连栋塑料温室气动四联杆天窗机构优化设计与选配

在塑料温室气动四联杆天窗机构的静力学分析基础上，考虑强度条件、安装裕量、边界约束等约束条件，以气缸输出推力最小为目标构建优化模型，得到的优化结果采用标准气缸，选配机构满足稳定性要求。通过改变载荷参数和结构参数，优化模型也可用于其它塑料温室的气动四联杆天窗机构设计。运行试验表明：与原有的齿轮齿条开窗机构相比，选配的气动四联杆天窗机构天窗开度增加20°，开窗高度增加28.2%，开到最大角度只需9.3到11.7 s。     

小型气力式蔬菜精量播种机设计与试验

针对温室大棚空间狭窄、大田气力式精量播种机无法进入作业,而现有小型机械式播种机播种精度低的问题,设计了适用于温室大棚的小型气力式蔬菜精量播种机,采用正负压双作用排种器提高播种精度,并通过更换排种盘配合不同的开沟分种装置实现不同蔬菜及不同行数的播种作业,提高了播种机的适应性。对排种器进行基于EDEM的离散元仿真分析,探究充种区种群运动规律和搅种装置性能。对整机进行田间试验,结果表明:漏播率≤5%,重播率≤5%,种子机械破损率≤1%,播深一致性合格率≥90%,各项指标符合蔬菜种植农艺要求。     

基于虚拟仪器的气力输送能耗参数检测

气力输送应用广泛，但存在着能耗高等缺陷。应用虚拟仪器技术可实现气力输送能耗参数的自动检测。检测系统的硬件包括气力输送装置、孔板、压差传感器、扭矩传感器、变频调速器、可控硅、数据采集板等。系统软件应用Lab Windows／CVI实现数据的分析、计算和处理，得出检测试验的回归方程。基于虚拟仪器的气力输送能耗参数检测系统可显示能耗指标与其参数的关系曲线，并得出能耗最小时的最佳参数组合。     

蔬菜穴盘苗弧形展开式自动取投苗装置设计与试验

针对穴盘苗取投苗装置机械结构较复杂、取投苗易失败等问题,该研究设计了一种蔬菜穴盘苗弧形展开式自动取投苗装置。通过对取投苗作业过程进行分析,提出整排取苗、弧形展开投苗的自动取投苗作业方式,对夹苗组件、导向槽、旋转接苗机构等进行设计,并确定各部件关键参数,搭建PLC自动控制系统,设计执行单元的气动回路方案,并提出匹配延时函数。以辣椒穴盘苗为试验对象,以平均取投苗频率、供气压力、基质平均含水率为试验因素,以取投苗成功率、损伤率为试验指标进行正交试验,并以较优参数组合进行重复验证试验。试验结果表明：平均取投苗频率为90株/min、供气压力为0.4 MPa、基质平均含水率为30%时,取投苗成功率为94.05%,损伤率为1.19%,该研究可为自动取投苗装置的研发提供参考。     

气吸式播种机多分支汇流管路气压损失分析与试验

为探究气吸式播种机气力系统多分支汇流管路负压气流的流动规律,掌握管路总体压力损失与管路几何结构之间的关联特性,获取管路总体压力损失的定量预测目标值,该研究对多分支汇流管路气流流动状态进行分析,明确了影响管路气流流动的主要因素,采用单因素试验及Fluent仿真模拟,从宏观、微观尺度阐明多分支汇流管路中的气流流动规律及总流气压损失原因,通过量纲分析法建立了总体压力损失（ΔP,Pa）与空气密度（ρ,kg/ m³）、空气动力黏度（μ,Pa·s）、集管封闭端长度（L,mm）、入口支管1的入口流量（Q,m³/s）、入口支管内径（d,mm）、入口支管长度（l,mm）、入口支管间距（δ,mm）、集管内径（γ,mm）、出口支管内径（D,mm）和出口支管长度（Δ,mm）关系的经验公式。台架试验结果表明,所建立的经验公式应用范围为0.0009 m³/s≤Q≤0.0045 m³/s,28 mm≤d≤45.2 mm,100 mm≤l≤200 mm、200 mm≤δ≤300 mm, 42.6 mm≤γ≤81.4 mm,150 mm≤Δ≤250 mm,34 mm≤D≤42.6 mm、53.6 mm≤D≤57 mm,对多分支汇流管路总体压力损失的预测精度在经验公式计算值的10%以内。所建立的经验公式可为气吸式播种机多分支汇流管路的设计选型、结构优化提供参考。     

