：782mm果園采摘車整體設(shè)計布局如圖3-1所示：圖3-1采摘車行駛系統(tǒng)整體布局工作原理：主要有電機負責轉(zhuǎn)向和動力驅(qū)動，前輪主要通過電機帶動蝸輪通過連桿連接圓柱齒輪在齒條上相互嚙合帶動旋轉(zhuǎn)軸讓車輪左右轉(zhuǎn)動，正常路面兩個輪行駛，前面三個輪通過兩個行星架連接，處于自由裝動，正常路面兩個輪行駛，復(fù)雜路面如臺階三個輪運動；后輪也是通過電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實現(xiàn)前進和后退，通過錐齒輪相互嚙合讓車軸轉(zhuǎn)動帶動圓柱齒輪轉(zhuǎn)動，后輪車輪也是單獨運動，其中兩個輪通過皮帶與軸連接實現(xiàn)驅(qū)動前進和后退，其中一個輪為輔助輪，讓復(fù)雜路面能夠?qū)崿F(xiàn)運動。在設(shè)計時需要考慮功率大小，所需功率是驅(qū)動車輛所需的動力，它取決于驅(qū)動力和速度。如式： 功率P=Fv/η （3-1）式中：F驅(qū)動力；V速度，η傳動效率。由公式可得：功率p計算可得在5kw左右最為合理。其中還需要考慮制動距離大小，計算如下式： s=v2/(2a) （3-2）式中，v初始速度；--制動加速度。當車輛速度為10km/h，制動距離范圍在1.2m-1.9m之間比較合理。3.1傳動方式選擇傳動方式分為帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動等。齒輪傳動可分為直齒輪和斜齒輪等。收沖擊、傳動穩(wěn)定、無需潤滑、結(jié)構(gòu)簡單、成本低和傳動過載時具有彈性滑動的特性,可以防止其他部件損壞。其缺點包括外形尺寸大、結(jié)構(gòu)不夠緊湊、摩擦損失大、傳動效率低和使用壽命短等。鏈式傳動類似于帶式傳動,但鏈式傳動沒有彈性滑動和打滑的現(xiàn)象,優(yōu)點是可以軸的傳動,如平行軸、交錯軸和相交軸。缺點是制造安裝成本高,對使用環(huán)境和潤滑求嚴格。齒輪傳動可分為直齒輪和斜齒輪。其中,直齒輪承載能力強,經(jīng)久耐用。綜上所述,結(jié)合可重構(gòu)車輪設(shè)計要求結(jié)構(gòu)盡可能緊湊,同時工作所處的環(huán)境惡劣傳動方式選用直齒輪傳動直流電機，直流電機具有良好的啟動和調(diào)速性能，廣泛應(yīng)用于需要精確控制速度或位置的場合。其中直流電機優(yōu)點包括啟動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好、控制技術(shù)成熟；缺點在于可能存在效率稍低、維護成本較高等問題。電機驅(qū)動為果園采摘車提供了高效的動力輸出。相較于傳統(tǒng)內(nèi)燃機，電機響應(yīng)迅速，能夠迅速達到所需的工作速度，從而提高了采摘作業(yè)的效率。此外，電機驅(qū)動使得采摘車的速度調(diào)節(jié)更為靈活，駕駛員可以根據(jù)實際需要輕松調(diào)整車速，以適應(yīng)不同地形和作業(yè)需求。電機驅(qū)動具有顯著的環(huán)保優(yōu)勢。它不會產(chǎn)生有害氣體排放，有助于減少空氣污染，保護果園生態(tài)環(huán)境。同時，電機驅(qū)動具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，能夠充分利用電能，降低能源消耗，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。相較于內(nèi)燃機，電機驅(qū)動的噪音水平較低，為駕駛員和果園工作人員提供了一個更為舒適的工作環(huán)境。此外，電機驅(qū)動的采摘車在運行過程中振動較小，提高了駕駛的舒適性，有助于減輕駕駛員的疲勞感。電機驅(qū)動的采摘車結(jié)構(gòu)相對簡單，維護起來更為方便。電機部件較少，故障率較低，減少了維修成本和時間。此外，隨著電機技術(shù)的不斷發(fā)展，電機驅(qū)動系統(tǒng)的成本也在逐漸降低，使得果園采摘車的整體運營成本得以控制。電機驅(qū)動系統(tǒng)具有較強的適應(yīng)性，可以適應(yīng)不同地形和氣候條件。