基于矮化密植红枣的冠型拍振复合小型采收机设计与试验

针对新疆枣农对基于矮化密植枣树的小型红枣采收机的需求,提出仿枣树冠型拍振复合采摘与伞形柔性接果协同采收方法,以小型挖掘机动力平台为载体,通过理论测算与红枣种植枝条物理特征,确定转动振动最大角为30°,拍打行程8 cm,依据该关键参数分别设计拍振和伞形接果关键部件,配置拍振与伞形接果液压驱动系统,研创冠型拍振复合小型红枣采收机。试验结果表明:接果料仓最大提升角40°,红枣归集率92%左右;当作业时间为4 s左右,输入转速在120～180 r/min之间,红枣采净率均达到90%以上,且4 s左右作业时间为最佳;当最佳采摘转速在120～160 r/min之间,红枣损伤率总体控制5.4%以内。     

基于Pro/E的玉米肥团机压缩机构运动仿真与分析

基于Pro/E建立了玉米肥团机压缩机构的三维模型,并对曲柄滑块机构进行了运动仿真模拟和动力学分析。在参数设定为曲柄滑块机构曲柄转速为n=8r/min、运动时间为t=60s的情况下,得到压杆的运动速度图和加速度图,使得机构运动分析变得可视化、直观化和简单化,为肥团机压缩机构的设计提供了方法,有利于机构参数的合理选择,同时降低压缩机构的研发周期,提高工作效率。     

基于平面运动的酿酒葡萄采收装置设计与试验

针对新疆酿酒葡萄树形松散、枝干较细等特点,利用曲柄摇杆机构中连杆与肋条相连,设计可实现平面运动的酿酒葡萄采收装置。对装置开展运动分析,构建采收装置运动学模型,确定影响装置工作性能的主要影响因素为曲柄转速、曲柄长度、肋条调节杆长度和夹持间距。建立酿酒葡萄采收装置虚拟样机,并进行仿真分析,获取肋条各作用点速度与加速度仿真数据,通过加速度分析可知,肋条两侧加速度均可满足酿酒葡萄振动采收需求。以曲柄转速、曲柄长度、夹持间距和肋条调节杆长度为影响因素,以分离率和破损率为指标,开展四因素三水平正交试验,获取最佳参数组合为曲柄转速840 r/min、曲柄长度28 mm、夹持间距100 mm、肋条调节杆长度410 mm,验证装置设计的合理性。     

往复式切割器偏心轮曲柄摆杆机构运动仿真

阐述了往复式切割器的驱动机构——偏心轮曲柄摆杆机构的基本结构与工作原理,运用矢量方法对机构的运动规律进行了分析和理论推导,得出了机构的运动方程;利用动力学仿真软件ADAMS对该机构进行了运动仿真分析,得到了运动曲线图和对机架的激振力大小及变化规律。仿真结果表明:当输入转速为400 rmin时,切割器的运动周期是0.15 s,行程76 mm,速度为-1.5～1.73 ms,加速度为-69.5～68.6 ms2;切割器运动时对机架产生的作用力为简谐载荷,当输入转速为469 rmin时,载荷大小为1 393 N。通过理论与仿真分析,为偏心轮曲柄摆杆机构的优化设计和动力学分析提供了理论依据。      

红枣收获机激振装置激振频率优化与试验

为提高红枣收获机振动收获效率,对激振装置激振频率进行了优化。首先,建立激振装置与枣树振动系统动力学模型,获得激振装置曲柄转动角频率为2.7rad/s,激振频率为16.9Hz;其次,在ADAMS环境下进行运动学仿真分析,当曲柄转动角频率为2.7rad/s时,机构运动较平稳、无剧烈振动现象,装置机构运动满足要求;最后,对激振装置工作性能及作业效果进行田间试验。试验结果表明:当液压马达转速为25.0~26.5r/min时,即激振频率为16.5~17.4Hz,红枣采净率大于90%,红枣损伤率小于8%,装置各项性能均满足要求,可为红枣收获机激振装置激振频率设定提供理论依据和技术支持。     

