农机方向盘自动转向装置的制作方法

本实用新型涉及农业机械自动导航技术，具体地指一种农机方向盘自动转向装置。

背景技术：

农业机械自动导航是精准农业技术体系中的一项核心关键技术，广泛应用于耕作、播种、施肥、喷药、收获等农业生产过程。农机位置测量方法、农机模型与导航路径跟踪控制方法是农业机械自动导航技术的研究重点，受到国内外科研人员的广泛关注。导航系统的作用是使农业机械按照优化的作业路径工作，减少重复作业区和遗漏作业区的面积，提高农业机械的田间作业质量和效率、降低驾驶员劳动强度。其中，转向执行机构是农业机械自动导航系统的必要组成部分之一，控制指令最终由执行机构实现，转向执行机构的优劣直接决定导航系统最终的导航质量。目前，拖拉机等农机的转向执行机构存在以下问题：1)传统导航转向执行机构结构庞大，安装复杂，拆卸不便；2)手动与自动之间切换不够顺畅；3)对安装精度要求高，适用范围小。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要提供一种农机方向盘自动转向装置，该装置安装拆卸便捷，转向灵活，适应性强。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种农机方向盘自动转向装置，包括基支架和驱动系统支架和基支架，所述驱动系统支架与所述基支架之间连有压力弹簧和连杆机构，所述驱动系统支架上设有能驱动农机方向盘转动的摩擦机构，所述基支架上设有摩擦压力调节机构，所述压力弹簧一端与所述驱动系统支架连接，另一端 与所述摩擦压力调节机构连接；所述基支架端部设有方向盘支杆夹持机构。

进一步地，所述摩擦机构包括驱动电机，驱动轴及方向盘摩擦轮，所述驱动电机固定在所述驱动系统支架上，所述驱动轴与所述驱动电机的动力输出轴固定连接，所述方向盘摩擦轮固定在所述驱动轴上。

进一步地，所述摩擦压力调节机构包括固定在所述基支架上的至少两个立式丝杆轴承，丝杆，丝杆手轮，及丝杆滑块，所述丝杆水平承托于所述两个立式丝杆轴承上，所述丝杆手轮与所述丝杆螺纹连接，所述丝杆滑块固定在所述丝杆上，且所述丝杆滑块与所述压力弹簧的底端连接。

进一步地，所述驱动系统支架上设有弹簧安装座，所述弹簧安装座与所述压力弹簧的顶端连接。

进一步地，所述连杆机构为多根相互平行且对称布置的支撑连杆，所述支撑连杆顶端与所述驱动系统支架铰接，所述支撑连杆底端与所述基支架铰接。

进一步地，所述方向盘支杆夹持机构包括左夹板和右夹板，所述左夹板的一端与所述基支架之间连有左合页，另一端设有夹紧锁，所述右夹板的一端与所述基支架之间连有右合页，另一端设有与所述夹紧锁配合的夹紧锁扣。

进一步地，所述左合页和所述右合页的开度分别为0°～270°。

进一步地，所述左夹板和所述右夹板的横断面均呈“L”形。

进一步地，所述驱动电机为24v直流步进电机，额定扭矩为4Nm。

更进一步地，所述驱动轴与所述驱动电机的动力输出轴通过联轴器固定连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

其一，本转向装置采用摩擦机构驱动农机方向盘转动，进而实现农机前轮自动转向功能，具有无需使用润滑油，驱动噪声小的特点。

其二，本转向装置采用可拆卸的模块化设计，利用方向盘支杆夹持机构进行固定，安装和拆卸便捷，在不使用时可以从方向盘支杆上卸除，节省空间，便于保存与维护，进而便捷灵活的转向装置降低了农机改装难度，同时提高了本装置对不同种类农机的适应性。

其三，本转向装置通过压力弹簧、连杆机构及摩擦机构的妥善配合，使得手动与自动能够自由切换，具有便捷切换手动操作与自动操作的功能。

其四，本转向装置结构简单紧凑，具有较强的方向盘自适应性，对安装精度和方向盘同心度要求较低，不影响农机使用，无需额外改造农机原有设备与结构，因此广泛适用于不同机型的方向盘，能够实现高效电力驱动农机车辆前轮转向，较好地满足不同农机的导航需求。

附图说明

图1是一种农机方向盘自动转向装置的装配状态结构示意图。

图2为图1中基支架，方向盘支杆夹持机构，连杆机构，压力弹簧，摩擦压力调节机构及驱动系统支架的连接关系示意图。

图3为图1中摩擦机构的结构示意图。

图4为图2的俯视结构示意图。

图5为图2的剖面结构示意图。

图6为方向盘支杆夹持机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。

如图1，图2所示的农机方向盘自动转向装置，包括驱动系统支架1和基支架2，所述驱动系统支架1与所述基支架2之间连有压力弹簧3和连杆机构4，所述驱动系统支架1上安装有能驱动农机方向盘转动的摩擦机构5，所述基支架2上设有摩擦压力调节机构6，压力弹簧3一端与所述驱动系统支架1连接，另一端与摩擦压力调节机 构6连接；所述基支架2端部设有方向盘支杆夹持机构7。

