山羊坡地行走躯体质心运动轨迹研究

为解决丘陵山区农业机械行走的稳定性问题,基于仿生学方法,利用PCC软件测量、ORIGIN软件描点绘图等方法,获取山羊在不同坡地行走的躯体质心运动参数;通过MATLAB软件计算拟合,得到躯体质心变化曲线。研究结果表明:在试验研究范围内,山羊在不同坡地行走时的周期均在0.5~1.0s之间;躯体质心的"位移-时间"和"水平位移-时间"曲线均呈线性关系;"竖直位移-时间"的变化规律是先增大后减小,且在30°时,竖直位移达到最大;竖直位移与水平位移的比值在-1~1.5之间,躯体质心在x=0附近上下来回波动,并呈周期性。该研究验证了四足仿生机构稳定行走过程,揭示了山羊坡地行走时躯体运动对平衡的影响机理,为丘陵山区小型农业机械稳定行走提供了研究基础。     

偏心振动式排种系统参数的模拟分析

利用Excel对研制的偏心振动式排种系统的固有频率、阻尼比、幅值特性、相位特性及动态响应特性等特性参数进行了模拟分析。结果表明:对于本系统而言,随着排种过程的进行,系统质量逐渐减少,系统的固有频率、阻尼比、输出与输入信号的相位差和输出信号幅值等参数均逐渐加大,这必然导致系统的排种速度逐渐加大。进一步分析结果表明:加大系统不可变质量与可变质量的比值,有助于降低系统固有频率和阻尼比等参数的变化幅度,进而提高排种均匀性。该比值为5时,即可取得较好效果。研究方法与结论对类似机械的参数设计具有一定参考价值。     

胶棒滚筒式采棉机棉箱的建模与仿真

为了研究胶棒滚筒式采棉机棉箱翻转机构的工作性能,利用ADAMS软件对采棉机关键部件（棉箱）进行建模,并对棉箱关键构件（翻转机构）进行了仿真及参数优化,通过对棉箱在翻转过程中质心的位移、加速度的分析,得到了棉箱关键部件的优化参数,为进一步研究胶棒滚筒采棉机棉箱的设计提供指导。     

滞后振动系统的动力特性的参数分析

应用数值分析的方法分析了van der Pol非线性滞后振动系统,研究了系统在不同参数下的振动状况,揭示了系统参数对系统振动的影响,为滞后振动机械的参数设计提供了依据。     

气力集排式油菜精量排种器的排种过程分析

为探明气力集排式油菜精量排种器的排种过程,分析了排种过程中充种、护种、投种等各阶段种子的运动规律,以不同阶段中吸附力的变化为基础,观察了排种器的结构参数和工作参数对排种过程的影响,进而建立了排种器各参数与吸附力之间的关系式以及种子的运动学模型。     

基于离散元法的窝眼式排种器结构优化仿真

单粒精量播种是当今播种作业的发展方向,排种器是精密播种机上的关键部件,其性能好坏直接影响播种机的工作性能和播种质量。针对机械排种器刮种过程中伤种率较高的问题,提出了一种重力自动出种的新型倾斜圆盘窝眼式排种器。为研究不同排种器参数对排种性能的影响,基于离散单元法理论,以所提出的新型倾斜圆盘窝眼式排种器为对象,运用EDEM软件对不同设计参数下的种子运动进行了仿真分析。通过对3种排种器设计参数的正交仿真试验,以排种器的单播率、漏播率和重播率为指标,分析了排种器在不同参数组合下的精量播种性能,得出排种器最优参数组合。仿真结果表明:影响排种器性能的主要因素是取种圆盘转速,其次是排种器窝眼与种子的直径比,再次是种箱中的充种区域角。采用离散元法的排种器仿真试验,能在排种器设计初期进行工作过程动态模拟,为排种器结构参数设计提供参考。     

精量播种机开沟器长度设计方法的研究

利用运动学方法，建立了无输种管式精量播种机零速投种的数学模型，分析了实现零速投种的条件；建立了种子下落过程中位移、速度的数学模型，开沟器底刃端点与排种器轴心水平距离的数学模型，以及开沟器长度的参数计算模型。应用理论研究成果对研制的垂直圆盘刷种轮式排种器的参数进行了改进，取得了较好的效果，为类似播种机的设计提供了参考依据。     

偏心顶杆排种器的工作过程分析

为探明影响偏心顶杆排种器排种质量及工作性能的因素,建立了排种器的简化工作模型,推导出排种器工作时种子的位移和速度方程,界定了充种和投种过程．分析充种过程得知：型孔理论上应为椭圆型孔,并推导出椭圆型孔的大小与种子的大小、承种筒的外径和转速等之间的计算关系式．对投种过程分析得知：选择恰当的机组前进速度可保证排种器正常落种,提高种子的完好率．     