在果園中，地形復(fù)雜多變，電機驅(qū)動能夠確保采摘車在各種環(huán)境下穩(wěn)定運行。同時，電機驅(qū)動系統(tǒng)具有較高的可靠性，能夠長時間穩(wěn)定運行，減少因故障導(dǎo)致的停機時間，提高采摘作業(yè)的連續(xù)性。3.5主要零部件設(shè)計3.5.1齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)計在輪式果園采摘車行駛系統(tǒng)采用齒輪齒條嚙合實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的設(shè)計方案。首先，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的工作原理是通過齒輪和齒條的嚙合來控制車輛的轉(zhuǎn)向，這種設(shè)計使得轉(zhuǎn)向操作更為直接和高效。當駕駛員操作方向盤時，轉(zhuǎn)向器中的小齒輪會轉(zhuǎn)動，從而帶動齒條移動，進而控制車輪的轉(zhuǎn)向。這種機械式的傳動方式使得轉(zhuǎn)向響應(yīng)更為迅速，提高了采摘車的操控性。其次，齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造成本相對較低。這不僅有助于降低采摘車的整體制造成本，還使得后期維護和更換部件更為便捷和經(jīng)濟。此外，這種設(shè)計還具有較高的可靠性。由于齒輪和齒條的嚙合是機械式的，因此相比于一些復(fù)雜的電子或液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它更少受到外部環(huán)境因素（如溫度、濕度等）的干擾，從而保證了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。然而，在設(shè)計過程中，也需要考慮一些關(guān)鍵因素。首先，需要確保齒輪和齒條之間的嚙合精度和間隙控制得當，以避免產(chǎn)生過大的噪音和振動，影響駕駛的舒適性。此外，還需要考慮轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的剛性和強度，以確保在果園復(fù)雜地形和負載條件下，采摘車能夠穩(wěn)定、安全地行駛。齒輪齒條設(shè)計如下圖3-2所示：（a）齒輪（b）齒條圖3-2齒輪齒條設(shè)計齒輪齒條設(shè)計參數(shù)如表3-2、表3-3所示：表3-2直齒圓柱齒輪基本參數(shù)名稱參數(shù)齒數(shù)：z1=34模數(shù)：m=2分度圓d：d=mz1=68壓力角α：α=20°齒頂高系數(shù)ha*:ha*=1齒頂高ha:ha=ha*m==2頂隙系數(shù)c*:c*=0.25齒根高hf:hf=（ha*+c*）m=2.5P：P=πm=6.28Db：Db=dcosa=63.852h：h=hf+ha=4.5S：S=3.14e：e=3.14注：對于正常齒，ha=1；對于短齒，ha*=0.8。c是頂隙系數(shù)，對于正常齒，c=0.25；對于短齒，c*=0.3。表3-3齒條基本參數(shù)名稱參數(shù)齒數(shù)：z2=20模數(shù)：m=2齒頂高ha：ha=m=2齒根高hf：hf=1.25m=2.5齒距p：p=πm=6.28齒厚s：s=1.5708m=3.1416頂隙c：c=0.25m=0.5工作高度h′：h′=2.25m=4.5在齒輪齒條設(shè)計過程中，還需要考慮傳動比和最小轉(zhuǎn)彎半徑是否符合設(shè)計要求：傳動比公式： i=z2z1轉(zhuǎn)向半徑R取決于輪胎間距、輪胎轉(zhuǎn)向角等因素，通常需要通過幾何關(guān)系進行計算。其中最小轉(zhuǎn)彎半徑是判定汽車機動性良好的首要因素，最小轉(zhuǎn)彎半徑如圖3-3所示：圖3-3最小轉(zhuǎn)彎半徑其計算公式如下： R=L/2(Sinψ)； （3-4） D=W+2R(1?Cosψ) （3-5）式中，R代表車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑；L代表車長；W代表車寬；D代表車輛最小轉(zhuǎn)彎道寬度；ψ代表車輛方向的最大轉(zhuǎn)角。