一種姿態可調的履帶底盤及控制方法

本發明屬于履帶農業機械設備，尤其涉及一種姿態可調的履帶底盤及控制方法。

背景技術：

1、履帶式底盤具有接地面積大、接地壓力小、轉彎半徑小、轉彎靈便等突出優點，因此在我國南方水田作業中得到了廣泛的應用。傳統履帶式聯合收獲機的底盤采用焊接一體式的結構，將底盤上機架與行走系之間通過八字梁等結構固定，導致車身姿態無法調節。而農業作業的環境多為崎嶇不平的路面，且易遇到田埂、下陷等行進阻礙，因此車輛行駛過程中車身及操作平臺難以保持水平，加大了機手的操作難度；甚至易引起側翻事故，嚴重影響車輛行駛可靠性及作業效率。

2、中國專利cn117842223a提出的一種履帶底盤懸浮式升降機構，通過設置傳感器，得出當前需要車身抬升或下降的高度，設置雙作用油缸推動從動部，使得底盤高度向上直線抬升，從而使得底盤不易發生剛性碰撞。但在底盤直線抬升使得履帶車重心改變單一，在坡地行駛時容易造成重心失衡風險，限制了履帶車的通過性。

3、中國專利cn118489427a提出的一種丘陵山地玉米收獲機的調平履帶底盤及其控制方法，通過實時檢測調平履帶底盤的橫向角度，控制器計算得到收獲機車身由當前傾斜狀態到達水平狀態時調平液壓缸伸縮量，進而完成收獲機車身調平。但車身調平角度單一，遇到復雜地形時，調平作用效果不大。

4、中國專利cn111688831a提出的一種多點升降底盤液壓自動調控系統及工作方法，通過檢測底盤傾角姿態，計算各液壓缸所需調節的伸縮量并自動調控底盤多點升降調節機構，以實現車身的調平，但在有一定坡度路面上橫向行駛始時兩側履帶輪不完全與路面接觸，承重輪與路面存在一定角度擠壓，易于損壞履帶同時影響履帶輪結構壽命。

技術實現思路

1、本發明目的在于提供一種姿態可調的履帶底盤及控制方法，以解決上述的技術問題。

2、為解決履帶式旋耕機在崎嶇不平路面行駛或遇到行進阻礙車身無法保持水平，履帶輪與地面無法完全接觸的技術問題，本發明的一種姿態可調的履帶底盤的具體技術方案如下：

3、一種姿態可調的履帶底盤，包括底盤車架、驅動傳動組件、姿態調節組件、履帶行走輪組件和姿態檢測組件，所述驅動傳動組件固定安裝在底盤車架上，輸出端與履帶行走輪組件萬向傳動連接，用于驅動履帶行走輪組件始終貼合地面移動；所述姿態調節組件設置在底盤車架下方，一側與履帶行走輪組件連接，用于支撐并調節底盤車架的水平位置和垂直位置，使底盤車架在行駛過程中始終保持水平；所述姿態檢測組件設置在底盤車架及履帶行走輪組件上，用于檢測履帶車架及履帶車當前水平垂直方向角度；所述軌距輔助組件兩端分別安裝在兩側履帶行走輪組件上，用于保證履帶車行駛過程中兩側履帶行走輪組件之間的距離不變。

4、進一步的，所述驅動傳動組件包括變速箱和兩組萬向傳動件，所述變速箱固定連接在底盤車架上，所述兩組萬向傳動件沿底盤車架長度方向的軸線對稱設置。

5、進一步的，所述萬向傳動件包括動力輸入軸、中間滑軌軸、中間套筒軸、動力輸出軸和十字軸承，所述動力輸入軸一端的花鍵與變速箱的輸出軸同軸固定連接，另一端設有萬向節叉，與中間滑軌軸一端的萬向節叉通過一個十字軸承十字垂直安裝；所述中間滑軌軸另一端設有花鍵，且外周與中間套筒軸一端的套筒套接，能相互伸縮滑動；所述中間套筒軸另一端為萬向節叉，與動力輸出軸一端的萬向節叉通過一個十字軸承十字垂直安裝；所述動力輸出軸另一端設有花鍵套筒，與履帶行走輪組件中的驅動輪轉軸同軸固定連接，通過兩組萬向傳動件使得變速箱輸出軸與履帶行走輪組件的驅動輪轉軸實現兩軸之間的夾角和距離經常變化的情況下，仍能可靠地傳遞動力。

