2RPU+2UPR+RPR多冗余驱动并联机构运动学分析与优化

提出一种RPR型多冗余驱动两转一移并联机构2RPU+2UPR+RPR。基于螺旋理论建立机构运动螺旋系与约束螺旋系,分析机构自由度性质;建立机构运动学模型,基于软件仿真结果验证理论模型正确性;推导机构传递螺旋系,建立机构局部性能指标与全域性能指标;基于优质工作空间和优质传递性能分布对机构进行尺度优化,获得机构优化尺度与传递性能图谱,分析关键尺度参数对机构传递性能的影响;基于雅可比矩阵和传递性能分布分析优化尺度下机构奇异特性,机构在优化空间内无奇异位形。     

基于群智能优化算法的土壤水动力参数反演

土壤水动力参数是模拟田间土壤物质传输过程的基本参数,准确确定土壤水动力参数对实现农田生境精准调控具有重要意义。基于一维垂直入渗试验数据,采用代数方法和数值方法,构造3个不同的目标函数,并分析鲸鱼优化算法和灰狼优化算法反演Brooks-Corey-Mualem模型参数的适用性。结果表明：通过选择合适的目标函数,两种群智能优化算法均可用于反演土壤水动力参数。在代数方法中,鲸鱼优化算法在目标函数2下(由累积入渗量、入渗时间、含水率构成的相对误差)固定参数θ_r、θ_s优化得到的土壤水动力参数误差最小,反演参数得到的累积入渗量、入渗率、含水率的相对误差都在9.74%以下,决定系数都在0.904 0以上,反演时间为70 s;在数值方法中,灰狼优化算法在目标函数3下(由累积入渗量、湿润锋深度、含水率构成的相对误差)固定参数θ_r、θ_s优化得到的参数误差最小,反演参数得到的累积入渗量、入渗率、含水率的相对误差都在2.53%以下,决定系数都在0.991 7以上,反演时间为115 s。因此,代数方法所用时间短、精度相对较低...     

免耕播种机无轴螺旋排肥输肥装置设计与试验

针对西南地区坡度较大、免耕地表秸秆及根茬等造成耕地平整度较差,驱动式破茬防堵免耕播种机作业时机具整体产生振动较大,导致排肥器排肥及导肥管导肥作业性能差的问题,基于螺旋输送原理,设计了一种柔性无轴螺旋排肥输肥装置。通过对肥料的螺旋输送以及物料临界输送速度分析,得出螺旋叶片最佳充肥尺寸以及转速范围。采用EDEM仿真进行二次回归正交旋转试验和响应曲面法分析无轴螺旋排肥输肥装置最佳工作参数：螺旋叶片内半径3mm、螺旋叶片外半径12.8mm、螺旋叶片转速319r/min以及螺旋间距24.5mm。田间测试结果表明,在地表平整度平均值以及地表坡度分别为8.9cm、16.1°时,无轴螺旋排肥输肥装置在作业速度1.5 m/s时,排肥精度误差、均匀性变异系数分别为1.87%、2.52%,满足国家施肥标准,播肥符合当地农艺要求。所设计的无轴螺旋排肥输肥装置满足免耕播种施肥要求,可为在地表平整度较差时排肥和振动较大条件下排肥器以及导肥管的设计与改进提供参考。     

辅助充种带气吸式蚕豆精量排种器设计与试验

针对蚕豆种子粒径大、三轴尺寸差异大,充种困难的问题,设计了一种带有平带辅助充种装置的气吸式蚕豆精量排种器。通过对充种过程中的动力学分析阐述了平带辅助充种装置及种子的运动机理;利用计算流体力学和离散元法双向耦合模拟的方法(Computational fluid dynamics and discrete element method, CFD-DEM),开展了单因素试验,确定了影响排种器充种性能的主要零部件参数并明晰了平带辅助充种机理;搭建试验台架,选取作业速度、平带输入轴转速和负压为试验因素,合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,进行了二次回归正交组合试验。试验结果表明,影响排种器合格指数的因素主次顺序为：作业速度、负压、平带输入轴转速。对试验结果进行多目标优化,得到最优参数组合为作业速度5.69 km/h、平带输入轴转速395 r/min、负压3 845 Pa,对此结果进行排种器性能试验验证,此时合格指数为91.6%、重播指数为3.8%、漏播指数为4.6%,满足蚕豆播种要求。     

川芎苓种播种器参数优化与试验

针对川芎苓种机械播种存在漏播、重播、伤种等问题,通过理论分析和试验,确定了影响播种器精量播种的关键部件的结构参数,优化出一种适用于川芎苓种精量播种的播种器。以敖平镇川芎为试验对象,完成以播种器导种室的直径、导种槽深度、导种槽倾斜角度为影响因子的三元二次回归正交旋转组合设计试验,并运用JMP 13软件对试验结果进行分析,得到各影响因子与播种性能指标之间的回归模型。同时,基于回归模型进行目标参数优化,确定最优组合参数,即播种器导种室的直径202.77mm、导种槽深度19.64mm、导种槽倾斜角度60.88°时,播种器播种的合格率95.62%,漏播率2.15%,重播率2.23%。在此基础上再对播种器进行田间试验,结果表明:播种器播种的合格率96.17%,漏播率2.3%,重播率1.52%,损伤率0.22%,满足苓种精量播种农艺要求。研究为川芎苓种播种器的设计与应用提供了理论依据。     