當轉(zhuǎn)向角度為80°-100°時，最小轉(zhuǎn)彎半徑≤4.5m時，汽車通過性能更好。在設(shè)計齒輪齒條時，還需要進行強度校核，根據(jù)采摘車的載重和工作環(huán)境，對齒輪和齒條進行強度校核，確保其在工作過程中不會因過載而損壞。這通常涉及到對齒輪齒條的彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng)力等的計算和分析。彎曲應(yīng)力公式： σ=M×y/I （3-6）式中：M為彎矩；y為力臂；I為截面慣性矩接觸應(yīng)力公式： F=Kδ^n （3-7）式中：F表示接觸力，K--表示系數(shù)，δ表示緊密性參數(shù)，n表示指數(shù)。注：系數(shù)K由材料彈性關(guān)系決定，可以通過實驗測定；n是固定的；δ由材料表面形狀和硬度決定。效率公式： η=(輸出功率/輸入功率)×100% （3-8）根據(jù)齒輪齒條傳動的摩擦系數(shù)、潤滑條件等因素，可以計算出傳動效率，以評估系統(tǒng)的能量損失情況。3.5.2錐齒輪嚙合驅(qū)動設(shè)計選擇錐齒輪嚙合動力驅(qū)動的設(shè)計方案主要是基于其在動力傳輸效率、地形適應(yīng)性、結(jié)構(gòu)緊湊性和承載能力等方面的優(yōu)勢。這種設(shè)計能夠滿足果園采摘車在復(fù)雜地形和工作環(huán)境下的動力需求，同時保持較高的穩(wěn)定性和可靠性。此外，錐齒輪作為一種成熟的傳動方式，技術(shù)成熟度高，制造和維護成本相對較低，適合在果園采摘車等農(nóng)業(yè)機械設(shè)備中廣泛應(yīng)用。果園采摘車需要在復(fù)雜多變的果園環(huán)境中作業(yè)，需要應(yīng)對多種行駛方向和角度的變化。錐齒輪設(shè)計能夠改變傳動方向，使得動力傳遞更為靈活，滿足采摘車在各種復(fù)雜地形下的行駛需求。同時，錐齒輪具有較高的承載能力和緊湊的結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)果園采摘車高負載、高效率的作業(yè)特點。雖然錐齒輪制造和安裝難度較高，且可能產(chǎn)生一定的噪音和振動，但通過合理的設(shè)計和制造，可以最大程度地發(fā)揮其優(yōu)點，克服其缺點，為果園采摘車的行駛系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效的傳動方案。錐齒輪設(shè)計如圖3-4所示：圖3-4錐齒輪設(shè)計錐齒輪設(shè)計基本參數(shù)如表3-4所示：表3-4錐齒輪基本參數(shù)名稱參數(shù)齒數(shù)：z=34模數(shù)：m=2壓力角α：α=20°分度圓直徑d：d=mz=68齒頂高ha：2根圓錐角δf：δf=δ1-θf=0.735齒根高hf：2.5分度圓錐角δ：δ=arctg（z1/z2）=0.785外錐距R：R=d/2sinδ=48.09齒頂角θa：θa=arctg（ha/R）=0.392頂圓錐角δa：δa=δ1+θa=1.177齒根角θf：θf=arctg（hf/R）=0.050I：I=1在錐齒輪設(shè)計過程中要考慮扭矩，保證運動過程中不出現(xiàn)過載情況，扭矩T計算如下：（這個公式通過平均左輪和右輪的扭矩來得出錐齒輪的整體扭矩） T=(T1+T2)/2 （3-9）式中：T表示錐齒輪的扭矩；T1左輪扭矩；T2右輪的扭矩。還需要進行齒輪強度校核，在強度校核計算過程中，主要考慮校核齒輪的彎曲強度和接觸強度，確保齒輪在工作中不會損壞。其中彎曲強度校核公式： σF=(2KT1bmd1)×YFa×YSa 接觸強度校核公式： σH=(ZHZε(d1b))×((KT1式中，σF彎曲應(yīng)力；σH接觸應(yīng)力；K載荷系數(shù)；T1和T2兩齒輪的扭矩；b齒寬；m模數(shù)；d1主動齒輪的分度圓直徑；YFa和YSa彎曲強度計算的系數(shù)；ZHZε接觸強度計算的系數(shù)；u齒數(shù)比。最后齒輪嚙合角度取值范圍在：10°-30°。3.5.3三腳輪設(shè)計三腳輪是果園采摘車行駛系統(tǒng)的核心組件之一，其設(shè)計主要圍繞著增強采摘車的穩(wěn)定性、越野性能以及適應(yīng)性展開。