6、進一步的，四組姿態調節組件安裝在底盤車架四個角上，所述姿態調節組件包括prrr空間連桿機構、雙作用油缸和彈簧懸架，所述prrr空間連桿機構一端固定安裝在底盤車架一個角落底部，另一端與履帶行走輪組件固定，通過prrr空間連桿機構的運動實現所在底盤車架區域的姿態調節；所述雙作用油缸的缸筒部分固定安裝在底盤車架下方，所述雙作用油缸推桿部分與prrr空間連桿機構固定連接，用于為prrr空間連桿機構運動提供原動力；所述彈簧懸架一端轉動安裝在底盤車架側向，一端與prrr空間連桿機構轉動連接，用于減緩prrr空間連桿機構工作時與底盤車架產生的震動。

7、進一步的，所述prrr空間連桿機構包括滑塊導軌、滑塊、中間連接頭、姿態支撐桿、履帶輪鉸鏈座和限位塊，所述滑軌固定安裝在底盤車架下方，所述滑塊安裝在滑軌上，相互之間能發生相對滑動，所述滑塊側向上轉動安裝有中間連接頭，所述中間連接頭另一端與姿態支撐桿一端轉動鉸接；所述姿態支撐桿另一端與履帶輪鉸鏈座轉動鉸接，所述履帶輪鉸鏈座與履帶行走輪組件的履帶輪架固定連接；所述限位塊共有兩塊，一塊固定安裝在滑軌距離雙作用油缸近處，另一塊固定安裝在滑軌距離雙作用油缸遠處。

8、進一步的，所述履帶行走輪組件包括驅動輪、驅動輪轉軸、驅動輪安裝座、導向輪、導向輪安裝座、多個承重輪、履帶輪架、承重輪軸、張緊輪、張緊裝置安裝座、張緊桿、張緊絲杠、托帶輪、托帶輪安裝座和三角履帶條；所述履帶輪架的前端設有張緊裝置安裝座，頂端前中部設有托帶輪安裝座，頂端后中部設有驅動輪安裝座，后端設有導向輪安裝座，底端均沿其軸向等間距地設有多個承重輪軸，所述驅動輪通過驅動輪轉軸安裝在驅動輪安裝座上，所述承重輪安裝在承重輪軸上，所述托帶輪安裝在托帶輪安裝座上，所述張緊輪通過張緊桿和張緊絲杠安裝在張緊裝置安裝座上，所述張緊絲杠和張緊桿固定安裝在張緊裝置安裝座上，所述張緊絲杠與張緊桿固定連接，所述張緊桿與張緊輪的輪軸固定連接，通過調節張緊絲杠進而改變張緊桿的伸縮，改變張緊輪的位置，完成張緊調節；所述三角履帶條套設在驅動輪、承重輪、托帶輪和張緊輪上；所述prrr空間連桿機構的履帶輪鉸鏈座固定安裝在張緊裝置安裝座和所述導向輪安裝座上，完成姿態調節組件與履帶行走輪組件的固定連接從而支撐其底盤車架，所述萬向傳動組件中的動力輸出軸與驅動輪轉軸同軸連接。

9、進一步的，定義三角履帶條運動方向為y軸，所述驅動輪輪軸軸線為x軸，垂直于地面方向為z軸；所述姿態檢測組件包括前后水平傳感器、左右水平傳感器、坡度水平傳感器和控制器，所述前后水平傳感器固定連接在底盤車架上，用于測量底盤車架x軸方向的水平角度，所述左右水平傳感器固定連接在底盤車架上，用于測量底盤車架y軸方向的水平角度，所述坡度水平傳感器固定連接在履帶行走輪組件上，用于測量履帶車所處路面坡度，所述控制器固定連接在底盤車架上，前后水平傳感器、左右水平傳感器、坡度水平傳感器和雙作用油缸均與控制器電連接，所述前后水平傳感器、左右水平傳感器、坡度水平傳感器輸出水平角度信號至控制器，控制器響應所述前后水平傳感器、左右水平傳感器、坡度水平傳感器輸出的水平信號，從而控制雙作用油缸的活動端移動。

10、進一步的，所述軌距輔助組件包括活動推桿、雙作用軌距控制油缸和油缸固定座，所述油缸固定座一側固定安裝在履帶輪架上，另一側內部空腔設有滑道，所述活動推桿一側固定安裝在另一側的履帶輪架上，所述活動推桿另一側設有滑桿，滑桿與油缸固定座一側滑道配合相互之間可發生滑動，所述雙作用軌距控制油缸固定端安裝在油缸固定座上，活動端與活動推桿固定連接。

