土壤阻力连续测试系统农田试验研究

土壤阻力连续测试系统可连续获取农田压实的土壤阻力信息。为研究土壤阻力连续测试系统测试土壤阻力指数(TRI)的适用性,安排了小区对比、大田对比和工作速度影响3个试验,进行了土壤阻力指数TRI值与土壤圆锥指数CI值对比分析。试验结果表明:在表征农田土壤压实程度上,TRI值与CI值具有一致性,即利用土壤阻力连续测量系统测取的TRI数据可以反应农田土壤的压实程度;土壤阻力连续测量系统采样连续、数据信息量大和采样效率高,适合于大面积农田土壤信息快速采集,有利于变耕深耕作技术的开展;在保证系统高效、安全和测试数据稳定的前提下,试验结果显示测试系统较理想的工作速度是1.0m/s。     

考虑分段土壤作用力的振动减阻分析

振动载荷作用下耕作土壤作用力复杂多变,为研究入土角、振幅、振频对土壤作用力、牵引阻力的影响,将耕作土壤视为粘弹性材料,根据深松铲对土壤进行切削、提升、再切削,建立考虑分段土壤作用力的振动深松机-土壤系统的力学模型,采用渐近法与数值积分求解分析该模型,分析表明入土角为45°、振幅为0.001 m、振频为10 Hz时,土壤作用力较小。利用振动深松机进行试验研究,试验数据与仿真数据对比,验证了模型的正确性。试验结果进一步表明利用振动可以减小土壤作用力,降低拖拉机牵引阻力,提高土壤深松质量。     

农业机械机组工作速度测试方法研究

介绍了基于土槽的农业机械机组工作速度测试系统的构成,该系统可测试机组的最高工作速度,论述了一种测试机组工作速度的方法,该方法采用计算机软件对机组的转速脉冲信号定时计数,通过计算确定机组的工作速度,实验表明,采用本方法的系统结构简单,可动态显示测试计算数据,具有系统抗干扰能力强、使用直观方便等特点。     

基于数字示波器的车载式土壤电导率检测系统研究

在电流-电压四端法原理基础上，采用信号发生器替代恒流源作为激励源来提供振幅更大、稳定性更高的正弦信号，以数字示波器替代电压源进行反馈信号检测从而解决电压有效值转换和AD转换频率较慢的问题，改进设计开发了一款基于数字示波器的土壤电导率检测系统。农田现场车载式测量实验分为稳定性检测和定点测量两部分。稳定性实验测试下该检测系统能够稳定读取相关数据。农田定点测量实验结合土壤样本采集和实验室实验，得出每个定点测量点土壤电导率测量值和土壤电导率实验室真值（R2=0.7531）。根据实验中拖拉机牵引犁盘抖动导致电极与待测土壤之间形成的两种测量接触面的情况，分析并消除了实验中拖拉机抖动现象对数据结果的影响后，土壤电导率实测数据与实验数据之间的决定系数R2提高到0.8552~0.9066，表明设备能够在排除测量方式等外界因素影响下，测量精度达到较高水平。实验数据对比结果显示，基于数字示波器的车载式土壤电导率仪能够在农田现场进行稳定测量，并且具有较好的性能和准确度。     

影响拖拉机动力消耗的相关因素

拖拉机牵引农具作业中,农具产生的各项阻力之和称为农具的牵引阻力。除农具的空行阻力外,主要包括农具的滚动阻力、摩擦阻力和加工对象产生的阻力,称工作阻力。研究和分析农具的工作阻力,就是要合理运用机组动力,减少各相关因素的动力消耗,以获得最大的机组生产率和较低的单位耗油率。１．主要影响因素（１）土壤湿度。土壤中含水量过多或过少,都将增加农具的工作阻力。适宜用铧式犁耕翻的土壤含水量一般为１８％～２２％,重粘土的湿度很低时,土壤干硬,工作阻力很大;随着土壤含水逐渐增加,农具的工作部件与土壤产生粘附作用,阻…     

