拖拉机直线行驶控制系统的制作方法

本实用新型涉及拖拉机技术领域，特别是涉及一种拖拉机直线行驶控制系统。

背景技术：

随着拖拉机制造技术的快速发展，拖拉机自主驾驶技术也得到进一步开发，但是田间环境恶劣、工作条件艰苦等因素导致拖拉机自主驾驶技术开发难度大成本高，因此如何简单地对拖拉机进行改造以满足农民的使用需求是一个亟待解决的问题。

对于价格昂贵的插秧用拖拉机，人工驾驶很难实现直线行驶，然而直线行驶进行插秧却对后期田间管理带来极大的便利，除此之外秧苗与秧苗的横向距离也能保持精准，有利于合理地分配土壤资源，提高土壤和肥料的利用率。

技术实现要素：

基于此，有必要针对人工驾驶拖拉机很难实现直线行驶的问题，提供一种拖拉机直线行驶控制系统及方法。

一种拖拉机直线行驶控制系统，包括行驶角度检测装置、驱动装置、传动装置及控制装置，所述行驶角度检测装置用于检测拖拉机的行驶角度，所述驱动装置与所述传动装置驱动连接，所述传动装置用于与转向盘轴传动连接，所述行驶角度检测装置、所述驱动装置分别与所述控制装置电性连接，所述控制装置用于若判断拖拉机的行驶角度与初始角度匹配则控制所述驱动装置停止驱动转向盘轴转动，所述控制装置还用于若判断拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配则控制所述驱动装置通过传动装置驱动转向盘轴正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配。

上述拖拉机直线行驶控制系统，利用行驶角度检测装置检测拖拉机的行驶角度，并利用控制装置判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配。当拖拉机的行驶角度与初始角度匹配时，控制装置控制驱动装置停止驱动转向盘轴转动，当拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配时，控制装置控制驱动装置通过传动装置驱动转向盘轴正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配，从而维持拖拉机的行驶角度不变。通过这种方式能够实现拖拉机的直线行驶，为农业生产带来巨大的效益。

在其中一个实施例中，所述行驶角度检测装置包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述控制装置电性连接。控制装置以陀螺仪获取的拖拉机的行驶角度为依据来控制转向盘轴运行，不仅控制精度高，操作简单，而且价格低廉，容易获得。

在其中一个实施例中，所述驱动装置包括驱动电机，所述传动装置包括传动轴、主动齿轮及从动齿轮，所述驱动电机的输出轴与所述传动轴驱动连接，所述主动齿轮安装在所述传动轴上，所述从动齿轮用于安装在转向盘轴上，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。驱动电机的输出轴将动力传递至传动轴，传动轴带动主动齿轮转动，主动齿轮与从动齿轮啮合传动，从动齿轮带动转向盘轴转动，实现动力的平稳传递。

在其中一个实施例中，所述驱动装置还包括减速器，所述驱动电机的输出轴通过所述减速器与所述传动轴驱动连接。驱动电机的输出轴输出的动力通过减速器增加扭矩后传递至传动轴，使得传动轴平稳转动。

在其中一个实施例中，所述拖拉机直线行驶控制系统还包括安装座，所述安装座上设有第一轴承和第二轴承，所述传动轴的一端可转动地安装在所述第一轴承上，所述传动轴的另一端可转动地安装在所述第二轴承上。利用安装座上的第一轴承和第二轴承实现传动轴的可靠安装，保证传动轴转动顺畅。

在其中一个实施例中，所述安装座包括左侧板、右侧板、顶板及底板，所述左侧板的一端与所述顶板的一端连接，所述左侧板的另一端与所述底板的一端连接，所述右侧板的一端与所述顶板的另一端连接，所述右侧板的另一端与所述底板的另一端连接，形成中空腔体，结构简单。所述第一轴承设置在所述顶板上，第二轴承设置在所述底板上，所述传动轴穿过所述中空腔体并安装在所述第一轴承和所述第二轴承上，安装方便。

在其中一个实施例中，所述拖拉机直线行驶控制系统还包括第一限位件及第二限位件，所述第一限位件与所述第二限位件间隔设置，所述第一限位件和所述第二限位件用于安装在转向盘轴上，所述从动齿轮限位于所述第一限位件与所述第二限位件之间。利用安装座上的第一限位件和第二限位件实现从动齿轮的可靠安装，避免从动齿轮在转向盘轴上窜动。