三腳輪主要由三個獨立的輪子和一個中心連接機構(gòu)組成。每個輪子都具備獨立的支撐和轉(zhuǎn)動功能，而中心連接機構(gòu)則負責將三個輪子穩(wěn)定地連接在一起，形成一個整體的三腳輪結(jié)構(gòu)。在輪子的設(shè)計上，我們采用了高強度、耐磨的材料，以確保輪子在復(fù)雜地形中能夠長時間穩(wěn)定工作。同時，輪子的直徑和寬度也經(jīng)過了精心計算，以平衡越野性能和行駛阻力。中心連接機構(gòu)則采用了精密的機械設(shè)計和加工工藝，以確保其強度和穩(wěn)定性。它不僅能夠承受來自三個輪子的各種力，還能夠保持三個輪子之間的相對位置穩(wěn)定，防止在行駛過程中出現(xiàn)晃動或錯位。三腳輪設(shè)計如圖3-5所示：圖3-5三腳輪設(shè)計三腳輪設(shè)計工作原理三腳輪的工作原理主要依賴于其獨特的結(jié)構(gòu)和設(shè)計。在平坦路面行駛時，三個輪子共同支撐采摘車的重量，提供穩(wěn)定的行駛平臺。當遇到崎嶇不平的山地或濕滑的泥地時，三個輪子能夠各自獨立地適應(yīng)地形變化，保持與地面的穩(wěn)定接觸。通過調(diào)整中心連接機構(gòu)的設(shè)計，我們可以實現(xiàn)三腳輪在不同路況下的靈活切換。例如，在需要更高的越野性能時，我們可以增加中心連接機構(gòu)的靈活性，使三個輪子能夠更好地適應(yīng)地形起伏；而在需要更高的穩(wěn)定性時，我們則可以增加中心連接機構(gòu)的剛度，使三個輪子保持更緊密的排列。其中行星架連接機構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)行星架連接機構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)是果園采摘車行駛系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要作用是將三腳輪穩(wěn)固地連接在一起，形成一個穩(wěn)定的行駛平臺，同時確保在不同路況下能夠靈活適應(yīng)地形變化。通常采用鑄鋼或鍛鋼材料制造，這些材料具有良好的強度和耐磨性，能夠確保連接機構(gòu)在復(fù)雜地形中長時間穩(wěn)定工作。此外，行星架連接機構(gòu)還需考慮調(diào)節(jié)功能。通過設(shè)計可調(diào)節(jié)的連接機構(gòu)，可以根據(jù)不同路況調(diào)整三腳輪之間的相對位置和角度，以適應(yīng)地形變化，提高行駛穩(wěn)定性和越野性能。

三腳輪在不同路面條件下的運動性能分析三腳輪作為果園采摘車行駛系統(tǒng)的核心組件，其運動性能在不同路面條件下具有顯著的變化和適應(yīng)性。以下是對三腳輪在不同路面條件下的運動性能進行詳細分析：（1）平坦路面在平坦路面行駛時，三腳輪的三個輪子均勻受力，提供穩(wěn)定的支撐和推動力。由于路面平坦，摩擦力較小，因此三腳輪能夠輕松、高效地行駛，實現(xiàn)較高的速度和效率。此時，三腳輪的運動性能主要表現(xiàn)為穩(wěn)定性和平順性。（2）崎嶇山路面對崎嶇不平的山地路況，三腳輪的運動性能主要體現(xiàn)在越野能力和適應(yīng)性上。由于地形起伏不定，三腳輪的每個輪子都能夠獨立地適應(yīng)地形變化，確保采摘車能夠穩(wěn)定地行駛。同時，三腳輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得其具有較好的抓地力和爬坡能力，能夠輕松應(yīng)對陡峭的山坡和復(fù)雜的路況。（3）濕滑泥地在濕滑的泥地中，摩擦力較小，容易導(dǎo)致車輪打滑。然而，三腳輪的設(shè)計使其具有更好的防滑性能。通過增加輪子與地面的接觸面積和采用防滑材料，三腳輪能夠在濕滑泥地中提供穩(wěn)定的支撐和推動力，確保采摘車的安全行駛。（4）臺階與坡道遇到臺階或坡道時，三腳輪需要具備良好的攀爬能力和穩(wěn)定性。通過優(yōu)化三腳輪的輪距、輪徑和輪子材質(zhì)，以及調(diào)整連接機構(gòu)的角度和剛度，可以使三腳輪在面對這些挑戰(zhàn)時保持平穩(wěn)、高效的行駛狀態(tài)。