2ZB-8型水稻移栽机摆秧机构及钵苗参数化建模

利用动力学仿真分析软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS，建立了2ZB-8型水稻移栽机核心工作部件一摆秧机构的参数化虚拟模型和水稻钵苗的虚拟模型；通过仿真与物理试验的比较，对模型进行了验证。结果表明，所建虚拟模型精度较高，可用于动力学仿真研究。     

基于UG的水稻割晒机割台虚拟样机设计

虚拟样机可以对机械系统进行运动学和动力学分析。为此,运用三维建模软件UG对水稻割晒机割台零部件进行三维建模、装配,完成割晒机割台的虚拟样机设计。虚拟样机的设计需要高尺寸精度与各零部件之间的准确约束,通过零部件的三维绘制与装配,再进行整机的装配,对样机进行干涉检查,可提高研发效率。虚拟样机的设计为后续的虚拟样机运动仿真、割台的结构优化奠定了良好的基础。     

水稻收获打捆一体机打捆装置仿真分析

虚拟样机可以对机械系统进行运动学和动力学分析。为此,运用三维建模软件UG对水稻收获打捆一体机打捆装置零部件进行三维建模、装配,完成水稻收获打捆一体机打捆装置零部件的虚拟样机设计。虚拟样机的设计需要高尺寸精度与各零部件之间的准确约束,通过零部件的三维绘制与装配,再进行整机的装配,对样机进行干涉检查,可提高研发效率。打捆装置虚拟样机的建立为后续的虚拟样机运动仿真及其打捆装置零部件的结构优化奠定了良好的基础。对仿真后输出的曲线进行分析和讨论,使其符合真实的打捆环境,结果表明:各个装置的时序配合精准,能够较好地反映出整个打捆的过程,对实体的组装具有较大的指导意义。     

基于逆向工程的水稻精准模型构建及试验验证

为了更加切实反映水稻谷粒在介质中的运动及颗粒间的碰撞情况,利用逆向工程技术建立谷粒的精准三维模型。使用三维扫描仪测得饱满籽粒和瘪谷的点云数据,在后处理软件中经过数据处理、曲面重构最终生成质量较好的谷粒三维模型,与实际谷粒误差均小于2%。为了进一步验证基于逆向工程方法所建谷粒模型的准确性,采用离散元素法,将构建的谷粒不同模型导入离散元软件中,进行堆积角的仿真模拟及试验验证。堆积角的对比仿真模拟及试验表明:颗粒模型对堆积角的形成有较大影响,所构建模型模拟得到的堆积角与实际试验结果误差更小(3%以内)。该模型可更好地反映水稻籽粒间的接触碰撞和摩擦运动,为水稻籽粒收获清选过程中的动力学仿真分析提供了一种准确性和实用性更高的模型。     

基于本体的水稻收割机底盘虚拟装配工艺知识库设计

目前,水稻收割机底盘虚拟装配方法不能很好地实现知识共享与知识重用,制约着人工交互的智能技术在水稻收割机底盘虚拟装配方面的发展。为此,以建立水稻收割机底盘虚拟装配工艺知识模型为目标,基于本体论对水稻收割机底盘的虚拟装配语义模型、OWL本体描述语言及虚拟装配工艺知识推理等进行了深入的研究与分析,构建了水稻收割机底盘虚拟装配工艺知识的本体模型,实现了不同平台之间的水稻收割机底盘装配工艺的知识共享与知识重用。     

高速水稻插秧机移箱螺旋轴回转轨道优化设计

高速水稻插秧机送秧速度快，加剧了移箱机构磨损和冲击。针对这一问题进行了动力学分析，提出优化方法，建立优化模型，进行仿真模拟，得出螺旋轴回转轨道优化曲线；并应用于移箱机构设计中，改善了机构的工作状况。     

行星摆线针轮减速机构的动力学虚拟仿真

以UG、ADAMS等三维造型及运动学、动力学分析软件为平台，利用虚拟设计技术建立了行星摆线针轮减速机构的动力学虚拟样机模型。探讨了行星摆线针轮减速机物理约束机制的实现方法，建立了虚拟样机系统的力学模型，验证了样机的动态干涉情况，并对摆线针轮减速机构进行了动力学仿真分析，最后还进行了柱销与输出轴作用力的虚拟实验分析。仿真分析结果表明，提出的摆线针轮减速机虚拟样机建模正确，有较好的可靠性和实用价值。     

