双流耦合构型混合动力拖拉机旋耕工况控制策略研究

大功率拖拉机作业时载荷冲击会造成发动机的输出转矩大范围波动,为减小载荷冲击对拖拉机动力单元的影响,提出以发动机和双电机为动力源的拖拉机双流耦合动力系统构型,以减小载荷冲击引起的动力传动系统换挡频次。基于Haar小波分解提出了基于功率预测的转矩分配策略,首先记录拖拉机的作业参数,基于径向基神经网络对拖拉机旋耕作业时的功率需求进行预测,由Haar小波变换确定高频和低频转矩需求值的范围,并分别由电机和发动机提供。最后,通过硬件在环试验对提出的动态转矩分配进行了可行性验证,测试结果表明：提出的基于神经网络功率需求预测模型对行驶端和动力输出端 (Power take-off,PTO)的功率进行预测,实际值和预测值均方根误差分别占最大功率的7.6%和7.9%;提出的转矩分配策略能够应对拖拉机旋耕时的载荷波动。发动机转矩波动与传统构型相比减小35.0%,有效地缩小了发动机转矩波动范围,缓解了拖拉机作业时载荷冲击对发动机的影响。     

轮式拖拉机前桥载荷谱测取方法的初步研究

本文介绍了测取拖拉机前轮空间载荷的贴片方案、仪器布置及标定方法。并叙述了对样本的几种检验以判断数据的性质和样本的概率密度函数。然后根据分布函数作外推从而获得单一工况的载荷谱,经多种工况合成即得合成载荷谱。     

对于拖拉机前轴弯曲疲劳试验上限载荷的探讨

利用拖拉机原始载荷谱及试验数据对比,通过不同车辆间的试验标准对比,分析轮式拖拉机前轴疲劳试验标准中关于最大载荷的选取,表明标准JB/T 9828-1999规定的疲劳强化试验最大载荷的选取偏大,并对如何选取最大试验载荷进行了探讨。     

基于自适应带宽核密度估计的载荷外推方法研究

为了快速准确地得到玉米收获机车架的载荷谱,针对载荷谱编制过程中传统的载荷外推方法的局限性,提出一种基于四叉树算法的自适应带宽核密度估计(Kernel density estimation)算法,用来进行载荷外推.将经过预处理的实测原始载荷数据进行雨流计数统计,得到载荷循环均幅值矩阵,将小于载荷循环最大幅值10％的载荷滤...     

基于损伤等效的拖拉机机罩频域振动疲劳加速试验研究

为了验证某拖拉机机罩是否满足颠簸试验标准的结构强度与疲劳寿命要求,根据疲劳损伤等效原则,采用频域疲劳加速方法,计算短时间实测载荷的损伤谱,并将损伤谱进行外推叠加,得到适用于电磁振动台加载的功率谱。通过台架试验验证了某拖拉机机罩的寿命能够达到设计要求。这种频域振动疲劳加速试验的载荷谱编制方法具有重要的实用价值。     

常用载荷谱外推算法概述

载荷谱编制流程中,由于时间、测试成本等原因,只能实现短时间内载荷时间历程的测量,且必须采用载荷谱外推的方法来获得全寿命载荷谱。要获得反应零部件长期受载情形的全寿命周期载荷谱,载荷外推是最重要的环节,外推方法的优劣直接决定了编制载荷谱的质量,进而影响后期分析和试验的结果。本文通过综述几种外推方法的算法流程,对载荷谱外推方法的流程提供参考。     

不同旋耕作业载荷下拖拉机动力输出传动系振动特性分析

为研究拖拉机旋耕作业载荷对动力输出传动系振动特性的影响,采用系统动力学建模、台架试验验证、田间试验与仿真分析相结合的方法加以分析。首先,在分析动力输出传动系结构的基础上,建立了描述其载荷传递机理的扭振耦合空间动力学模型,此模型详细考虑了横向和垂向的齿轮啮合传递效应。其次,利用拖拉机PTO加载试验台对模型的仿真结果进行试验验证,验证结果表明：横向和垂向的啮合频率误差最大分别为4.24%和5.12%,满足建模要求。然后,搭建了由无线扭矩传感器、北斗定位系统等组成的作业数据采集系统,分别采集了拖拉机在L1（2.07km/h）、L2（3.10km/h）、L3（5.29km/h）常用挡位下的田间旋耕作业数据,田间试验结果表明：旋耕作业的载荷水平和波动范围均随着作业挡位、行驶速度的升高而增大。最后,利用所建立的动力学模型仿真分析了不同作业挡位PTO负荷对齿轮传递特性的影响,结果表明：拖拉机旋耕作业挡位越高,由PTO载荷波动所引起的传动系振动位移越大,而且主要体现在横向振动。     