土壤耕作部件测试装置的设计

针对土壤耕作部件受力情况复杂、测量困难及误差大等问题,采用了三分力传感器原理,设计了便携式测试装置。本装置包括硬件和软件两部分:硬件由三分力传感器、数据采集卡等部分组成;软件采用VB编写程序,采用USB接口与电脑相连,能够实时采集、保存数据。室内试验结果表明:其采集数据速度高达200次/s,可以根据不同的前进速度设定采集次数,采集数据精度在95%以上,能够满足测试要求,为土壤耕作部件的研究设计提供了技术支持。     

基于发动机转速的拖拉机机组协同控制研究

拖拉机进行犁耕作业时受到土壤特性、道路坡度等不确定因素的影响,故针对拖拉机在作业中外部干扰的复杂与多变性,提出一种发动机转速-耕深协同控制的方法。基于AMESim与Simulink建立了拖拉机纵向动力学模型,考虑犁耕作业时土壤特性变化下农具牵引阻力的变化,通过对档位、油门位置、犁具耕深的控制实现了机组的综合自动化控制,获得了良好的动力性。仿真结果表明：在土壤阻力增加较小时,牵引阻力增加,发动机转速将降低,此时油门位置将增加以避免换挡;土壤阻力增加较大且油门位置为最大时,作业机具将小幅提升以避免转速急剧掉落;极限情况下,拖拉机将降挡以避免发动机熄火。台架试验表明：所提出的控制方法可实现通过减小耕深而保证发动机稳定运转的效果。     

基于LabVIEW的吊杯栽植器成穴阻力试验系统设计

吊杯栽植器是吊杯式移栽机直接与土壤接触的工作部件,其形状、尺寸及作业参数直接影响栽植器打穴栽植性能和效率。为深入研究吊杯栽植器尺寸、作业参数对成穴阻力的影响,设计了一种基于LabVIEW的吊杯栽植器成穴阻力试验系统。采用直流电机作为栽植装置的动力源,并用数据采集卡、压力传感器和扭矩传感器等搭建了成穴阻力测量硬件系统,采用LabVIEW开发了系统监测软件。在吊杯栽植器成穴阻力试验平台上进行了系统测试,结果表明,该系统可实时采集栽植过程中成穴阻力、扭矩和转速等数据,系统运行稳定,可为吊杯栽植器的优化设计提供依据。      

土壤机械阻力连续测量系统设计

典型的土壤机械阻力连续测量系统在田间作业时,多采用笔记本电脑对数据进行显示和存储。本设计依据应变测力的测量原理,设计一种能够对土壤机械阻力实现连续测量的系统。该系统通过Arduino UNO将GPS数据、超声波测距传感器测量的距离数据和"S"型力传感器测得的力数据共同存储到SD卡中,能够准确地测量出土壤机械阻力的实际情况。本设计体积小、质量轻,成本低,容易操作,能够准确、连续地测量出土壤的机械阻力。     

带风速风向补偿的车辆道路滑行阻力虚拟测试系统

设计了能够实现风速风向和道路坡度补偿的车辆道路滑行阻力虚拟测试系统,以满足减少环境因素影响并提高滑行测试精度和效率的测试要求。首先,以美国SAE J-2263法规和我国六阶段油耗测试标准为基础,设计了以美国NI嵌入式控制器cRIO为核心的测试系统,对风向风速、道路坡度、轮胎压力温度等测试方法和传感器布置等进行了系统阐述。其次,从分段滑行数据拼接、风速校正、异常数据剔除,以及基于本测试系统的滑行模型构建等方面给出了系统的数据处理方法。最后,将设计的测试系统应用于某乘用车上并进行了系统的滑行试验,试验验证了测试系统工作可靠,测试精度达到设计要求。试验数据处理结果表明风速风向和道路补偿后的试验车空载滑行阻力重复性为2.2%,与不进行补偿的滑行阻力的系统偏差为3.7%。滑行阻力测试系统有效提高了滑行测试精度,为转毂台架上进行整车性能试验补偿整车阻力提供了有效手段。     