水稻插秧机虚拟仿真实验教学系统设计与应用

为解决水稻插秧机教学与实践受空间、资源限制,难以较好保证教学均质化的问题,课题组开发了水稻插秧机虚拟仿真实验教学系统。通过设计插秧机整机结构认知、插植部件工作原理仿真、插秧机作业流程虚拟操作和虚拟拆装等多模块层级虚拟训练,旨在使学生充分了解和掌握插秧机关键零部件机构名称、插秧机操作和调节规范与流程、插植部件和送秧装置工作原理。教学实践表明,该虚拟仿真系统显著充实了课堂教学资源,在学生工程实践能力和社会服务培养等方面取得了显著效果。     

旋转式水稻钵苗移栽机构动力学分析与试验

针对一种创新设计的椭圆齿轮-不完全非圆齿轮行星系旋转式水稻钵苗移栽机构,运用动态静力学分析方法和动力学方程组序列求解法,建立机构的动力学模型,利用基于VB软件的动力学分析软件,计算得到机构各运动构件受力及运动副约束反力的变化曲线。搭建机构动力学试验台,开展机构空载动力学试验,测试得到机构在130、160、190 r/min 3种不同工作转速下的动力学特性,通过分析得出:移栽臂工作产生的振动是支座X向振动的主要因素,是支座Y向振动的非主要因素。同时验证了机构动力学模型的正确性,为机构的动力学性能优化提供了可靠模型和试验基础。     

基于ADAMS的虚拟样机技术及其在农业机械设计中的应用

虚拟样机技术的出现为现代农业机械系统的研发提供了一个全新的设计方法,ADAMS软件是目前世界上最权威、使用范围最为广泛的多体动力学仿真分析软件。基于ADAMS软件,以门形取苗执行机构为原型,建立了其虚拟样机模型,进行了运动学和动力学仿真分析,通过实例阐述了应用虚拟样机技术进行农业机械机构设计的过程。     

水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验资源建设

针对水稻生产全程机械化教学实验和试验设计涉及的农业机械多,配备相应的资源成本高、维护难、共享性能差,且受水稻生长季节、农田条件影响大等问题,设计水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验平台。采用面向服务的软件架构,设计水稻生产全程机械化中5个关键技术环节和10种作业机具或装备的虚拟仿真教学资源体系,构建实验资源共享机制和科教融合的共享平台,并建立虚拟实验室管理模式,推动水稻生产全程机械化关键环节虚拟仿真实验教学资源的在线开放和共享;将南方特色作物生产机械技术特征和优势领域科研成果渗透到本科实践教学环节,创新实验教学方法,提升学生专业技能和解决实际问题的能力,提高人才培养质量。     

水稻钵苗膜上移栽机构优化设计与试验

膜上栽植技术可以有效防止水土流失、有利于有机水稻种植,钵苗移栽可以提高产量。为了将两种农艺相结合,提出一种膜上开孔并实现水稻钵苗栽植的移栽机构,能有效避免因破膜与水稻栽植不同步而造成的秧苗损伤。分析了移栽机构的工作机理,建立了运动学分析模型,开发了计算机辅助分析优化设计软件,并得到一组满足膜上移栽要求的结构参数。建立三维模型,并利用ADAMS软件完成虚拟样机仿真。设计物理样机,进行高速摄影运动试验。样机试验结果与理论分析所得轨迹基本一致,验证了移栽机构设计的合理性与正确性。在试验台架上完成了取苗试验与膜上栽植试验,取苗成功率为92.8%,膜上栽植的合格率为90%,满足膜上移栽的作业要求,验证了水稻钵苗膜上移栽机构的可行性。     

非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构优化设计与试验

针对现有水稻钵苗移栽机构结构复杂、成本高或工作效率低、振动大等问题,提出一种由1个不完全非圆齿轮、6个非圆齿轮和2个移栽臂组成的非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构。分析了该移栽机构的工作机理,采用一种基于人机交互的参数优化方法,编制移栽机构的优化设计软件,得到一组实现水稻钵苗移栽较优工作轨迹和姿态的机构参数。建立移栽机构虚拟样机,研制移栽机构物理样机,开展虚拟样机运动仿真分析和物理样机高速摄影运动学试验,得到机构移栽臂的秧针尖点静轨迹和姿态。理论计算和实际测量得到的推秧角与取秧角角度差分别为53.52°与52.53°,误差为1.45%;仿真分析、试验测试结果与理论分析结果基本一致,验证了移栽机构设计方法和结果的正确性,以及机构应用于实际机器的可行性。     