丘陵山区玉米果穗剥皮装置设计与试验

针对现有丘陵山区小型玉米收获机在复杂田间环境收获果穗时,存在适应性差、剥皮装置籽粒损伤率高、剥净率低等问题,设计了具有双液压姿态调整的剥皮装置,其剥皮辊采用鱼鳞+双螺旋式橡胶辊组合,在提高剥净率的同时,减小了籽粒损失率。对玉米果穗剥皮装置进行了性能分析和参数优化,以便达到降低籽粒损失率、提高果穗剥净率的目的。采用二次回归正交组合试验方案,以剥皮辊转速、作业行驶速度、剥皮装置与水平面倾角以及压送装置转速为试验因素,以籽粒损失率和果穗剥净率为试验指标进行试验,建立参数优化数学模型。利用Design-Expert中Optimization模块进行优化,结果表明:当剥皮辊转速为853.081r/min、行驶速度为0.799 955m/s、倾角为16°、压送装置为500r/min时,籽粒损失率为0.204 945%,剥净率为98.1179%。为方便样机的加工与制作,对优化参数进行圆整处理,即剥皮辊转速为850r/min,行驶速度为0.8m/s,倾角为16°,压送装置为500r/min,并进行样机试验,结果表明:优化参数满足山地丘陵地区玉米果穗收获相关技术要求。     

拖拉机燃油消耗量分析与优化措施

拖拉机的燃油消耗量在农业机械中占比很高,拖拉机的节能减排是农业机械行业发展和绿色农业发展的必然需求。随着拖拉机技术的发展进步,我国拖拉机产品在性能和油耗等方面均实现了快速进步。为持续提升拖拉机的燃油利用率,介绍了我国关于拖拉机油耗相关的标准及要求,分析了影响油耗量的关键因素,总结并提出了降低拖拉机油耗的有效措施。     

玉米勺轮式排种器的结构设计与仿真分析

为减少玉米勺轮式排种器的重播、漏播指数,增加排种器对玉米种子多样性的适应能力,在现有垂直勺轮排种器的基础上设计了一种新型种勺结构、二次充种及清种结构,并采用CATIA软件建立三维模型。以郑丹958玉米种子作为离散元颗粒模板,基于离散元法对改进玉米勺轮排种器的种室充种性能、种勺舀种性能、清种性能、递种及排种性能进行分析,并与现有勺轮排种器进行对比,结果表明改进的玉米勺轮排种器具有更好的适应能力,为玉米勺轮式排种器的结构设计及参数优化提供参考依据。     

AHP-熵权法结合Box Behnken响应面法优化当归微波真空干燥工艺研究

为探究当归微波真空干燥的最佳工艺参数,以甘肃定西“岷归1号”为试验材料。运用HPLC法测定不同干燥温度、切片厚度、真空度条件下当归中藁本内酯（LA）、阿魏酸（FA）、洋川芎内酯H（SH）、洋川芎内酯I（SI）、绿原酸（CA）、丁烯基苯酞（BA）、抗氧化性（DPPH）、总酚（TPC）、总黄酮（TFC）、多糖（Pc）的含量,利用AHP-熵权法计算各有效活性成分的复合权重和综合评分;以综合评分为响应值,通过Box Behnken响应面法进行优化设计,确定当归微波真空干燥的最佳工艺参数。结果表明：AHP-熵权法计算得出LA、FA、SH、SI、CA、BA、DPPH、TPC、TFC、Pc、RR的Qj值分别为0.159、0.192、0.120、0.288、0.033、0.063、0.059、0.041、0.024、0.013、0.009;Box Behnken响应面法得到的当归微波真空干燥的最优工艺条件为干燥温度50 ℃、切片厚度5 mm、真空度-0.070 MPa,此时综合评分为84.95分;此外,微观电镜结果也表明在此工艺条件下,样品质构热稳定性最好且内部出现均匀规则的蜂窝状孔隙结构。因此AHP-熵权法可用于当归微波真空干燥工艺中多目标的优化。     

基于Comsol和BBD的折流板太阳能空气集热器结构优化

太阳能空气集热器是太阳能干燥系统的重要部件,集热器结构设计对集热性能具有重要影响。设计一款基础折流板集热器,通过太阳能模拟器测试集热器在一定边界和材料参数条件下的出口温度。基于Solidworks和Comsol构建集热器三维实体模型,采用reliable k ε湍流模型数值研究集热器的集热性能。结果表明,出口温度试验值和模拟值相对误差小于0.70%,数值模拟有效,可靠性高。基于BBD（Box Behnken Design）试验和响应面法,研究折流板不同倾斜角度组合对集热性能的影响,分析试验结果得到最佳参数组合：折流板1倾斜角度为-10°,折流板2倾斜角度为10°,折流板3倾斜角度为-10°,折流板4倾斜角度为10°,并以此优化集热器折流板布置,得到一款倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,倾斜折流板集热器出口温度升高1.63 K,集热效率提升4.01%,入口、出口压力损失降低44.80%。基于流体旁通效应,对折流板进行开孔,进一步优化吸热板的积热和流场分布,得到一款开孔型倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,开孔型倾斜折流板集热器出口温度升高2.03 K,集热效率提升4.99%,入口、出口压力损失降低43.13%。对开孔型倾斜折流板集热器入口风速条件进行单因素试验,得到较优的入口风速条件,即0.5~1.0 m/s,可以满足农产品太阳能干燥需求。