4SY–2.0型自走式油菜割晒机的设计与试验

针对现有油菜割晒机存在配套机具要求高、田块环境与油菜植株差异导致的适应性差问题,在对油菜植株顺利切割进入输送通道、有序摊铺条件进行分析的基础上,模块化设计了4SY?2.0型油菜割晒机。该机大模块包括动力装置、行走装置、工作装置、操控装置。动力装置为小型履带底盘,兼具良好的通过性能和操作性能;工作装置为可垂直升降的立式割台,可根据地形和油菜植株情况实时调整割茬高度。工作时,油菜植株被切割后,在割台输送链组的作用下直立向侧边输送,并在割台侧边摊铺。田间试验结果表明,作业过程中油菜植株输送顺畅,摊铺整齐有序,铺条宽度、厚度均匀,测得铺放角平均值98.2°,铺放角度差平均值10.5°,铺层平均高度416.6mm,铺放平均宽度1 207.6 mm,作业质量满足作业要求。     

四轮菱形布置农用高地隙作业机设计与试验

针对玉米和甘蔗等高秆作物生长中后期田间管理缺乏有效作业机械的问题,设计了一种四轮菱形布置的农用高地隙作业机。该机采用门架式结构,具有离地间隙高、重心低、转向半径小和抗侧翻能力强的优点。左右两轮与中部机身的连接采用调整机构实现轮距大范围的精确调节,能适应不同的种植行距,减少作物根部的压实。左右两轮在高度方向也采用调整机构,在斜坡上作业时可调平车身。设计了相应的液压传动与机械传动系统,以满足驱动行走、机构调整与辅助装置工作的要求。试验结果显示,该机最大通过高度为2.8 m,最小转向半径为1.6 m,抗侧翻能力是提高车桥方案的2.4倍,轮距调节范围为0~1 000 mm,能在倾斜角小于等于25°的斜坡上调平车身。     

一种三角履带式果园动力底盘的设计与研究

针对南方丘陵地区在水果生产中存在劳动强度较大、现有机械设备较少及人工作业效率较低等现象,以及已有机械在丘陵地区果园作业时存在通过性不强、稳定性不好等问题,设计并制造了一种三角履带式果园动力底盘,该底盘外形尺寸小、制造成本低、行走操作简单、稳定性好,能够适应南方丘陵地区果园作业环境。对底盘进行了模拟实际工作环境条件下的平地性能、爬坡性能、转弯半径、跨越壕沟、跨越垂直障碍物测试试验,各项指标均满足设计要求。结果表明:底盘的行驶速度为0.22~0.36m/s,最大爬坡角度为15°,转弯半径为750~1 340 mm,最大跨越壕沟宽度为5 0 0 mm,最高跨越垂直障碍物高度为5 2 8 mm,满足实际工作要求。     

水稻联合收获机双电机履带式底盘设计与驱动功率试验

我国南方水稻收获季节正值高温,为减轻人工劳动强度,水稻联合收获机智能化是重要发展方向,为此设计了一种拟用于中小型智能水稻联合收获机的双电机驱动履带式底盘,主要由电机、蜗轮蜗杆减速器、电瓶、增程器、传动轴、驱动轮、支重轮、浮动轮、托轮以及张紧装置组成,履带接地长度1.14 m、轨距0.9 m、履带宽度0.4 m,采用2个直流永磁无刷电机驱动,总功率6 kW。基于Zigbee搭建了远程遥控系统,以自行设计的基于霍尔传感器非接触测功系统对该底盘两侧履带电机驱动功率进行检测;以底盘质量和行走速度为试验因素,基于MATLAB/SIMULINK对履带式底盘单侧驱动功率进行仿真试验、以测功系统得到的信号作为试验指标开展田间试验。结果表明,直行速度对功耗影响显著;整机质量对功耗影响显著;随整机质量增加,该机传动系统功耗损失相对减小;随直行速度增加,传动系统功耗基本保持不变;该底盘可满足实际生产需要。     

基于叠加柔性铰链的超磁致伸缩驱动器建模与实验

为了满足高精度、大行程的需求,设计了一种基于尺蠖运动方式的超磁致伸缩直线驱动器,通过前、后箝位机构和驱动机构的相互配合,实现了驱动器的步进式位移输出。采用叠加式柔性铰链作为弹性元件,有效地改善了柔性铰链的受力情况,采用有限元法进行了强度校核和模态分析。计算了叠加式柔性铰链的等效刚度,建立了直线驱动器的动力学模型,对设计的样机进行了实验测试。实验结果表明,建立的位移模型和实验结果基本一致,最大相对误差为1.86%;设计的驱动器稳定工作电压为1～3V,最小和最大单步位移分别为4.55、12.01μm,最高工作频率为150Hz,最快速度为1.34mm/s;位移输出状态稳定,单步位移最大相对误差为2.69%。     