铲式玉米精密播种机仿真及虚拟设计研究

为了克服传统播种机在地表覆盖和免耕条件下开沟播种中存在的问题，将铲式成穴器与倾斜圆盘勺式玉米精密排种器组合设计成铲式玉米精密播种机。在对铲式成穴机构成穴机理进行理论分析的基础上，实验研究了成穴器参数对成穴质量的影响，建立了穴孔长度、穴孔宽度和穴距与成穴器参数间关系的回归方程，并通过计算机仿真技术模拟分析了打穴铲的运动规律，为成穴器的设计提供了依据。通过实验研究建立了排种器排种质量与参数间关系的数学模型，并对参数进行了优化。利用Pro／E建模和装配，对铲式播种机进行了虚拟设计，并采用ADAMS对其工作过程进行了动态仿真。进而采用神经网络优化技术，确定了播种不同玉米种子时播种机的优化参数，为铲式玉米精密播种机的设计提供了系统的理论和方法。     

电磁振动排种器排种盘子系统的建模和模态分析

本文采用机械系统动力学自动分析软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS建立电磁振动排种器排种盘子系统的仿真模型,并用 ADAMS/Vibration模块对仿真模型进行模态分析,求出系统的固有频率,并验证了仿真模型的正确性,为后续的排种盘子系统的结构参数优化设计奠定了基础.     

基于高速摄像技术的气吸式排种器投种过程的分析

采用高速摄像技术拍摄气吸式排种器的工作过程,分析排种均匀性与水稻种子姿态的关系及影响种子姿态的因素,找出影响排种均匀性的因素.结果表明:水稻芽种在气吸式排种盘上有3种吸附姿态,以种子沿长轴方向被吸附为正常并占大多数;通过对图像分析并结合流场分析,得出影响排种均匀性的主要因素是种子在排种器上的吸附姿态,而影响种子吸附姿态的因素是吸孔的数量和气室内气体的压力.高速摄像技术用于排种器工作分析可以发现许多排种器在高速运转时的现象,对完善排种器设计、提高排种性能具有实际应用价值.     

气力式水稻旱直播机气力系统负压特性试验

以风机转速、排种盘转速和播种行数为试验因素,对气力式水稻旱直播机气力系统进行排种器负压影响因素的台架试验研究。结果表明,排种器负压随风机转速的增大而增大,随排种器数量的增多而减小;排种盘转速对排种器负压影响不显著;各行排量一致性变异系数为2.10%~5.04%,气力系统排种器的排种量稳定性还有待进一步提高。分别建立气力系统的风机特性模型和排种器负压特性模型,决定系数在0.92以上,模型验证相对误差分别为-15.92%~12.12%和-2.70%~5.40%。     

番茄气吸滚筒式排种器的优化设计与试验

针对番茄种子粒径小、质量轻、形状不规则、难以实现精量排种的问题,设计了一种气吸滚筒式排种器,主要由正压吹种装置、凸形滚筒、种箱、激振器等部件组成。排种器凸形滚筒内负压产生吸附力,吸附番茄种子随滚筒转动,至投种位置时在正压气吹的作用下完成排种。确定滚筒直径142 mm、长度345 mm,吸种孔数10个×20个、孔距33.3 mm、孔径1.2 mm。以吸种负压、滚筒转速和振动频率为试验因素,单粒率、重播率和漏播率为性能评价指标,进行正交旋转组合试验,建立回归模型,采用多目标优化方法,得到排种器的最优工作参数为吸种负压530 Pa、滚筒转速5 r/min、振动频率68 Hz,此时排种器漏播率为3.7%,重播率为3.2%,单粒率为93.1%。     

基于线阵CCD的油菜条播排种器播量在线监测装置的设计及试验

针对油菜条播机窝眼轮式排种器存在多粒种子同时下落难以监测的问题,设计加装了一种基于线阵CCD传感器的播量监测装置。监测装置发射端采用点光源,通过一组凸透镜形成由平行光线覆盖的种子监测区域,接收端采用线阵CCD传感器,通过实时监测像素值的连续变化,监测油菜种子播量,从而实现对播量的精确计量。运用室内试验台架,对窝眼轮式油菜排种器进行了单粒排种、排种计数、播量监测以及漏播和堵塞报警试验。结果表明:投种高度小于150 mm时,监测装置对单粒投种的监测准确率达100%;排种轴转速分别为20、30和40r/min时,监测装置对1000粒油菜种子计数的准确率分别为98.98%,98.26%和97.32%,对于5、10和20min连续排种播量计量的准确率均能达到97%以上。     