上述方案中，结合图3所示，所述摩擦机构5包括驱动电机5-1，驱动轴5-2及硅胶材质的方向盘摩擦轮5-3，所述驱动电机5-1固定在驱动系统支架1上，方向盘摩擦轮5-3固定在所述驱动轴5-2上，所述驱动轴5-2与所述驱动电机5-1的动力输出轴固定连接。其中，为提高转动效率，方向盘摩擦轮5-3通过驱动轴5-2和联轴器5-4与驱动电机5-1直接相连，驱动轴5-2底端和驱动电机5-1的动力输出轴顶端分别设有轴键，联轴器5-4两端均设有键槽，驱动轴5-2和驱动电机5-1动力输出轴上的轴键分别嵌入联轴器5-4的两个键槽中完成连接；驱动轴5-2安装于轴承8中为方向盘摩擦轮5-3提供支撑和驱动力；驱动电机5-1为24v直流步进电机，额定扭矩为4Nm。

上述方案中，结合图4，图5所示，所述摩擦压力调节机构6包括固定在基支架2上的两个立式丝杆轴承6-1，丝杆6-2，丝杆手轮6-3，及丝杆滑块6-4，所述丝杆6-2水平承托于所述两个立式丝杆轴承6-1上，所述丝杆手轮6-3与所述丝杆6-2螺纹连接，所述丝杆滑块6-4固定在所述丝杆6-2上；驱动系统支架1上设有弹簧安装座1-1，压力弹簧3顶端安装在弹簧安装座1-1上，压力弹簧3底端安装在丝杆滑块6-4上，弹簧安装座1-1和丝杆滑块6-4均可通过设置挂钩来安装压力弹簧3，因此，压力弹簧3通过丝杆滑块6-4和弹簧安装座1-1连接基支架2与驱动系统支架1，提供摩擦驱动所需的正压力，同时也使得本装置在切换至手动操作模式时系统抗振动能力提高。其中，通过转动丝杆手轮6-3带动丝杆6-2转动，使丝杆滑块6-4直线移动，进而丝杆滑块6-4牵引压力弹簧3伸缩，从而调节方向盘摩擦轮5-3的摩擦正压力，具体调节过程是：当丝杆滑块6-4向方向盘支杆9方向移动，压力弹簧3伸长，使得方向盘摩擦轮5-3与方向盘10之间的摩擦压力增加；当丝杆滑块6-4向驱动电机5-1方向移动，压力弹簧3缩短，使得方向盘摩擦轮5-3与方向盘10之间的摩擦压力 减小。

上述方案中，连杆机构4与压力弹簧3配合使驱动系统支架1可以处于上或下两个稳态位置。其中，连杆机构4为四根相互平行且对称布置在压力弹簧3两侧的支撑连杆4-1，支撑连杆4-1顶端与驱动系统支架1铰接，支撑连杆4-1底端与基支架2铰接，在基支架2固定的情况下可以实现驱动系统支架1的定姿态上下移动，使方向盘摩擦轮5-3随驱动系统支架1移动并始终保持轴向竖直，方向盘摩擦轮5-3与方向盘10保持水平，实现方向盘摩擦轮5-3对方向盘10的滚动驱动功能。

上述方案中，结合图6所示，所述方向盘支杆夹持机构7包括横断面均呈“L”形的左夹板7-1和右夹板7-2，所述左夹板7-1的一端与所述基支架2之间连有左合页7-3，另一端设有夹紧锁7-4，所述右夹板7-2的一端与所述基支架2之间连有右合页7-5，另一端设有与所述夹紧锁7-4配合的夹紧锁扣7-6。方向盘支杆夹持机构7通过前述两片合页与基支架2连接，从而能够通过夹持方向盘支杆9固定整个农机方向盘自动转向装置。其中，左合页7-3和右合页7-5的开度分别为0°～270°，使得左夹板7-1和右夹板7-2活动范围大，便于整个装置的拆卸。

上述农机方向盘自动转向装置的工作过程如下：首先，将左夹板7-1和右夹板7-2夹持方向盘支杆9，利用夹紧锁7-4和夹紧锁扣7-6锁紧，将整个转向装置固定在方向盘支杆9上，从而保持基支架2与方向盘10的相对位置关系；使用本转向装置进行电力驱动转向操作时，将驱动系统支架1向上推，使方向盘摩擦轮5-3处于与方向盘10接触的上稳态，此时驱动系统支架1被压力弹簧3拉住，因驱动方向盘10所需的压力由压力弹簧3提供，扭动丝杆手轮6-3调节压力弹簧3的伸缩长度调节压力，然后通过驱动电机5-1带动方向盘摩擦轮5-3转动进行带动方向盘10转动，实现农机前轮转向；本转向装置需由 电动切换为手动转向操作时，将驱动系统支架1向下拉，使方向盘摩擦轮5-3处于与方向盘10分离的下稳态，驱动系统支架1被压力弹簧3拉住，方向盘摩擦轮5-3与方向盘10分离，不再影响方向盘10转向，进而可手动操作方向盘13；松开方向盘支杆夹持机构7上的夹紧锁7-4和夹紧锁扣7-6，就可以便捷地取下整个转向装置。