自走式棉秆联合收获打捆机改进设计与试验

为提高棉秆回收率、压缩打捆效率和打捆质量,根据自走式棉秆联合收获打捆机的田间作业条件和棉秆的力学特性,采用理论、仿真和试验分析相结合的方法,对关键部件滚筒式铡切机构、拨禾轮、螺旋输送辊和曲柄滑块压缩机构进行了改进。改进后的自走式棉秆联合收获打捆机的滚筒式铡切机构转速为120 r/min,拨禾轮转速为36 r/min,螺旋输送辊转速为178 r/min,滚筒式铡切机构转速为120 r/min,曲柄滑块压缩机构压缩频率为110次/min,拨禾轮圆周上均布的拨禾板数量为8个。同时进行改进前后的对比试验。试验结果表明:改进后的自走式棉秆联合收获打捆机的棉秆回收率提高6.6%,压缩打捆效率提高43.4%,打捆密度提高14.7%,成捆率提高10.1%,规则草捆率提高4.7%。     

履带式高地隙油茶果振动采收机设计与试验

针对油茶人工采收效率低,劳动力成本大,且油茶果成熟期短、花果同期等问题,设计了可实现连续振动落果和收集的履带式高地隙油茶果振动采收机。采收机采用骑跨式车架沿油茶树种植行行走,利用曲柄摇杆机构驱动多排阵列的指排杆按照一定的运动轨迹对树冠两侧同时击打作业,落果通过收集板汇集后输送到果箱。根据击打轨迹对采收机击打装置的曲柄摇杆机构进行设计,并用ADAMS软件验证指排架运动轨迹。通过ANSYS软件对击打装置机架和采收机车架进行有限元模态分析,获得其前6阶固有频率,确定其不会发生共振。为接收振动掉落的油茶果,设计了高低错落分布的收集板,不仅能接收落果,且能顺利避开树干,实现整机在运动中完成振动落果和收集作业。最后,加工装配振动采收机样机,在击打液压马达转速为360 r/min条件下进行油茶林地整机试验,试验结果表明,油茶果采收率为87.56%,花苞掉落率为25.86%,满足油茶果采收要求。     

树冠振动式核桃采收装置的设计与分析

为提高核桃采收效率、降低果树损伤,针对新疆核桃种植模式,设计了树冠振动式核桃采收装置。该装置通过拨杆圆盘的直线往复运动产生的激振力实现核桃振动采收。通过对曲柄滑块总成进行运动分析,推导出了滑块速度和加速度的表达式,并对装置产生的激振力进行求解,得出振动频率为2Hz时装置对核桃最大激振力为134N,验证了该装置进行采收作业的可行性。同时,对采收装置进行惯性力分析,推导出了不同组数曲柄滑块总成的合力表达式,得出了该装置所受惯性力最大为8.69N,为新疆核桃收获机的进一步研究提供了理论基础。     

机械振动式沙棘采收机的设计

针对沙棘加工产业快速发展的同时果实采摘尚无成熟机具的情况,设计了一种机械振动式沙棘采收机。该机具采用曲柄滑块机构将动力输出的圆周运动转化为振动头的直线往复运动,振动头在往复运动下振摇沙棘果实,从而实现沙棘果实采摘。经试验测定,该机具果实采净率达93%以上,浆果完好率为88%,作业生产率为48.9 kg/h,各项指标均达到设计要求。该机小巧轻便,针对现阶段沙棘种植无固定模式的特点,由工作人员手持即可工作,工作适应性很强。     

棉田地膜回收打捆机关键部件的优化设计与试验

为提高棉田地膜回收率和打捆密度,采用理论和仿真分析相结合的方法,优化了棉田地膜回收打捆机的工作流程和关键部件的参数。优化后的棉田地膜回收打捆机增加曲柄摇杆输膜机构,捡拾滚筒转速为55 r/min,捡膜齿的长度为0.19 m,刷膜辊转速为37 r/min,圆捆打捆机钢辊转速为358 r/min,滚筒圆周上均布的捡膜齿排数为4排。进行了对比试验,试验结果表明:优化后的棉田地膜回收打捆机的地膜回收率提高7.5%,回收损失率降低43.5%,打捆密度提高17.9%。     