勺链式马铃薯播种机排种器性能试验

中小型马铃薯播种机普遍采用勺链式排种器。链传动的多边形效应导致勺链式马铃薯播种机排种器的漏播现象随着机具作业速度的提高更加明显;切块薯种尺寸跨度较大,小尺寸薯种较多时重播率增大。针对上述问题,在实验室搭建了勺链式排种器试验台,以机具前进速度和薯种大小为试验因素、漏播率和重播率为试验指标,进行旋转正交试验回归分析,利用软件Design-Expert8.0.6对回归模型优化求解。结果表明,机具前进速度为2.44 km/h、薯种大小为41.34 mm时,漏播率和重播率的最优解分别为3.54%和5.52%。该研究为勺链式马铃薯播种机田间作业参数的确定提供了参考。     

气吹式三七精密排种器充填性能的仿真与试验

【目的】为了满足三七Panax notoginseng的机械化种植需求,减少机械式清种过程中对种子造成的损伤,设计了一种适用于播种三七种子的气吹式精密排种器。【方法】确定了排种器的主要结构参数,并建立了清种过程中的力学模型。通过建立排种器内部流场模型,运用Fluent软件对不同清种风压条件下流场进行仿真分析,验证了清种风压范围。为了检验仿真确定的风压范围的可行性并寻求最佳工作参数组合,选取合格指数、漏播指数和重播指数作为试验指标,作业速度、种层高度、清种风压作为试验影响因素,采用正交试验方法,对排种器进行了台架试验研究。【结果】最优参数组合:作业速度为0.6 m/s、种层高度为90 mm、清种风压为0.5 kPa,此时试验合格指数为90.48,漏播指数为4.24,重播指数为5.28。【结论】该气吹式排种器能够满足三七的播种要求,为进行排种器的田间试验提供了参考。通过试验结果与之前仿真分析的过程对比,清种风压变化对于排种器充填性能的影响一致,验证了利用Fluent模拟确定清种风压的可行性。     

正负压式精量排种器设计与仿真优化

针对机械式排种器伤种率高、均匀性差以及气吸式排种器易堵塞等问题,设计了1种滚筒正负压式排种器,并基于有限元法与离散元法对滚筒正负压式排种器的排种性能进行分析,利用Fluent仿真软件分析了吸种负压值、种孔直径以及每排种孔数目等结构参数对排种器性能的影响,通过径向截面压力图以及速度矢量图的分析得到排种器较优结构参数：种孔直径为2.0 mm,每排种孔数为28个,以及吸种负压范围为-4.0～-2.5 kPa;利用EDEM-Fluent耦合方法对种子颗粒运动轨迹以及排种器转速对种孔的吸种性能的影响进行了仿真,仿真发现合格率随着转速的增大先增加后减少,重播率以及漏播率相反,最终确定排种器较优转速在19 r/min到27 r/min之间。本文的研究可为精量排种器的设计提供参考。     

气吸辊式水稻精量直播排种器的设计与试验研究

针对我国现有水稻精量直播排种器对种子适应性差、伤种率高、排种速度低等问题,设计气吸辊式水稻精量直播排种器,并进行种子吸附条件分析,确定影响工作性能的参数;完成了参数的单因素试验和正交试验研究。结果表明:所设计的排种器能够满足水稻芽种的精量穴播和低伤芽率的要求;吸种针孔径与排种器吸种性能影响呈正相关趋势,吸种针孔径选择应大于0.60mm;影响排种器播种性能的因素主次顺序依次为吸种针孔径、吸种真空度、吸种辊转速,当吸种针孔径为1.55mm、吸种真空度为0.035MPa、吸种辊转速为50r/min时播种效果较好,吸种合格率为98%。     

基于EDEM-Fluent耦合的气流分配式排种器数值模拟与试验

【目的】解决水稻机械直播速度慢、效率低的问题。【方法】采用气流分配式排种器进行水稻直播,优化设计一种由R可调节的喇叭口式内腔与α可变的分流密封盖组成的α-R式气流分配式排种器,利用EDEM-Fluent耦合模块,对气流分配排种过程进行数值模拟;并进行排种性能台架验证试验。【结果】仿真结果显示,α-R组合式分配器中水稻颗粒最高运动速度为5.416 m·s~(-1),且旋涡滞种区域面积也低于传统结构,水稻颗粒在分配器中排出顺畅;R=180 mm、α=20°时,排种均匀性变异系数为24.56%,各行一致性变异系数为3.79%,总排量稳定性变异系数为1.23%,3项指标均为最优。采用3D打印的分配器进行台架试验,结果显示该排种器排种均匀性变异系数为29.17%~30.86%,各行一致性变异系数为4.13%~4.33%,总排量稳定性变异系数为1.4%~1.7%,满足水稻机械直播要求。【结论】多次试验结果稳定,与仿真结果较为接近,说明本次设计的气流分配式排种器满足要求,也表明利用EDEM-Fluent耦合模拟的正确性与可行性。