采用三腳輪設(shè)計提供了更好的穩(wěn)定性。相較于單輪或雙輪設(shè)計，三腳輪能夠更均勻地分散重量，降低翻倒或滑動的風險。這種穩(wěn)定性在移動重物或需要精確控制的場合中尤為重要。三腳輪的設(shè)計使其能夠輕松適應(yīng)各種地形和不平坦的表面。無論是在室內(nèi)還是室外，三腳輪都能夠有效地跨越障礙物、小坑洼或斜坡，保證設(shè)備的平穩(wěn)移動。由于三腳輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，它們通常能夠承載更大的重量。這種設(shè)計使得三腳輪成為重型設(shè)備或大型工具的理想選擇，能夠滿足高負載要求。三腳輪設(shè)計通常配備易于操作的轉(zhuǎn)向和鎖定機制，使得用戶可以輕松控制設(shè)備的移動方向和速度。這種便捷性提高了工作效率，減少了操作難度。三腳輪通常采用耐磨、耐腐蝕的材料制成，能夠經(jīng)受住長時間的使用和各種環(huán)境的考驗。這種耐用性使得三腳輪成為長期投資，減少了維護和更換的頻率。3.5.4蝸輪設(shè)計選擇兩個蝸輪分別與兩個電機嚙合實現(xiàn)動力驅(qū)動和轉(zhuǎn)向的設(shè)計方案，主要是基于其在獨立控制、高效動力傳輸、結(jié)構(gòu)緊湊和穩(wěn)定性好等方面的優(yōu)勢。這種設(shè)計能夠滿足果園采摘車在復(fù)雜地形和工作環(huán)境下的動力需求，同時實現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)向操作。此外，通過精確控制兩個電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，可以進一步提高采摘車的行駛安全性和穩(wěn)定性。因此，這種設(shè)計方案是一種既實用又高效的選擇，適用于果園采摘車等農(nóng)業(yè)機械設(shè)備。蝸輪傳動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較大的傳動比，這意味著即使在較小的輸入扭矩下，也能獲得較大的輸出扭矩，非常適合果園采摘車在復(fù)雜地形和負載變化條件下的作業(yè)需求。蝸輪傳動具有平穩(wěn)的傳動特性，能夠減少沖擊和振動，從而保證采摘車行駛的平穩(wěn)性和舒適性。蝸輪傳動裝置通常具有較為緊湊的結(jié)構(gòu)，可以節(jié)省空間，有助于實現(xiàn)采摘車行駛系統(tǒng)的輕量化設(shè)計。在特定條件下，蝸輪傳動具有自鎖性能，即當輸入軸停止轉(zhuǎn)動時，輸出軸也能保持靜止，這有助于采摘車在陡峭地形或需要停車時保持穩(wěn)定。相比于其他傳動方式，蝸輪傳動的效率通常較低，這可能導(dǎo)致采摘車在行駛過程中產(chǎn)生較大的能量損失，影響能耗和續(xù)航里程。蝸輪的制造精度要求較高，加工難度較大，因此制造成本相對較高。這可能會增加采摘車的整體成本，影響市場競爭力。由于蝸輪傳動的摩擦損失較大，長時間運行可能會導(dǎo)致發(fā)熱和磨損問題，影響傳動性能和壽命。為了確保蝸輪傳動的正常運行和減少磨損，需要定期添加和更換潤滑油。這增加了采摘車的維護成本和復(fù)雜性。蝸輪設(shè)計如圖3-6所示：圖3-6蝸輪設(shè)計蝸輪設(shè)計基本參數(shù)如表3-5所示：表3-5蝸輪設(shè)計基本參數(shù)名稱參數(shù)軸向模數(shù)m：m=2.5齒數(shù)Z：Z=30壓力角α：α=20°螺旋角β：5°-15°分度圓直徑：d=75旋向：右旋中心距：a=75導(dǎo)程角：α=arctan(P/πD)精度等級：7級注：其中P為蝸桿的螺距，D為蝸輪的直徑。在進行蝸輪設(shè)計時需要對蝸輪強度進行計算，其中對齒面接觸強度計算：蝸輪齒面接觸強度的簡化計算公式主要涉及到材料的彈性系數(shù)（ZE）、接觸系數(shù)（Zρ）簡化后的公式可以表示為： δH=C×(T2a3)式中，ZE彈性系數(shù)；Zp接觸系數(shù)；C綜合系數(shù)；T2蝸輪的負載轉(zhuǎn)矩；a蝸桿傳動副的嚙合中心距。