在其中一个实施例中，所述拖拉机直线行驶控制系统还包括电磁离合器，所述电磁离合器连接所述传动轴与所述主动齿轮，当所述电磁离合器断电时，所述主动齿轮不随所述传动轴转动，当所述电磁离合器通电时，所述主动齿轮随所述传动轴转动。当电磁离合器断电时，主动齿轮不随传动轴转动，此时可通过操作转向盘使转向盘轴转动，实现拖拉机的人工驾驶。当电磁离合器通电时，主动齿轮随传动轴转动，此时控制装置通过判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配来控制转向盘轴运行，实现拖拉机的自动驾驶。采用电磁离合器可切换拖拉机至人工驾驶或自动驾驶模式，操作容易，使用方便。

在其中一个实施例中，所述电磁离合器包括衔铁轴套、动盘及电磁轭，所述主动齿轮可随所述衔铁轴套转动地安装在所述衔铁轴套上，所述衔铁轴套可转动地安装在所述传动轴上，所述动盘可随所述传动轴转动地安装在所述传动轴上，所述电磁轭安装在所述动盘上，当所述电磁轭断电时，所述电磁轭与所述衔铁轴套不吸引，当所述电磁轭通电时，所述电磁轭与所述衔铁轴套吸引。当电磁轭断电时，电磁轭与衔铁轴套不吸引，衔铁轴套与传动轴处于可转动状态，衔铁轴套不随传动轴转动，主动齿轮也就不随传动轴转动。当电磁离合器通电时，电磁轭与衔铁轴套吸引，衔铁轴套与传动轴处于不可转动状态，衔铁轴套随传动轴转动，主动齿轮也就随传动轴转动。

在其中一个实施例中，所述电磁离合器与所述控制装置电性连接，所述控制装置还用于控制所述电磁离合器断电或通电。利用控制装置控制电磁离合器断电或通电从而切换拖拉机至人工驾驶或自动驾驶模式，便于使用。

一种拖拉机直线行驶控制方法，包括以下步骤：

行驶角度检测装置检测拖拉机的行驶角度；

控制装置判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配，若拖拉机的行驶角度与初始角度匹配，则控制装置控制驱动装置停止驱动转向盘轴转动，若拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配，则控制装置控制驱动装置通过传动装置驱动转向盘轴正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配。

上述拖拉机直线行驶控制方法，利用行驶角度检测装置检测拖拉机的行驶角度，并利用控制装置判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配。当拖拉机的行驶角度与初始角度匹配时，控制装置控制驱动装置停止驱动转向盘轴转动，当拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配时，控制装置控制驱动装置通过传动装置驱动转向盘轴正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配，从而维持拖拉机的行驶角度不变。通过这种方式能够实现拖拉机的直线行驶，为农业生产带来巨大的效益。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的拖拉机直线行驶控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的拖拉机直线行驶控制系统的控制原理图；

图3为本实用新型实施例所述的拖拉机直线行驶控制系统的正视示意图；

图4为本实用新型实施例所述的驱动装置和传动装置的剖视示意图；

图5为本实用新型实施例所述的电磁离合器的剖视示意图；

图6为本实用新型实施例所述的拖拉机直线行驶控制方法的流程示意图。

附图标记说明：

10、行驶角度检测装置，20、驱动装置，200、驱动电机，210、减速器，30、传动装置，300、传动轴，310、主动齿轮，320、从动齿轮，40、控制装置，50、安装座，500、第一轴承，510、第二轴承，60、第一限位件，70、第二限位件，80、电磁离合器，800、衔铁轴套，810、动盘，820、电磁轭，90、转向盘轴。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

结合图1-3所示，在一实施例中提供一种拖拉机直线行驶控制系统，包括行驶角度检测装置10、驱动装置20、传动装置30及控制装置40。所述行驶角度检测装置10用于检测拖拉机的行驶角度。所述驱动装置20与所述传动装置30驱动连接，所述传动装置30用于与转向盘轴90传动连接。所述行驶角度检测装置10、所述驱动装置20分别与所述控制装置40电性连接，所述控制装置40用于若判断拖拉机的行驶角度与初始角度匹配则控制所述驱动装置20停止驱动转向盘轴90转动，所述控制装置40还用于若判断拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配则控制所述驱动装置20通过传动装置30驱动转向盘轴90正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配。

上述拖拉机直线行驶控制系统，利用行驶角度检测装置10检测拖拉机的行驶角度，并利用控制装置40判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配。当拖拉机的行驶角度与初始角度匹配时，控制装置40控制驱动装置20停止驱动转向盘轴90转动，当拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配时，控制装置40控制驱动装置20通过传动装置30驱动转向盘轴90正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配，从而维持拖拉机的行驶角度不变。通过这种方式能够实现拖拉机的直线行驶，为农业生产带来巨大的效益。

