甘蔗是我国重要的经济作物,是制糖和生产生物乙醇的重要原料。在全球范围内,我国甘蔗种植面积居世界第三,主要集中在广西、云南、广东、海南等省份。目前,我国甘蔗生产机械化程度较低,甘蔗生产效率低、成本高,影响了我国制糖业在国际市场的竞争力。我国蔗区每年受台风影响较大,倒伏现象比较普遍。适时对甘蔗进行培土管理,可以提高甘蔗抗倒伏性、去除杂草和促进土壤中有机物的分解,为甘蔗种植中后期的生长提供更好的条件。高秆作物中耕管理机需要有足够的离地间隙。我国目前中耕管理机械主要有手扶自走式微型机和悬挂式机具两类。手扶自走式作业时需要人行走在操垄间操作,作业条件差、效率低。悬挂式机具因缺乏合适的高地隙拖拉机而影响作业窗口期长度。中耕机采用菱形四轮设计方案时,高秆作物从两侧臂与中部机架形成的龙门架内通过,有利于延长中耕窗口期长度。菱形四轮车辆与传统四轮车辆的转向机构存在较大的差异。课题组前期研发了一种菱形四轮中耕机,并设计了一种前、后转向轮分别通过各自液压缸驱动的全液压转向系统。该系统在试验中存在左右转向时方向盘转动角度不一致、前后轮偏转同步性差和转向灵敏性差等问题。本文在分析这些问题的基础上,根据其前、后轮同步对称反向转向的特点,利用正、反平行四边形机构,以现有机架的尺寸以及连杆布置条件为基础,以前、后轮对称反向转动的同步性能为目标,计算各连杆的具体尺寸,设计出一种前后转向轮通过机械机构连接的全液压转向机构。通过Creo的Elements模块仿真试验和样机实测试验,验证转向过程中前、后轮偏转角度的差值。(1)通过机械连杆机构将前、后转向轮进行连接,使其达到反向同步偏转,保证了四个车轮的轴线延长线交于同一个转向中心点上,基本使得四个车轮转向过程中均为纯滚动。(2)通过匹配液压转向器与转向液压缸参数,使得在驾驶中耕机时,驾驶员进行转向操作时,方向盘转动的圈数与驾驶普通轿车相一致,提高中耕机的转向灵敏性。(3)对转向控制液压系统各执行元件选型与参数确定,在AMESim平台上对各个元件进行虚拟建模,并且对油路在受到不同控制信号、不同的工作状态时的响应特性进行仿真分析,得到中耕机在各种状况下进行转向时液压油路的压力流量变化情况。结果表明,本文设计的菱形四轮中耕机全液压转向系统能够顺利实现前、后车轮反向转向,并且转向过程中基本保持同步,工作顺畅稳定,在平地进行行驶转向过程中,前轮与后轮相差±0.5°,当机架偏转时,前、后轮偏转相差±4°;转向灵敏性基本达到与普通轿车一致的操纵效果,方向盘从中位分别向左右转向各1.5圈达到左、右转向的极限位置,达到预期设计目标,满足正常行驶要求。