齒根彎曲強度計算; σF=K×M(Z×m^3×Y) （式中：σF蝸輪齒根彎曲應(yīng)力；K載荷系數(shù)，考慮了不同工作條件下的動態(tài)效應(yīng)；M蝸輪所受的彎矩；Z蝸輪的齒數(shù)；m蝸輪的模數(shù)，代表了齒形的大?。籝齒形系數(shù)，與齒形有關(guān)，通常通過查表或計算得出。選擇合適的蝸輪可以提高效率和工作時長，保證果園采摘車能夠按要求完成工作。3.5.5旋轉(zhuǎn)軸與短連桿設(shè)計選擇旋轉(zhuǎn)軸與短連桿連接實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的設(shè)計方案，主要是基于其在結(jié)構(gòu)簡單、維護便捷和轉(zhuǎn)向靈活等方面的優(yōu)勢。這種設(shè)計能夠滿足果園采摘車在復(fù)雜環(huán)境中的行駛需求，同時降低制造成本和維護成本。此外，通過精確計算和設(shè)計旋轉(zhuǎn)軸與短連桿的連接方式和角度，可以實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)向精度和穩(wěn)定性，提高采摘車的行駛性能。旋轉(zhuǎn)軸與短連桿設(shè)計如圖3-7所示：短連桿旋轉(zhuǎn)軸圖3-7旋轉(zhuǎn)軸與短連桿設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)軸和短連桿設(shè)計，可以更加靈活的實現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向，讓其他轉(zhuǎn)向平穩(wěn)，操縱方便，其維修成本更低。3.6電機選擇我們在選擇電機時，需要從果園采摘車實際的情況出發(fā)，選擇合適的電機可以讓其在潮濕、高溫或腐蝕性的條件下工作，還需要考慮電機的可靠性及維護成本，保證滿足工作需求，提高工作效率。以下是選擇電機的基本參數(shù)如表3-6所示：表3-6電機基本參數(shù)名稱參數(shù)電機型號：Y132S1-2電機類型：三相異步電機轉(zhuǎn)速：2900r/min額定功率：5.5kw額定電壓：48V效率：85.5%額定電流：1.8A最大轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩的2.2倍噪聲：78dB（A）振動速度：1.8mm/s功率因素：0.88重量：67kg在選擇電機后，還需要對負載轉(zhuǎn)矩、功率進行計算，其中機械特性曲線如圖3-8所示：圖3-8機械特性曲線其功率W計算公式： W=（N·m）×（rad/s） （3-14）式中：N·m轉(zhuǎn)矩rad/s轉(zhuǎn)速最后，選擇Y132S1-2型號的電機更加符合設(shè)計要求。3.7車輪選擇與皮帶選擇3.7.1輪胎選擇考慮到果園地形的復(fù)雜性和多變性，以及采摘作業(yè)對輪胎的特殊要求，推薦采用農(nóng)業(yè)專用輪胎。這類輪胎針對農(nóng)業(yè)作業(yè)環(huán)境設(shè)計，具有較深的胎紋和良好的抓地力，能夠應(yīng)對果園中的泥濘、濕滑和不平坦地面。它們還具備較高的耐磨性和抗刺穿性能，能夠在復(fù)雜地形中長時間穩(wěn)定工作。具有良好的抓地力和耐磨性，能夠應(yīng)對果園復(fù)雜地形和多變天氣條件。其特殊的胎紋設(shè)計能夠有效排除泥土和水分，提高防滑性能，確保采摘車的穩(wěn)定性和安全性。缺點是相對于普通輪胎，農(nóng)業(yè)專用輪胎的價格可能稍高。此外，由于果園地形復(fù)雜多變，可能需要不同規(guī)格和類型的農(nóng)業(yè)輪胎來適應(yīng)不同的作業(yè)需求。輪胎參數(shù)參考如圖3-9所示：圖3-9輪胎尺寸參數(shù)參考圖農(nóng)用專業(yè)輪胎基本參數(shù)如表3-7所示：表3-7農(nóng)用專業(yè)輪胎基本參數(shù)名稱參數(shù)輪胎型號：100/30R15斷面寬度：100mm輪胎直徑：440mm滾動周長：1381.6扁平比：30%自由半徑：300輪輞直徑：150mm載重指數(shù)：220kg胎面類型：AG選擇型號為100/30R15的農(nóng)用專業(yè)輪胎更加適合果園采摘車路面，農(nóng)用專業(yè)輪胎材料主要是以丁苯橡膠和再生膠，這樣選擇主要是提高輪胎的疲勞性能、抗氧化性能、耐磨性、強度等性能，讓輪胎能夠更好的實現(xiàn)采摘作業(yè)。