基于GPC-ILC的秸秆捡拾致密成型机主轴转速控制方法研究

为解决秸秆捡拾致密成型机主轴转速自动控制问题,以利于致密成型机全程智能化作业,设计了电液控制系统的数学模型与转速预测模型,提出了一种基于GPC-ILC的致密成型机主轴转速控制方法,通过采集先前成型机运行过程中的输入、输出数据,使用带遗忘因子的最小二乘法辨识广义预测控制的参数模型并计算预测输出值,根据以往过程的累计平均模型误差修正预测输出值,并引出迭代学习控制律,在线实时计算新的控制量,实现主轴转速的控制。场地收获试验表明：增负荷时,转速最大动态偏差为3.21r/min,与目标值的偏差为2.6%,最大余差为1.23r/min;减负荷时,最大动态偏差为2.23r/min,与目标值的偏差为2.47%,最大余差为0.89r/min;增减负荷转速达到稳定时间小于5s,超调量小于3%。田间试验表明：最大动态偏差为3.75r/min,与目标值的偏差为3.47%,最大余差为1.79r/min,满足成型机田间作业的需求。GPC-ILC算法可及时校正模型失配、干扰引起的转速控制的不确定性。     

振刷式枸杞采收机设计与试验优化

为了实现枸杞机械采收的高效、低损,融合振动和梳刷原理,设计了一种便携振刷式枸杞采收机,同时,根据枸杞鲜果与果柄脱离机理,采用单个集中质量力学模型,建立了采收机动力学模型,得到了采收机作用于枸杞鲜果的接触点位移、速度和加速度方程。运用ADAMS对采收机进行了运动学与动力学仿真,仿真结果表明:梳刷转速60～70 r/min、凸轮转速25～35 r/min、梳刷样式Ⅱ型时,熟果可以从果柄上脱离且不受损伤。采用三因素三水平二次正交旋转组合试验,建立了熟果采收率、青果错采率、熟果破损率与梳刷转速、凸轮转速、梳刷样式之间的数学模型,分析了各因素对熟果采收率、青果错采率、熟果破损率的影响,确定了最佳参数组合:梳刷转速64. 52 r/min、凸轮转速29. 68 r/min、梳刷样式Ⅱ型,并进行了田间试验验证。田间试验表明,熟果采收率为89. 12%,青果错采率为5. 87%,熟果破损率为6. 24%。     

油菜脱出物清选性能的试验

通过引入清选指数K,建立了油菜脱出物在气流和筛面复合作用下的运动方程。研究发现,油菜脱出物的特性、清选装置的曲柄半径、曲柄转速、离心风机转速等对清选性能影响较大。通过单因素试验,得出了对应参数对清选性能的影响规律。通过正交试验和综合平衡法,得出了适合油菜脱出物清选的最佳参数组合:曲柄半径为18mm,曲柄转速为310r/min,离心风机转速为900r/min。     

多杆驱动打穴机构的仿真分析与试验研究

针对目前国内移栽机被动冲压式打穴机构工作效果不佳及多边形滚动效应影响穴孔稳定性的问题,设计了一种多杆式打穴机构,并通过计算得到多杆机构的结构参数。利用Solid Works Motion对机构进行运动学分析,得出当机构前进速度为800mm/s、曲柄转速为65r/min时,打穴机构驱动打穴器形成滚摆线轨迹,打穴器在打穴时能够保持相对地面静止。对打穴机构进行动力学分析,得出装载配重时机构驱动力矩的变化规律,经样机制作试验,多杆机构能够控制打穴装置按照滚摆线轨迹运行。对机构进行大田试验,得到当钻孔器转速为120 r/min、车速600 mm/s、湿度为50%时,穴孔的稳定性最佳。     

食葵采收台凸轮机构设计与试验

针对新疆食葵的种植模式进行实地调研,设计一种以凸轮机构为核心的食葵捡拾装置。通过理论分析,确定凸轮机构基本参数,建立凸轮曲线参数方程。基于SolidWorks软件,构建凸轮机构的三维模型并进行运动学仿真,制作食葵采收台样机并进行田间试验,试验结果表明,当插盘高度为650 mm、变速箱输入轴转速为720 r/min、机组前进速度为0.88 m/s时,凸轮机构满足设计要求,整机收获总损失率低于5%,符合新疆食葵田间作业要求。     

双筛体多功能花生收获机设计与试验

为了解决常见收获机功能单一、适应性差及振动大等问题,设计了一种双筛体多功能花生收获机,并对收获机的总体结构、工作原理及关键部件的设计与平衡进行了介绍。通过简单的挖掘试验确定挖掘铲铲面倾角为20°,根据农艺要求确定机器作业幅宽为100 cm,挖掘深度8~22 cm可调。由Adams软件分析出在驱振轴转速为240 r/min时,单筛质心点的加速度以0.27 s为周期在1.5~18 m/s2范围内变化,产生周期性变化的不平衡惯性力。根据Box-Benhnken试验设计原理进行三因素三水平试验,建立了总损失率、带土率和振动加速度关于机具前进速度、杆条筛振幅、驱振轴转速的二次回归模型。对各影响因素综合优化后得到最优参数组合为:机具前进速度1.0 m/s、杆条筛振幅48 mm、驱振轴转速240 r/min,此时总损失率为1.73%,带土率为7.32%,振动加速度为3.02 m/s2,各项指标均符合标准要求。     