基于槽型凸轮传动的蓝莓采摘机设计与试验

为改善机械采摘蓝莓的果品质量,设计了基于槽型凸轮传动的蓝莓采摘机。样机关键零部件设计包括驱动元件计算与选择、传动系统减速比分配、凸轮运动曲线计算等,采用"反转法"推导凸轮廓形曲线,利用"角分线法"设计采摘系统末端执行装置。在ADAMS中建立采摘机模型,搭建仿真环境对采摘机进行动力学分析,研究凸轮设计参数、各杆件长度、驱动元件转速对采摘传动装置的影响。在种植园进行蓝莓采摘试验,得到槽型凸轮采摘机采摘效率4.6 kg/min、未成熟果实脱落率3.2%、成熟果实采净率83%、果实损坏率3.1%,对比分析得出:槽型凸轮采摘机的采果质量优于牵引式采摘机,采摘效率是人工采摘效率的13倍。     

对辊挤压式砂姜黑土整地机设计与试验

针对砂姜黑土区土壤易形成坚硬土块,传统翻耕、旋耕作业后地表大土块过多,严重影响小麦播种质量的问题,设计了一种对辊挤压式砂姜黑土整地机,可一次性完成土块捡拾、筛分输送、破碎还田和平地镇压等作业.对整机关键部件进行了设计与分析,确定了入土铲刀、筛分输送装置和破碎装置等部件结构与工作参数,同时分析了土壤在筛分输送装置上的受力...     

拖拉机液压机械无级变速器设计

设计了一种液压机械无级变速器,该装置由一个单排行星机构、变量泵定量马达构成的液压传动系统和多挡有级式变速箱组成。在分析液压机械传动形式和液压传动类型的基础上,确定了拖拉机的总体传动方案,对液压元件及机械参数的选择方法进行了阐述,分析了变速器的无级调速特性。绘制了理论牵引特性曲线,分析比较了改进前后牵引特性。装有液压机械无级变速器的拖拉机实现了速度的连续无级变化,在任何牵引力时,发动机都在接近于满负荷点工作,从而大大提高了拖拉机的生产率和燃油经济性。     

自走式马铃薯捡拾装袋机设计与试验

针对马铃薯分段收获中,人工捡拾劳动强度大、效率低、成本高的问题,设计了一种自走式马铃薯捡拾装袋机。该自走式马铃薯捡拾装袋机能一次性完成马铃薯捡拾、薯土分离、除秧和装袋的工作。阐述了自走式马铃薯捡拾装袋机整体结构,并对捡拾装置、升运链装置、三级输送链装置、分拣台以及卸料装置等关键部件进行详细设计;运用DEM-MBD耦合的方法对马铃薯在两级输送链交接处的运动过程及受力情况进行分析;运用Box-Behnken试验方法,以漏薯率和伤薯率为评价指标,以整机前进速度、捡拾装置输送链线速度、升运链线速度、三级输送链线速度为试验因素,对该机工作参数进行四因素三水平试验,使用Design-Expert软件建立二次多项式回归模型。对回归模型进行优化后,绘制响应面,并得出该机最优工作参数。田间试验表明：当前进速度为0.70m/s、捡拾装置输送链线速度为1.10m/s、升运链线速度为1.20m/s、三级输送链线速度为1.30m/s时,漏薯率为2.82%,伤薯率为3.61%,满足马铃薯捡拾收获作业要求。     

采棉机核心部件数控加工工艺设计优化

为有效提升采棉机结构组成的紧凑性与实用性,利用数控加工方法与理论对其核心部件进行加工工艺设计优化与仿真。依照采棉机不同工作需求及采摘棉花的物理特性,对其结构组成与工作原理进行系统理解,为采棉机加装采棉过程智能监控装置实现可控目标;对采棉机核心部件实体参数建模,避开零部件作业共振区域,采用制造特征工艺重组与优化的数控加工工艺理念,建立优化设计理论模型,依照结构化工艺设计流程,导入加工仿真软件,通过加工参数控制与给定,实现模拟仿真。此优化思路清晰,对于采棉机实体加工提供可靠的参考依据,同时为其他农用采摘机具改进提供了思路与方向。     