3.7.2皮帶選擇在選擇皮帶時，主要有鋼帶、橡膠皮帶、聚酯皮帶三種類型供參考。橡膠皮帶具有良好的彈性和耐磨性，能夠適應(yīng)不同負載和轉(zhuǎn)速條件下的動力傳遞。同時，橡膠皮帶的價格相對較為親民，易于采購和更換。不足是對溫度和濕度的變化較為敏感，長期在高溫或潮濕環(huán)境下使用可能導(dǎo)致老化、硬化或變形；此外，橡膠皮帶在高速運轉(zhuǎn)時可能產(chǎn)生較大的噪音。其次是考慮聚酯皮帶，聚酯皮帶具有較高的強度和耐磨性，能夠承受較大的拉力。同時，聚酯皮帶具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，適用于果園等潮濕環(huán)境。不足是相對于橡膠皮帶，聚酯皮帶的價格較高；此外，其彈性和韌性可能略遜于橡膠皮帶。最后是鋼帶，鋼帶具有極高的強度和耐用性，適用于重載和高速條件下的動力傳遞。它還具有優(yōu)良的耐高溫性能，不易因高溫而變形或老化。不足是鋼帶的價格相對較高，且重量較大，可能增加采摘車的整體重量和能耗；此外，鋼帶的彈性較差，需要精確調(diào)整以確保良好的動力傳遞效果。最后，在選擇果園采摘車皮帶時需要根據(jù)具體實際場景進行相應(yīng)皮帶選擇。本章小結(jié)：輪式果園采摘車行駛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是果園機械化作業(yè)中不可或缺的一環(huán)。經(jīng)過深入研究和精心設(shè)計，我們成功完成了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，我們充分考慮了果園作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性和采摘作業(yè)的特殊需求，力求打造一款穩(wěn)定、高效、安全的采摘車行駛系統(tǒng)。通過優(yōu)化整體布局、驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及車架與支撐結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件的設(shè)計，我們確保了車輛在各種路況和作業(yè)場景下都能表現(xiàn)出色。展望未來，我們將繼續(xù)關(guān)注果園采摘車行駛系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和市場需求，不斷優(yōu)化和完善設(shè)計方案，為果園機械化作業(yè)提供更加先進、可靠的裝備支持。我們相信，通過我們的努力和創(chuàng)新，輪式果園采摘車行駛系統(tǒng)將在果園作業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用，為果農(nóng)帶來更多的便利和效益。第4章果園采摘車行駛系統(tǒng)性能分析4.1承重結(jié)構(gòu)靜力學分析靜力學分析是有限元的基礎(chǔ)?？梢酝ㄟ^有限元分析校核產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)構(gòu)強度和剛度，從而確保設(shè)計滿足要求。為驗證采摘車的承重是否達到要求，通過ANSYS有限元分析進行載重分析，從而使結(jié)果更加真實，可靠。輪式果園采摘車最主要承重是來自于果實放入采摘車的兜里然后運輸過程中帶來的載重，要求該車的載重為200kg以上，最大載重不超過250kg。材料屬性設(shè)置本次采用的的是結(jié)構(gòu)鋼，結(jié)構(gòu)鋼是一種高強度材料，有很好的耐腐蝕能力，可以保證抗壓性能和耐久性能，特別在復(fù)雜路面時，并且還容易加工，修復(fù)。