水稻秸秆深埋整秆还田装置设计与试验

针对目前我国水稻秸秆还田机械普遍存在的耕作深度浅、秸秆还田深度不满足农艺要求、旋耕部件缠草严重等问题,运用旋耕理论和数值计算分析方法设计了水稻秸秆深埋整秆还田装置。根据实际情况对土壤颗粒进行假设,运用离散元法建立土壤颗粒力学模型,应用EDEM软件进行整秆还田仿真虚拟试验,仿真结果表明,耕深在20 cm时,土壤表层覆盖率为93.87%。通过土槽台架试验得到:在作业速度为1.25 km/h、刀辊转速为237 r/min时,耕深可达到22 cm,地表以下15~20 cm翻埋的秸秆占秸秆总量的80%,秸秆还田率为91.63%,同时刀辊轴不缠草。试验结果表明,秸秆还田深度达到水整地环节的要求,秸秆还田率较高。通过虚拟仿真和台架试验相互验证,证明新型整秆还田装置一次作业可实现切土、碎土、埋草、压草及覆土的功能,满足农艺要求。     

水稻机筛箱惯性力优化分析

利用ADAMS软件建立联合收割机水稻机筛箱的动力学模型,计算在典型工况下各个轴承所受的惯性力。针对轴承所受惯性力大且不均衡的问题,采用ADAMS软件中DOE模块进行优化,通过布置平衡质量块,减小且均衡了轴承受力,最大惯性力下降达48%,提高产品质量,增强市场竞争力,为水稻机筛箱的进一步正向设计提供参考。     

基于Web3D的交互式虚拟水稻主茎可视化研究

在已建立的水稻主茎结构器官数学模型的基础上,采用Java3D和Web开发技术实现了水稻主茎的三维Web显示和交互控制,构建了基于Web的水稻主茎器官模型三维可视化研究平台,使得虚拟水稻作物的研究得以在IE浏览器上进行,也为其他作物的虚拟研究提出了一个新的研究思路.     

智能化水稻钵盘精量播种机虚拟样机与仿真分析——基于Pro/E

运用Pro/E软件对智能化水稻钵盘精量播种机零部件进行三维建模,装配零部件建立虚拟样机;对虚拟样机的关键零部件进行运动干涉检查;定义伺服电动机参数和创建测量点进行运动仿真分析,得到种箱基座和转板的位移变化曲线和转板的速度变化曲线。同时,对得到的曲线进行分析和讨论,证明其符合实际播种时的速度、位移变化,可为机构的优化提供理论依据。     

水稻插秧机秧针运动轨迹模拟——基于MATLAB及COSMOSMotion

建立了水稻插秧机分插机构秧针运动的数学模型,利用所得方程借助MATLAB软件编制程序,分别精确模拟出秧针端点的理论运动轨迹,并应用与SolidWorks无缝集成的COSMOS Motion三维动力学仿真软件对分插机构进行了模拟,得到分插机构秧针前端点运动轨迹图对理论运动轨迹加以验证,为选择合理的分插机构的结构参数提供依据.     

基于ADAMS的大功率拖拉机制动性能仿真

利用三维作图软件PRO/E建立了东方红-1604拖拉机制动器的三维模型,并运用机械系统动力学分析软件ADAMS建立了拖拉机整车的虚拟样机模型,根据相关试验标准对其进行了制动性能仿真试验。试验结果表明,该样机模型稳定可靠,可用于大功率拖拉机的虚拟仿真研究,为大功率轮式拖拉机的仿真研究搭建了虚拟试验平台,填补了我国大功率轮式拖拉机制动性能仿真研究的空白。     

基于Pro/E的机械手式水稻抛秧机的虚拟样机设计

机械手式水稻抛秧机是一种能够自动从育秧穴盘中拔起秧苗,并有序定植于田间的新型抛秧机。为此,利用Pro／E软件建立了机械手式抛秧机整机及其主要工作部件的三维模型,进行了整机的虚拟装配、干涉检验和生成二维工程图,实现了机械手式抛秧机的虚拟样机设计。虚拟样机为进一步完善样机的设计起到了重要的作用,也为其它农业机械的虚拟样机设计提供了参考和借鉴。