JM-1400型卷绕式拾膜机的试验研究

膜下滴灌技术具有节水与增产等诸多优势,但由于残膜回收不净会带来"白色污染"的问题。按照将地膜"搂集成束"的思路,设计了JM-1400型卷绕式拾膜机。针对机车前进速度、集膜轮工作角度、起膜铲入土深度、两起膜铲横向距离和分膜铲入土深度等5个拾膜率影响因素进行试验研究,通过方差分析得到了影响拾膜率变化的3个主要因素,并找到各因素的分布范围。     

番茄钵苗移栽探出式取钵机构设计与试验

为了降低番茄钵苗移栽过程取钵机构对秧苗钵土根系的损伤,同时避免机械式钵苗移栽机构设计特殊取苗轨迹与姿态的优化难题,提出了一种可与系列移栽机构配合使用的番茄钵苗探出式取钵机构,实现取苗各关键位置机构秧针以固定角度完成探出入钵、移动送苗及收回推秧工序。根据钵苗移栽取钵过程分析与设计要求,建立了探出式取钵机构力学分析模型,并获得影响秧针扎入钵土时驱动杆受最小驱动力的因素。基于Matlab App Designer平台开发了取钵机构计算机辅助分析设计软件,获得满足番茄钵苗移栽要求的取钵机构设计参数集。采用三因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以驱动杆斜杆夹角、钵体含水率、入钵深度为试验因素,以钵体完整率和取苗成功率为评价指标,试制样机并搭建台架实施参数组合优化及验证试验,结果表明：探出式取钵机构可有效地配合取苗机构完成各项性能工作要求,在参数组合为驱动斜杆间夹角112°、钵体含水率57.5%、入钵深度28.4mm时作业效果最佳,钵体完整率为96.44%,取苗成功率为97.06%,满足钵苗移栽作业性能。     

一种玉米地残膜捡拾机的设计与试验

针对现有滚筒式/杆齿式残膜捡拾机存在卸膜困难、膜土分离困难、捡拾效率低及玉米根茬容易造成捡膜齿破坏等难题,设计了一种新型的玉米地破茬残膜捡拾机,由深松机构、破茬机构、仿地形起膜机构、捡拾机构、卸齿机构及切膜机构等部件组成。对关键零部件载荷进行了计算和应力分析,结构优化后加工制造样机。田间试验结果表明:该机可完成深松土壤、破茬、起膜、捡拾、卸齿及切膜工序,在随机挑选的农田中,玉米根茬破茬率在80%左右,捡拾率达到90%以上,工作效率为0. 5hm2/h。     

摇枝式油茶果采摘机设计与试验

针对油茶果机械化采摘漏采率高、损伤率大的问题，设计了一款摇枝式油茶果采摘机。根据摇枝式采摘工作原理，完成了关键部件的结构设计，计算分析了采摘头夹持油茶枝的夹持力，对油茶枝和油茶果振动过程进行力学分析，建立力学方程并求解。结果表明，夹持油茶枝时最大压力为2826N，振动对树枝产生的径向力约为57.5N、法向力约为78.2N，夹持和振动都不会对枝条造成损伤。为保证采摘机安全性，对横梁架进行了静力学分析，经计算其弯曲变形为0.0005mm，远小于最大许用弯曲挠度。设计了四因素三水平正交试验，结果表明，最佳作业参数组合为：采摘装置的采摘时间10s、电机输出频率35Hz、采摘头的振幅5cm及采摘爪的夹持位置（夹持油茶枝的夹持中心到油茶树冠层距离）10~20cm，此时油茶果采净率为95.2%，花苞损伤率为17.2%。对摇枝式油茶果采摘机进行了田间试验，对枝条的损伤基本符合采摘要求。     

开放式茄子采摘机器人设计与试验

根据茄子生长的空间分布,利用优化设计方法进行了机器人本体结构参数设计,开发了4自由度关节式采摘机器人机械本体.采用基于直方图的固定双阈值法对G-B灰度图像进行分割.根据果蔬采摘机器人对视觉系统的要求,提取了果实目标的轮廓、面积、质心、外接矩形以及切断点等特征.整机性能测试结果表明:以单摄像头两步法测距,当测量距离在275～575mm范围内,测量误差基本都在±18mm之内;整机试验系统运行稳定可靠,抓取成功率为89%,平均耗时37.4s.