基于动态仿真的车辆悬架模型搭建

考虑到车辆在实际道路上行驶时不断承受来自路面的高频激励作用,在搭建悬架模型时,传统的线性衬套模型不能充分反应悬架在随机载荷冲击作用下的动态特性。因此,基于柔性多体动力学理论,利用有限元分析软件对衬套模型进行模态分析,生成柔性体衬套模型并搭建样车悬架模型。将试车场采集得到的路面载荷谱作为激励,进行动态仿真及台架试验。分析二者结果可知,该建模方法对于研究悬架动态K&C特性具有一定的参考意义。     

概念喷雾机底盘双侧液压马达自抗扰同步控制研究

针对复杂农林环境下植保喷雾作业对底盘智能化、柔性化等的需求问题,采用双侧液压马达同步回转系统数学模型分析法和外层自抗扰控制,内层PID协调控制的同步控制策略,提出一种液压直驱的概念喷雾机底盘,以离散化形式设计了3阶自抗扰控制器,并对双侧液压马达同步控制问题进行研究。通过SIMULINK仿真和试验台试验,结果表明:1)所制定的自抗扰同步控制策略相比传统的PID控制,系统响应更快速,其上升时间为1.2s,稳定时间3s;2)扰动工况下的双马达同步控制误差更低,其中,在马达2内部参数摄动下,双马达的试验同步误差峰值仅为-0.016rad,同步控制精度高于0.060%,而采用PID控制,双马达同步误差峰值可达-0.850rad,同步控制精度低于2.000%;3)自抗扰同步控制器具有更高的控制精度和扰动误差补偿能力,能满足喷雾机底盘直线行驶需求。该研究可为复杂农林环境下作业的行走机械底盘设计和液压系统同步控制提供理论参考。     

农用柔性底盘模式切换控制参数试验与优化

为了探索四轮独立驱动与转向农用柔性底盘模式切换的最佳工作参数,利用自制柔性底盘试验台,设计了二元二次通用旋转组合试验,以转向电桥步进电机转速与电磁摩擦锁锁紧电压为试验因素,应用熵值法,将底盘所受纵向力、横向力、转矩及偏置臂转角误差4个指标,构建成为模式切换效果综合评价指标,测试了2种因素对横行与原地回转2种模式切换效果的影响,通过Design-Expert 8.0建立了综合指标与2个因素的回归方程,采用响应面法得出了2种模式切换控制参数的最优组合并进行了试验验证。试验结果表明,2个因素及其交互作用对综合评价指标均具有极显著影响(P0.01);横行与原地回转模式切换时转速和电压最优组合分别为81 r/min、4.60 V和91 r/min、4.41 V;优化组合下模型计算值与试验值最大相对误差为4.73%。     

基于改进PSO的模糊PID高枝修剪机械臂末端抑振算法与试验

针对设计的高枝修剪机械臂定位过程易产生振动,难以快速、准确地将待修树枝对入锯切口的问题,分析大臂展、高负载自重比臂架系统的柔性特征,在此基础上研究末端修枝锯的抑振控制方法,实现末端修枝锯的快速精准定位。首先介绍了高枝修剪机械臂结构和工作原理,分析了臂架系统的柔性特征对末端修枝锯定位产生的影响;其次通过结构关系推导和有限元方法建立了机械臂的数学模型并进行动力学分析,并设计基于改进粒子群离线优化的模糊PID控制方法,实现了对末端修枝锯的主动抑振控制;最后分别在Simulink环境中和样机系统上进行了数值仿真和试验验证。综合仿真和试验结果表明:该文设计的控制方法可以实现末端修枝锯的主动抑振,定位过程中修枝锯能够在短时间内进入稳态,超调量不足开环状态下的50%,震荡调整时间小于1 s,经1 s后振幅衰减至峰值的5%以下,从而达到了较好的末端抑振效果,改善了修枝锯的定位性能,提高了高枝修剪机械臂的作业效率。相关研究可为其他具有一定相似柔性特征的机械提供末端抑振和精准定位的控制经验参考。     

沙棘柔性坝对砒砂岩沟道泥沙粒径分布及有机质影响

为了进一步研究沙棘"柔性坝"对砒砂岩沟道泥沙的影响,基于内蒙古砒砂岩地区沙棘"柔性坝"野外试验,根据单座沙棘"柔性坝"一次降雨淤积后的试验数据,运用对比分析的方法,研究了沙棘"柔性坝"对砒砂岩沟道泥沙粒径分布及有机质的影响及其拦沙效果。结果表明:单座沙棘"柔性坝"能够提高砒砂岩沟道泥沙有机质含量,具有淤粗排细的分选功能和良好的拦沙效果。泥沙有机质从沙棘"柔性坝"上游到下游逐渐增加,沿泥沙剖面表现出先增后减的趋势;泥沙粒径从沟道上游到下游先增大后减小,沿一次降雨淤积的泥沙剖面也表现出先增后减的趋势;暴雨后沙棘"柔性坝"单位面积淤积泥沙的平均厚度为0.369m,与对比沟相比,淤积的泥沙厚度明显较高。