拖拉机田间作业参数无线检测系统研究

针对当前拖拉机检测系统功能集成度低、检测参数不全面、传输距离有限的问题，开发了拖拉机田间作业参数无线检测系统。该系统由传感器、数据采集仪及上位机软件监测平台3部分组成，能够实现PTO转矩及转速、油耗、发动机转速、悬挂提升力、力位调节加载力、加载角度、行驶速度、车轮转速、牵引力等多种参数的采集、无线发送与存储。系统工作时，数据采集仪中的车载检测仪将采集的传感器数据发送至无线数据接收器，无线数据接收器通过串口将数据传输至上位机软件监测平台，实现对各类试验参数的实时监测与数据处理。为验证检测系统的可行性与稳定性，对系统进行了采集通道的计量，结果显示模拟信号通道绝对误差绝对值最大为0.003V，引用误差最大为0.03%，频率信号通道检测绝对误差最大为2Hz，引用误差最大为0.013%，满足对拖拉机作业参数的采集需求。在此基础上，进行了PTO转矩参数及拖拉机无负载行驶速度采集试验。试验结果表明，检测系统可以实现转矩参数的稳定采集及数据的无线传输；在5、8、14km/h 3挡车速匀速行驶下，拖拉机车轮转速与实际行驶速度基本一致，最大相对误差分别为2.0%、1.2%及0.7%。本系统可满足对拖拉机工作性能参数的无线检测需求，数据采集稳定且采集精度较高，为拖拉机多作业参数的无线采集提供有效手段。     

基于迁移学习的FDR土壤水分传感器自动标定模型研究

针对频域反射技术(FDR)传感器人工标定数据拟合误差大的问题,引入其他地区数据作为辅助数据,建立了基于迁移学习的自动标定模型。该模型将FDR目标使用地点采集的数据作为源域数据,结合辅助数据与少量源域数据,使用TrAdaBoost算法即可得到准确的FDR传感器标定模型。将面向分类问题的TrAdaBoost算法改进为适用于本文面向回归的TrAdaBoost算法,将TrAdaBoost算法的基学习器由AdaBoost改为XGBoost,改进了更新权重误差率的计算方法。首先使用XGBoost对辅助数据进行训练,得到初始标定模型;然后在目标地点采集少量数据,使用改进后的TrAdaBoost算法对初始标定模型进行校准,即可得到准确的FDR标定模型。将10个不同地区站点数据作为辅助数据,训练得到初始标定模型,将沈阳地区6个站点分别作为目标使用地点,取80%数据作为源域数据,进行模型校正,其余20%数据用于测试。测试结果的平均准确率为99. 1%,说明基于迁移学习的自动标定模型是有效和准确的。     

阴影环境下拖拉机视觉导航路径识别方法研究

在对比分析了普通环境与阴影环境下图像特点的基础上,提出了一种适用于阴影环境下拖拉机视觉导航的路径识别方法。首先,运用2G-R-B彩色模型分割图像,根据图像的线性灰度分布,采用合理的点运算分析法提高图像对比度,利用迭代阈值分割法和二值图像闭运算提取道路特征;然后,通过扫描道路边缘离散点和最小二乘法拟合出拖拉机的导航路径。实验结果表明,该方法能快速和有效地提高拖拉机视觉导航系统对阴影环境的适应性。     

双轮驱动电动拖拉机传动性能研究

提出了双轮驱动电动拖拉机的总体结构方案,从作业受力和牵引效率2个方面分析了电动拖拉机的牵引性能,并进行了传动部件的匹配分析。在此基础上搭建了电动拖拉机传动试验平台,分别进行了牵引性能、带载启动及运输工况等试验。试验结果表明,所设计的电动拖拉机牵引转矩达到1 800 N·m,可满足更大耕深作业。带载启动时,驱动转矩从700 N·m增至1 600 N·m,车速由0增至7 km/h,所用时间约为1.1 s。运输试验运输货物为1 710 kg时,速度达到6.5 km/h。     