11、本發明還公開了一種姿態可調的履帶底盤的控制方法，包括如下步驟：

12、傳感器檢測步驟：在履帶車行駛時，所述坡度水平傳感器測量履帶車的所處路面坡度，所述前后水平傳感器測量底盤車架x軸方向的水平角度，所述左右水平傳感器測量底盤車架y軸方向的水平角度，并且輸出各水平信號至控制器；

13、橫向坡面調整步驟：在履帶車行駛在橫向坡面道路時，所述左右水平傳感器測量出底盤車架y軸方向的水平角度，輸出信號至控制器，使控制器檢測出履帶車處于橫向坡面，控制同側的雙作用油缸伸出，另一側的雙作用油缸收縮，帶動同側prrr空間連桿機構推動同側底盤車架升高；帶動另一側的prrr空間連桿機構拉動同側底盤車架降低，在左右水平傳感器檢測到底盤車架處于水平位置后，控制器停止控制雙作用油缸，使底盤車架保持水平；

14、上下坡調整步驟：在履帶車行駛上坡時，所述坡度水平傳感器測量履帶車的所處路面坡度，所述前后水平傳感器測量出底盤車架x軸方向的傾斜角度，輸出信號至控制器，使控制器檢測出履帶車處于上坡，控制后方的雙作用油缸伸出，前方的雙作用油缸收縮，相對應后方的prrr空間連桿機構推動后方的底盤車架升高，前方的prrr空間連桿機構拉回前方的底盤車架下降，在前后水平傳感器檢測底盤車架水平后控制器停止控制雙作用油缸，使得車身保持水平；在履帶車行駛下坡時，同理反之；

15、不平路面調整步驟：在履帶車行駛至路面不平處時，所述控制器響應于姿態檢測組件的三個水平信號，所述控制器控制四個方向的雙作用油缸的活動端移動，四個方向上的雙作用油缸的活動端前伸不同長度，并且帶動四個方向prrr空間連桿機構工作，所述prrr空間連桿機構推動底盤車架四個方向不同高度升降，進而改變履帶車姿態；

16、萬向調節步驟：所述變速箱在跟隨底盤車架運動時輸出軸軸線所在平面發生變化，所述萬向傳動組件通過萬向傳動結構將動力轉向傳動給履帶行走輪組件中的驅動輪轉軸，進而履帶行走輪組件不隨底盤車架姿態的調整而調整，所述履帶行走輪組件底部的履帶始終與路面最大化接觸。

17、進一步的，還包括：

18、軌距調整步驟：在姿態調節組件調節過程中，駕駛員判斷兩側履帶行走輪組件的間距，控制雙作用軌距控制油缸伸縮，帶動活動推桿推出或拉回一側履帶行走輪組件平行移動，保證履帶車行駛過程中兩側履帶行走輪組件之間的距離不變。

19、本發明的一種姿態可調的履帶底盤及控制方法具有以下優點：

20、1.本發明的姿態可調的履帶底盤通過姿態檢測組件檢測底盤車架的前后左右水平位置和地面的坡度，控制姿態調節組件調節兩側或前后的底盤車架高度，能夠根據地形的不平坦程度調節底盤高度，確保履帶車工作的連續性和高效性，提高作業效率；履帶底盤能夠根據不同地形的高低起伏調整底盤姿態改變重心位置，適應各種復雜的田間地形，提高了機器的適應性和靈活性；姿態調節組件通過調節底盤車架姿態位置，保持刀具與地面的合適接觸狀態，能夠提升作業質量，減少殘留和損耗。

21、2.?本發明使用萬向傳動組件可以使得變速箱輸出軸與驅動輪轉軸實現兩軸之間的夾角和距離經常變化的情況下，仍能可靠地傳遞動力，可以在履帶車架姿態調整過程中，變速箱在輸出軸軸線所在平面變化情況下，依舊將動力傳動給履帶行走輪組件中的驅動輪轉軸，進而履帶行走輪組件底部的履帶始終與路面最大化接觸，保證履帶車的接地面積不變，增加三角履帶條與履帶輪壽命，同時提高履帶車行駛穩定性。

22、3.履帶底盤的穩定性更好，在丘陵山地地區，履帶底盤的穩定性更高，可以減少車輛側翻或陷入的風險；履帶底盤的牽引力更大，由于履帶底盤的接觸面積更大，因此在需要額外牽引力的情況下，履帶底盤通常比輪式底盤更有優勢。