需要说明的是，拖拉机的初始角度可以是通过行驶角度检测装置10检测得到，拖拉机的初始角度也可以是通过人工输入得到。获得拖拉机的初始角度的方式有多种，不以此为限。

在一实施例中，所述行驶角度检测装置10包括陀螺仪，所述陀螺仪与所述控制装置40电性连接。控制装置40以陀螺仪获取的拖拉机的行驶角度为依据来控制转向盘轴90运行，不仅控制精度高，操作简单，而且价格低廉，容易获得。除了采用陀螺仪之外，也可以采用电子罗盘获取拖拉机的行驶角度。当然，同时采用陀螺仪和电子罗盘获取拖拉机的行驶角度，也是可行的方案。行驶角度检测装置10的形式有多种，不以此为限。

在一实施例中，所述驱动装置20包括驱动电机200，所述传动装置30包括传动轴300、主动齿轮310及从动齿轮320，所述驱动电机200的输出轴与所述传动轴300驱动连接，所述主动齿轮310安装在所述传动轴300上，所述从动齿轮320用于安装在转向盘轴90上，所述主动齿轮310与所述从动齿轮320啮合。驱动电机200的输出轴将动力传递至传动轴300，传动轴300带动主动齿轮310转动，主动齿轮310与从动齿轮320啮合传动，从动齿轮320带动转向盘轴90转动，实现动力的平稳传递。可选地，所述驱动电机200为伺服电机，精确度高，可靠性好。此外，所述主动齿轮310、从动齿轮320也可以采用传动带替代，即所述传动装置30包括第一同步轮、第二同步轮及同步带，所述第一同步轮安装在所述传动轴300上，所述第二同步轮用于安装在转向盘轴90上，所述同步带绕设在所述第一同步轮和所述第二同步轮上。

进一步地，所述驱动装置20还包括减速器210，所述驱动电机200的输出轴通过所述减速器210与所述传动轴300驱动连接。驱动电机200的输出轴输出的动力通过减速器210增加扭矩后传递至传动轴300，使得传动轴300平稳转动。

在一实施例中，所述拖拉机直线行驶控制系统还包括安装座50，所述安装座50上设有第一轴承500和第二轴承510，所述传动轴300的一端可转动地安装在所述第一轴承500上，所述传动轴300的另一端可转动地安装在所述第二轴承510上。利用安装座50上的第一轴承500和第二轴承510实现传动轴300的可靠安装，保证传动轴300转动顺畅。

结合图4所示，所述安装座50具体包括左侧板、右侧板、顶板及底板，所述左侧板的一端与所述顶板的一端连接，所述左侧板的另一端与所述底板的一端连接，所述右侧板的一端与所述顶板的另一端连接，所述右侧板的另一端与所述底板的另一端连接，形成中空腔体，结构简单。所述第一轴承500设置在所述顶板上，第二轴承510设置在所述底板上，所述传动轴300穿过所述中空腔体并安装在所述第一轴承500和所述第二轴承510上，安装方便。所述主动齿轮310设置在所述中空腔体内，起到一定的保护作用。可选地，所述第一轴承500为带菱形座外球面轴承，能够承受以径向负荷为主的径向轴向联合负荷，所述第二轴承510为双列角接触球轴承，能够同时承受径向负荷和轴向负荷。当然，第一轴承500和第二轴承510的形式有多种，不以此为限。

具体地，所述带菱形座外球面轴承通过螺钉安装在所述顶板上，所述双列角接触球轴承通过与所述底板上的装配孔过盈配合安装在所述底板上。

在一实施例中，所述拖拉机直线行驶控制系统还包括第一限位件60及第二限位件70，所述第一限位件60与所述第二限位件70间隔设置，所述第一限位件60和所述第二限位件70用于安装在转向盘轴90上，所述从动齿轮320限位于所述第一限位件60与所述第二限位件70之间。利用安装座50上的第一限位件60和第二限位件70实现从动齿轮320的可靠安装，避免从动齿轮320在转向盘轴90上窜动。可选地，所述第一限位件60为用于可拆卸连接在转向盘轴90上的限位板，所述第二限位件70为可拆卸连接在转向盘轴90上的限位板，便于根据从动齿轮320的实际位置安装。当然，第一限位件60和第二限位件70的形式有多种，不以此为限。