拖拉机动力输出齿轮疲劳寿命的试验研究

为了研究现有工艺下拖拉机动力输出被动齿轮的疲劳寿命,选取共振式高频疲劳试验机,对随机选取的某一型号拖拉机动力输出齿轮进行弯曲疲劳试验,测得齿轮的疲劳极限载荷和S-N曲线。通过试验取得的数据,为拖拉机齿轮的可靠性设计和寿命评估模型的构建提供依据。     

花生联合收获机秧蔓夹持输送系统载荷谱编制

花生联合收获机夹持输送系统存在经常堵塞问题，对其液压系统的工作载荷进行研究极为关键。为得到反映花生秧蔓夹持输送系统的典型作业载荷谱，根据多次田间试验结果，选取花生秧蔓夹持输送系统液压马达输出轴转速为310、360、410r/min时的工况，进行系统液压马达田间作业载荷测试试验。针对大量的测试数据，采用转折点提取方式将载荷数据压缩至原来的1/50左右；随后利用雨流计数将时域内的载荷转换为雨流域内的均值、幅值载荷；再根据极大似然参数估计法分别对均值、幅值载荷数据进行统计分析。基于拟合检验结果分析得到，当花生秧蔓夹持输送系统液压马达输出轴转速为410r/min时，系统压力载荷均值和幅值分别满足分布均值为7.28、标准差为0.81的正态分布以及阈值为0.32、尺度参数为0.30、形状参数为0.90的三参数威布尔分布要求，可作为系统载荷谱编制的典型田间作业工况。由于室内台架试验以及花生秧蔓夹持输送系统机械零部件测试及产品结构优化设计的需要，将系统液压马达的压力信号转换为扭矩信号。根据均值、幅值的独立性，建立典型作业工况载荷的联合概率密度函数，采用载荷外推法得到液压马达输出轴扭矩的二维载荷谱，同时，结合实际试验加载的需求，进行二维载荷谱的降维操作，根据变均值法得到一维扭矩程序谱。     

基于虚拟仪器的后悬挂农具田间测试系统

为了解决后悬挂农具田间测试效率和精度低,测试成本高等问题,根据田间测试需求,设计了一套基于虚拟仪器原理的田间测试系统。该系统采用上、下位机模式,多种传感器融合及无线传输等技术,实现后悬挂农具多类型参数的实时同步测试。在田间拖拉机牵引试验平台和试验平台三点悬挂2BMSF-12/6型免耕施肥播种机2种工况下进行拖拉机燃油消耗、尾气排放、驱动轮滑转率、农具地轮滑移率、六分力、PTO扭矩和转速等田间试验。试验结果表明,后悬挂农具田间测试系统通讯正常,数据量大且准确可信,满足一般后悬挂农具田间试验要求,可为农具设计优化、适用性评价等技术提供理论支持。     

拖拉机动力输出双万向轴分析及优化设计

作为轮式拖拉机的重要动力输出机构,动力输出轴能够为各种类型的配套农机具提供动力。针对动力输出轴在旋耕作业中易断裂的问题,对传动系统中影响输出轴受载的因素进行研究。首先对万向节传动结构进行分析,构建万向节Ⅲ轴的工作摆角与动力输出轴的阻力扭矩之间的解析关系,并利用MATLAB进行仿真分析。然后基于TRIZ理论,以减小摆角为目标,应用物-场模型设计出一种新型的旋耕机机构,并利用ADAMS和EDEM进行新机构与原机构的对比仿真试验,结果表明摆角极值由8.42°减小至3.29°,平均值由5.23°减小至1.62°,阻力扭矩放大系数的平均值由0.55减小至0.36,有效地减少动力输出轴上的载荷,提高动力输出轴的使用寿命。该研究结果能够为同类问题提供解决思路和技术支持。     

拖拉机动力输出轴试验与发动机六工况试验差异的研讨

论述了拖拉机动力输出轴试验与发动机六工况试验的差异，分析了产生这一差异的原因，有利于发动机、拖拉机的设计和生产。     

拖拉机动力输出轴断裂原因分析及结构改进

通过对拖拉机动力输出轴断裂原因分析,制定动力输出轴结构改进方案,使动力输出轴的更换变得方便快捷。