轮距可调式喷雾机底盘驱动桥静强度分析及试验研究

为保证高地隙喷雾机底盘的可靠性,针对开发的高地隙喷雾机底盘及其轮距可调特性,建立了底盘驱动桥的三维模型,基于ANSYS软件对其静态结构强度进行了有限元分析研究,并对分析结果进行了试验验证。静强度分析结果与试验测量结果基本吻合。同时,结果表明,横管截面尺寸和壁厚对驱动桥的静强度有显著影响,采用截面尺寸为180 mm×130 mm、横管壁厚为15 mm的驱动桥完全能满足高地隙喷雾机底盘结构的强度要求,其产生的最大总变形对底盘性能的影响也可忽略。 采用该驱动桥时,底盘单侧轮距调出量从0 mm增加到400 mm,驱动桥产生的最大等效应力从159.7 MPa增大至285.17 MPa,驱动桥产生的最大总变形从1.04 mm增大至2.52 mm。该结果为保证轮距调节范围内高地隙底盘驱动桥强度的可靠性和满足变形范围要求提供了理论依据和数据支撑。     

甘蔗收获机圆弧轨道式柔性夹持输送装置的功率模型

针对无轨道甘蔗柔性夹持输送装置链条张紧力大、功率消耗大等缺陷,该文研究了甘蔗收获机圆弧轨道式柔性夹持输送装置,通过对该装置的夹持输送链进行受力分析,建立了该装置的功率模型,并对该模型进行了试验验证。功率与链条预张紧力、输送线路长度、夹持力、轨道间距、夹持甘蔗数量、机车前进速度以及输送速度等因素有关,功率消耗与链条预张紧力、输送速度等因素成正比,而甘蔗种植密度、机车前进速度对圆弧轨道式柔性夹持输送装置的功率影响不大,总体上变化比较平缓。研究为甘蔗收获机夹持输送装置的设计提供了依据。     

多体动力学建模方法对发动机主轴承载荷计算影响

使用模态综合法,在ADAMS中建立刚柔混合的4100QB柴油机多体动力学模型,研究了多体动力学建模方法对发动机主轴承载荷计算的影响。通过比较不同模型间主轴承载荷的差异,探讨了发动机曲轴和机体的柔性、发动机安装方式和联轴节等建模因素对主轴承载荷计算的影响。结果表明:曲轴、机体柔性及发动机安装方式对轴承载荷计算影响显著;柔性联轴节对主轴承载荷的影响可以忽略。最后利用实测的气缸体表面节点振动数据验证了多体动力学计算结果的有效性。     

植物柔性传感器研究进展与展望

智慧农业的快速发展对农业传感器的精确性和生物安全性提出了更高的要求。不同于传统的刚性传感器,近年来新兴的植物柔性传感器因具有出色的力学特性和良好的生物相容性,在农业领域引起了广泛关注。该综述首先概述了制备植物柔性传感器所需的材料及制备工艺,重点阐述了植物柔性传感器在作物生长中的监测应用,如对植物电信号、挥发性化学物质、水分含量、生长速率的监测,以及对植物表面温度、湿度、照度等小气候的监测。同时介绍了柔性电子自供电的发展现状。最后,对植物柔性电子在智慧农业领域中的应用进行了总结和展望,以期为基于植物柔性传感器及相应传感网络的智慧农业管理系统提供参考。     

基于刚柔耦合的水稻脱粒滚筒仿真分析与试验

为降低4LZ–4.0型联合收割机机收作业中籽粒破碎率,提高清洁度,依托纵轴流差速分段式脱粒滚筒,设计了杆齿、弓齿和刀齿3种形状的脱粒元件,通过改变脱粒元件表面与籽粒碰撞时的接触状态,刚柔耦合成6种类型脱粒滚筒;基于冲量–动量定理对籽粒碰撞过程进行分析,通过仿真试验得到刚性杆齿和刚柔耦合杆齿与水稻籽粒谷物接触时籽粒所受法向力均值分别为28.4 N和22.3 N,籽粒所受切向力均值分别为14.43 N和8.74 N。以前滚筒齿形、前滚筒转速和前后滚筒转速差为影响因素,以水稻籽粒破碎率和未脱净率为评价指标进行3因素3水平正交试验。结果表明：前后滚筒转速差对破碎率的影响最大,前滚筒齿形对未脱净率的影响最大;试验得到的最优组合为前滚筒齿形为弓齿、前滚筒转速为600 r/min、前后滚筒转速差为100 r/min;与刚性脱粒元件相比,带有聚氨酯橡胶套的刚柔耦合脱粒元件可有效降低水稻籽粒破碎率,平均可降低18.5%。     