在一实施例中，所述拖拉机直线行驶控制系统还包括电磁离合器80，所述电磁离合器80连接所述传动轴300与所述主动齿轮310，当所述电磁离合器80断电时，所述主动齿轮310不随所述传动轴300转动，当所述电磁离合器80通电时，所述主动齿轮310随所述传动轴300转动。当电磁离合器80断电时，主动齿轮310不随传动轴300转动，此时可通过操作转向盘使转向盘轴90转动，实现拖拉机的人工驾驶。当电磁离合器80通电时，主动齿轮310随传动轴300转动，此时控制装置40通过判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配来控制转向盘轴90运行，实现拖拉机的自动驾驶。采用电磁离合器80可切换拖拉机至人工驾驶或自动驾驶模式，操作容易，使用方便。所述电磁离合器80设置在所述中空腔体内，起到一定的保护作用。

结合图5所示，所述电磁离合器80具体包括衔铁轴套800、动盘810及电磁轭820，所述主动齿轮310可随所述衔铁轴套800转动地安装在所述衔铁轴套800上，所述衔铁轴套800可转动地安装在所述传动轴300上，所述动盘810可随所述传动轴300转动地安装在所述传动轴300上，所述电磁轭820安装在所述动盘810上，当所述电磁轭820断电时，所述电磁轭820与所述衔铁轴套800不吸引，当所述电磁轭820通电时，所述电磁轭820与所述衔铁轴套800吸引。当电磁轭820断电时，电磁轭820与衔铁轴套800不吸引，衔铁轴套800与传动轴300处于可转动状态，衔铁轴套800不随传动轴300转动，主动齿轮310也就不随传动轴300转动。当电磁离合器80通电时，电磁轭820与衔铁轴套800吸引，衔铁轴套800与传动轴300处于不可转动状态，衔铁轴套800随传动轴300转动，主动齿轮310也就随传动轴300转动。

具体地，所述主动齿轮310套设在所述衔铁轴套800上并通过平键与所述衔铁轴套800连接。所述衔铁轴套800、所述动盘810、所述电磁轭820依次同轴心设置在所述传动轴300上，所述衔铁轴套800通过轴承可转动地安装在所述传动轴300上，所述动盘810通过所述传动轴300上的轴肩定位安装在所述传动轴300上，所述电磁轭820通过铆钉安装在所述动盘810上。

在一实施例中，所述电磁离合器80与所述控制装置40电性连接，所述控制装置40还用于控制所述电磁离合器80断电或通电。利用控制装置40控制电磁离合器80断电或通电从而切换拖拉机至人工驾驶或自动驾驶模式，便于使用。

上述拖拉机直线行驶控制系统，不仅能够快速稳定地实现拖拉机人工驾驶或自动驾驶模式的切换，而且整体结构紧凑，可靠性好，通用性强，拆装方便，价格低廉，适用于不同型号的拖拉机。

在一实施例中提供一种拖拉机直线行驶控制方法，包括以下步骤：

行驶角度检测装置10检测拖拉机的行驶角度；

控制装置40判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配，若拖拉机的行驶角度与初始角度匹配，则控制装置40控制驱动装置20停止驱动转向盘轴90转动，若拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配，则控制装置40控制驱动装置20通过传动装置30驱动转向盘轴90正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配。

上述拖拉机直线行驶控制方法，利用行驶角度检测装置10检测拖拉机的行驶角度，并利用控制装置40判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配。当拖拉机的行驶角度与初始角度匹配时，控制装置40控制驱动装置20停止驱动转向盘轴90转动，当拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配时，控制装置40控制驱动装置20通过传动装置30驱动转向盘轴90正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配，从而维持拖拉机的行驶角度不变。通过这种方式能够实现拖拉机的直线行驶，为农业生产带来巨大的效益。

结合图6所示，所述拖拉机直线行驶控制方法，具体包括以下步骤：

若选择自动驾驶模式，则控制装置40控制电磁离合器80通电；

行驶角度检测装置10检测拖拉机的初始角度；

经过时间t1，行驶角度检测装置10检测拖拉机的行驶角度；

控制装置40判断拖拉机的行驶角度与初始角度是否匹配：若拖拉机的行驶角度与初始角度匹配，则控制装置40控制驱动装置20停止驱动转向盘轴90转动，经过时间t2，行驶角度检测装置10再次检测拖拉机的初始角度进行循环。若拖拉机的行驶角度与初始角度不匹配，则控制装置40控制驱动装置20通过传动装置30驱动转向盘轴90正转或反转以使拖拉机的行驶角度与初始角度匹配。经过时间t3，行驶角度检测装置10再次检测拖拉机的初始角度进行循环。

若选择人工驾驶模式，则控制装置40控制电磁离合器80断电。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。