气动翻转梳齿式菊花采摘装置设计与试验

针对菊花人工采摘效率低、尚未实现机械化等问题,设计了一种气动翻转梳齿式菊花采摘装置。该采摘装置主要由采摘部件、清齿部件、气动抛送机构、丝杠升降机构、行走装置和收集装置等组成,利用梳齿的梳刷作用将花朵采摘下来,借助清齿部件和气动抛送机构完成收集工作,采摘部件的工作高度通过丝杠升降机构进行调节。根据菊花的生长特性和采摘要求,确定了采摘部件中偏置曲柄滑块机构和采摘梳齿的结构参数和运动参数。搭建了采摘样机,以曲柄转速、梳齿间距、机器行驶速度为试验因素,以采摘率、损伤率和含杂率为试验指标,进行了三元二次回归组合试验,建立了因素与指标间数学模型并确定了最优的参数组合,试验表明：在曲柄转速为47.94r/min、梳齿间距为8mm、机器行驶速度为0.17m/s的因素水平组合下,采摘效果最佳。此时,采摘率为92%,损伤率为1.83%,含杂率为10%。该气动翻转梳齿式菊花采摘装置运行稳定,通过性良好,满足菊花采摘的农艺要求。     

复合连杆机构输出运动与动力学分析

文章分析了一种基于平面六杆机构复合机构的输出运动和动力,讨论了该机构的输出行程,建立了两种不同情况时输出行程的计算模型。利用ADAMS软件对ABCE为曲柄摇杆机构时的输出行程进行了模型的仿真分析,仿真结果与模型计算结果完全一致。从仿真得到的机构速度和加速度结果可以看出该机构运动平稳性好,将该机构运用于实现工件的塑性挤压成形,相较于普通的挤压成形工件,精度有了很大提高。     

基于近等速机构的玉米全膜双垄沟穴播机作业性能试验

应用Plackett-Burman试验设计并结合玉米全膜双垄沟穴播机工作原理分析获得的8个初始参数（放大机构比例、近等速机构传动比、成穴器开启位移、成穴器角度、曲柄转速、机器前进速度、主动杆转速、成穴器播深）进行筛选,得到作业机曲柄转速、机器前进速度以及主动杆转速对穴孔错位率、采光面机械破损率影响显著。在通过最陡爬坡试验确定显著性参数最优值区间的基础上,根据Box-Behnken试验结果分别建立了穴孔错位率、采光面机械破损率与显著性参数的二阶回归模型,探究单一因素及交互因素对不同响应值的影响效应,并结合Optimization-Numerical计算方法对直插式穴播机工作参数进行优化与田间试验验证。试验结果表明：样机作业性能在符合国家标准要求前提下,各显著性参数对其穴孔错位率的影响主次顺序为机器前进速度、曲柄转速、主动杆转速;对采光面机械破损率的影响贡献由大到小为机器前进速度、主动杆转速、曲柄转速。优化所得的样机最佳工作参数条件为：机器前进速度为0.52m/s、曲柄转速为72r/min、主动杆转速为140r/min。同时在此条件下,样机田间验证试验的穴孔错位率均值为1.23%,采光面机械破损率均值为956%,较优化前穴孔错位率（1.56%~5.87%）、采光面机械破损率（10.63%~73.37%）有明显的下降,表明在优化工作参数条件下作业机能够实现零速投种,基本无穴孔错位与撕膜、挑膜现象出现,能够有效避免对采光面地膜的机械损伤,表明建立的回归模型是可靠的。     

颗粒物料精量分装机设计与分析

颗粒物料精量分装机械正向“无人化“方向发展。设计的油菜籽精量分装机以传动角最大为目标,利用MATLAB软件对曲柄滑块机构进行了优化设计,得出曲柄的长度为46.4mm,连杆的长度为148.6mm,并依据该设计参数制造了样机,按转速为1rad/s进行种子分装试验,量筒半径为20mm的情况下,作了10次实验,对每次取得的种子质量进行测量得平均值为99.84g。