农机驾驶座椅自动调平系统研究

论文摘要

随着国民经济的发展和人们生活水平的提高,人们对驾驶舒适性的要求越来越高,而农机的作业环境非常恶劣,劳动强度很高,特别是坡地作业,长期从事农机作业将严重影响驾驶员的身体健康,世界各发达国家都在积极对农机驾驶的舒适性进行研究。我国有大量的缓坡耕地,坡地扭腰作业会对驾驶员的身体造成严重损伤,因此,在我国更有必要对农机驾驶舒适性做出研究。本文旨在设计一种农机驾驶座椅自动调平系统,在从事坡地作业时,能够自动调节驾驶员的坐姿,使驾驶员保持在水平坐姿下操作,从而降低劳动强度、保证驾驶员身体健康以及提高耕作效率。同时在坡度过大、农机有可能发生翻倾危险时,系统将发出报警信号,提醒驾驶员安全作业。本研究借助传感器技术、电液技术、计算机技术等现代技术,对调平系统中的信号采集模块、控制模块和执行机构三个部分进行了设计:(1)信号采集模块采用倾角传感器采集机身和驾驶座椅的倾角信息,控制模块以单片机为核心,执行机构选用液压系统,由单片机控制油缸活塞杆的动作,从而对座椅的水平位置做出调节;(2)硬件系统由单片机及其外围电路组成,包括数据采集、显示、继电器驱动、蜂鸣器驱动等模块,完成对驾驶座椅和机身倾角信号的接收、处理和显示,并以此为依据,驱动继电器和蜂鸣器工作;(3)软件控制系统应用C语言进行程序的编译,主要包括主程序、数据采集子程序、显示子程序和控制输出子程序;(4)应用Proteus进行了控制系统的模拟仿真,并搭建电路板,对硬件电路设计和软件系统控制进行了测试,验证了系统的可行性。本文设计的农机驾驶座椅自动调平系统,通过实验和仿真达到了预期的要求,在不超出安全工作角度时执行调平工作,超出时报警。另外,对液压系统的控制,既可以自动控制,也可以手动控制,这样驾驶员就可以根据需要将驾驶座椅调到理想的位置,对提高农机作业的舒适性和安全性具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 系统方案设计
• 2.1 设计思路
• 2.2 信号采集方式的选择
• 2.2.1 重力摆
• 2.2.2 倾角传感器
• 2.2.3 方案选择原则
• 2.3 控制器的选择
• 2.4 执行机构的选择
• 2.5 系统控制方式的选择
• 2.5.1 计算液压系统的供油时间
• 2.5.2 设定最小的供油角度
• 2.6 液压系统方案设计
• 2.6.1 “追逐式”调平法
• 2.6.2 “设定点不动”调平法
• 2.6.3 “中心不动”调平法
• 2.6.4 驾驶座椅调平方法
• 2.7 系统方案构成
• 2.8 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 系统硬件的总体设计
• 3.2 系统主要元件的选型
• 3.2.1 单片机的选择
• 3.2.2 倾角传感器的选择
• 3.3 单片机外围电路设计
• 3.3.1 数据采集电路
• 3.3.2 液晶显示电路
• 3.3.3 继电器驱动电路
• 3.3.4 报警电路
• 3.3.5 复位电路
• 3.3.6 时钟电路
• 3.3.7 电源电路
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 设计极限角
• 4.2 开发环境的选择
• 4.3 软件系统构成
• 4.4 系统模块设计
• 4.4.1 主程序模块
• 4.4.2 控制模块
• 4.4.3 数据采集模块
• 4.4.4 显示模块
• 4.5 本章小结
• 第五章 液压系统设计
• 5.1 负载分析
• 5.2 液压系统方案设计
• 5.2.1 液压系统方案设计
• 5.2.2 液压油缸参数设计
• 5.3 液压元件选型
• 5.3.1 液压泵的选型
• 5.3.2 换向阀的选型
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统调试及仿真
• 6.1 系统调试及仿真目的
• 6.2 仿真环境
• 6.3 系统调试
• 6.3.1 测试程序的编写
• 6.3.2 软硬件测试
• 6.4 系统仿真
• 6.5 仿真结果及分析
• 6.5.1 仿真结果
• 6.5.2 结果分析
• 6.6 实验
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介