結(jié)構(gòu)鋼力學屬性主要如表4-1所示：表4-1結(jié)構(gòu)鋼力學屬性材料名稱密度kg/m3楊氏彈性模量/Gpa泊松比屈服強度/Mpa結(jié)構(gòu)鋼78502000.32504.2主要零部件靜力學分析4.2.1車身載重分析（1）模型及網(wǎng)格劃分整體車身主要是采摘車承受重量最主要的結(jié)構(gòu)件之一，一般有承載式車身和非承載式車身，目前我們采用的最簡單結(jié)構(gòu)的車身，材料主要考慮的是結(jié)構(gòu)鋼，采用自由網(wǎng)格劃分的方式，過渡方式為平緩，車身承受面單元格大小設(shè)置為20mm，網(wǎng)格劃分后分為6019個單元，17194個節(jié)點，網(wǎng)格如圖4-1所示：圖4-1車身網(wǎng)格劃分（2）添加約束及載荷在整體模式下，由于車身的受力分布在車輪上，只有車輪與地面接觸，整體的受力為2156N，為保證分析結(jié)構(gòu)的準確可靠，根據(jù)實際情況，在前后車輪的兩個與地面接觸的車輪施加固定約束，保證施加壓力是達到的數(shù)值最準確，向整體車身施加2156N的載荷，方向為車身中心向下，并且增加地球標準重力，讓實際情況更加真實，可靠。

（3）求解及分析對車身承重分析后，得到等效應(yīng)力云圖和總形變量云圖，如圖4-2、圖4-3所示：圖4-2總形變量云圖圖4-3等效應(yīng)力云圖根據(jù)車身載重靜力學分析可知，在極限工況下最大等效應(yīng)力發(fā)生在車身中間位置，大小為46.669Mpa<【σ】=235Mpa，故其強度滿足要求其有較大盈余，存在優(yōu)化空間，右前輪紅色區(qū)域需要改進，讓應(yīng)力分散在車身全身，加以優(yōu)化改進，其中最大變形量和最大等效應(yīng)力位置相同，最大變形量為0.000235mm，結(jié)構(gòu)符合設(shè)計要求。4.2.2輪胎零件分析（1）模型及網(wǎng)格劃分車輪是汽車運動最主要的部件，其材料是結(jié)構(gòu)鋼加橡膠，采用自由網(wǎng)格劃分的方式，過渡方式為平緩，輪胎單元格大小設(shè)置為5mm，網(wǎng)格劃分后分為43554個單元，84222個節(jié)點，輪胎網(wǎng)格如圖4-4所示：圖4-4輪胎網(wǎng)格劃分（2）添加約束及載荷在輪胎中，由于輪胎的受力分布在內(nèi)部的輪轂上，輪胎承受來自整車及外載貨物的重量，整體的受力為2156N，為保證分析結(jié)構(gòu)的準確可靠，根據(jù)實際情況，在輪胎與地面接觸面設(shè)置固定約束，保證施加壓力是達到的數(shù)值最準確，向整體車身施加2156N的載荷，方向為車身中心向下，并且增加地球標準重力，讓實際情況更加真實，可靠。（3）求解及分析對輪胎承重分析后，得到等效應(yīng)力云圖和總形變量云圖，如圖4-5、圖4-6所示：圖4-5總形變量云圖圖4-6等效應(yīng)力云圖根據(jù)輪胎載重靜力學分析可知，在極限工況下最大等效應(yīng)力發(fā)生在輪轂處，應(yīng)力集中在內(nèi)部；大小為42.139Mpa<【σ】=235Mpa，故其強度滿足要求其有較大盈余，存在優(yōu)化空間，最大變形量和最大等效應(yīng)力位置相同，最大變形量為0.000249mm，結(jié)構(gòu)符合設(shè)計要求。通過靜應(yīng)力分析，可以更好的分析采摘車各部件強度、剛度、變形等力學分析，讓我們更清楚的發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，找出原因，并及時改正，更多的是節(jié)約成本，便于生產(chǎn)制造、加工。4.3主要結(jié)構(gòu)動力學分析動力學分析是車輛工程的一個分支，用于研究物體運動過程中的力學行為和運動規(guī)律。模態(tài)分析則是動力學分析的一種方法，主要研究結(jié)構(gòu)在自由振動的特性、變形和應(yīng)力等動態(tài)響應(yīng)，是一種分析結(jié)構(gòu)體在共振狀態(tài)下的振動性質(zhì)的方法。因此，模態(tài)分析主要預(yù)防有害振動的發(fā)生，分析結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。模態(tài)分析已經(jīng)成為機械性能評估、結(jié)構(gòu)力學設(shè)計的基本分析方法。考慮到采摘車車輪連接結(jié)構(gòu)件在實際運行中,受到的振動并非是自由模態(tài),所以對旋轉(zhuǎn)軸中的軸系零件進行約束后的仿真十分