履带式联合收获机全向调平底盘设计与试验

针对履带式联合收获机在不平坦地表作业时,车体随地形起伏而倾斜,造成作业效率降低、驾驶员舒适性变差、安全性降低的问题,设计了一种履带式联合收获机全向调平底盘。该底盘由上架、下架、升降机构和电液控制系统组成,可实现联合收获机底盘倾斜时的自动与手动调节,纵向调节范围为-5°~7°,横向调节范围为-6.5°~6.5°,底盘最大提升高度为130mm。阐述了全向调平底盘的工作原理、电液控制系统结构与调平控制策略,进行了针对底盘性能的静态与动态调平的验证试验。静态调平试验对底盘前最低、后最低、左最低、右最低、左前最低、右前最低、左后最低、右后最低8种倾斜状态进行调平,结果表明,自动调平系统最长调节时间为8.2s,平均调节时间4.2s,倾斜度调节误差最大值为0.67°。动态调平试验针对自动调平控制、手动调平控制和固定地隙调平控制3种调平控制模式,进行了坡地、畦沟田块、水田等地形下的调平对比试验。在坡地与畦沟田块试验中,自动调平控制模式可以改善底盘的倾斜状态,提高底盘的稳定性;手动调平控制模式有一定的调节作用,但调节稳定性较差。在水田试验中,自动调平控制模式调平效果优于坡地与畦沟田块,说明在地形起伏较小的条件下,自动调平控制系统调平效果更好。动态调平试验表明,自动调平系统可以减小底盘倾斜度,提高底盘稳定性,增强联合收获机对不平坦地表的适应性。     

全履带模块化无人农用动力底盘设计与仿真

针对丘陵山地等非结构化路面和复杂多样的作物生长环境,为了提高丘陵山地农业机械化率,在传统铰接式山地拖拉机传动系的设计基础上,设计了一款全履带模块化无人农用动力底盘;同时为改善农机的通过性和稳定性,设计了全履带车辆行走系统,并结合无人农用动力底盘的整体搭建,对履带行动装置基架与主动轮支撑件进行结构设计与拓扑优化分析;为提高整机使用率设计了前置农具挂载模块的快接装置和带PTO三点悬挂装置,通过更换不同机具可实现不同作业;为改善机动性,对无人农用动力底盘转向装置进行了设计,通过电机补偿动力差速转向,可实现驱动底盘的原地转向;最后对整机实现了数字化自动化改造,为将来的智能化制造奠定技术基础。     

褐菇无损采摘柔性手爪设计与试验

针对娇嫩褐菇自动化无损采摘易损的问题,首先分析了褐菇的生物学特性和力学特性,分别给出拔断和扭断采摘方式抓持力的约束方程,并优选出扭断式采摘方法;通过ANSYS对柔性手指夹持褐菇进行静力学分析,给出柔性手指指节数、褐菇直径及气压与抓持力之间的函数关系,建立评价函数,通过遗传算法优选出3指4指节的柔性手爪结构,以及18.65kPa的最优抓持控制气压;基于此设计3指4指节的柔性手爪,并进行褐菇采摘试验,结果表明,与刚性手爪相比,柔性手爪抓持力减小,为（2.4±0.3）N;刚性手爪采摘褐菇的抓握处切面5mm深度内均有损伤,且表面抓痕明显,而柔性手爪抓握处表面和内部均完好无损。说明所设计的3指4指节柔性手爪适于褐菇的自动化无损采摘。     

仿生柔性非光滑表面的结构优化设计

根据土壤动物柔性非光滑的特征规律和仿生类比的结果,采用数值优化和ＣＡＤ几何造型技术,通过计算机模拟,构造了圆柱形、半圆柱形、布型和链型仿生柔性非光滑面,为柔性仿生减粘技术的开发创造了条件。     

水产养殖水下机器人研究进展

水产养殖是世界范围内食品领域发展最快的行业之一,为人类提供了超过一半的水产品。但是,水产养殖目前面临机械化、自动化程度较低以及产量及效率不高等问题,因此迫切需要转型升级。水下机器人是一种机动灵活的水下作业装备,与传统的水下作业手段相比,在作业方式、范围、适应能力等方面具有明显的优势,应用于水产养殖监测及作业后,有望改变现有养殖模式,推进水产养殖业向机械化、工程化、智慧化、智能化转型,缓解水产养殖业的发展危机。尽管水下机器人近年来得到了蓬勃发展,但是目前在水产养殖业的推广应用仍非常有限,而且尚有诸多技术瓶颈未得到解决。本文面向水产养殖水下机器人的应用实际,对水质监测、视频监控及传输、目标识别与定位、高精度水下导航、智能规划与控制、机器人-机械手系统精准作业等关键技术进行了详细分析,并展望了未来的发展方向,以期为水产养殖水下机器人的研究和应用提供综合性参考。