便携式风力灭火机的研究与发展

便携式风力灭火机是为适合我国林区条件而发展起来的灭火机具,风力灭火机的研究在我国林火扑救方面有很重要的应用价值和现实意义。分析了风力灭火机的灭火机理和灭火特性,总结了便携式风力灭火机的发展历程,对风力灭火机的发展趋势进行了展望。     

苹果管道气力输送装置参数优化与试验

针对苹果在管道输送过程中的撞击损伤问题,对管道气力输送装置的参数组合进行研究。以输送管道内径、管型和进风口风速为影响因素,以苹果迎风面风速为响应值,通过单因素仿真试验确定各因素对响应值的影响规律;基于单因素仿真结果利用多因素仿真试验获得最优输送参数组合,通过验证试验检验最优组合的可靠性。单因素仿真试验结果表明:当管道内径分别为88、96、104、112和120 mm时,随着输送管道内径的增大,苹果迎风面风速呈先增大后减小的趋势;管型对苹果迎风面风速大小影响的排序为,下圆弧管>螺旋管>S型管>上圆弧管>反S型管;当进风风速分别为14.07、15.83、17.59、19.35和21.11 m/s时,随着进风风速的增大,苹果迎风面风速呈先增大后减小的趋势。多因素仿真试验结果表明:最优输送参数组合为,管道内径112 mm、下圆弧型管型、进风风速19.35 m/s,此时苹果迎风面风速为18.46 m/s。验证试验结果表明,基于最优输送参数组合的管道气力输送装置输送苹果时苹果损伤率为14%,苹果损伤面积0~14.82 mm²,损伤体积0~23.84 mm³,86%的苹果为一等及以上果,14%的苹果为二等果。管道气力输送装置可有效降低苹果采摘后落入果筐时的损伤。     

再生稻气力式肥料集排装置的设计与试验

针对再生稻传统追肥作业中施肥量不均匀、肥料利用率低等问题,设计了一种气力式肥料集排装置。对影响施肥性能的主要因素进行四元二次回归正交旋转中心组合试验,以各行排肥量一致性变异系数作为评价指标建立回归模型,研究进肥角度、进肥高度、波纹管长度及排肥轴转速对各行排肥量一致性的影响。结果表明,影响此气力式肥料集排装置各行排肥量一致性变异系数的主要因素顺序为排肥轴转速>进肥角度>波纹管长度>进肥高度。采用Design-Expert10.0软件进行优化分析得出最佳的参数组合：进肥角度54°、进肥高度216 mm、波纹管长度200 mm、排肥轴转速47 r·min^-1,此时各行排肥量一致性变异系数为1.71%,施肥均匀性较好,能够满足再生稻追肥要求。     

气动球果采摘柔性手爪设计与实验

针对球形果实采摘问题,采用气动多向弯曲柔性驱动器设计了2种规格带有回转腕部功能的多自由度3指采摘柔性手爪。该采摘柔性手爪采用中心对称结构,其柔性手指与驱动器复合一体,在气压下可产生贴合球果表面的弧状变形,3指协同配合运动抓取球果,并通过腕部旋扭分离方式完成采摘。研究了“刚柔耦合”驱动器的材料和制造工艺,建立了柔性驱动器形变模型,获得了其气压下的形变特性,并进行了相关实验验证。试制了采摘柔性手爪物理样机,研究分析了柔性手爪的工作空间、抓取模式和采摘时的力学性能,并在实验室搭建的采摘平台上进行了多种球果模拟采摘实验。结果表明,该采摘柔性手爪具有3种抓取模式,物形适应性好,抓取柔顺可靠、动作灵活,采摘主动安全、损伤小,适于多种球果的采摘。该柔性手爪采摘球果的尺寸范围为30~130 mm,三指交错强力握取球果的最大质量为1.28 kg。     

杂交水稻制种气力碰撞组合式授粉的花粉分布

采用自制的气力碰撞组合授粉试验装置,以杂交水稻花粉的有效分布面积比率、平均分布密度、分布不均匀度为评价指标,对影响授粉均匀性的因素(气流速度、喷气管道放置相对位置、喷孔中心距、气流作用角度、喷孔直径)进行5因素4水平正交试验,考察各因素对授粉均匀性的影响,对试验结果进行极差分析、方差分析和多指标矩阵分析。结果表明,5个因素主次排序及较优水平依次为气流速度6 m/s,喷气管道放置相对位置高于碰杆10 cm,喷孔中心距25 mm,气流作用角度倾斜向上20°,喷孔直径8 mm。组合授粉较单一授粉方式的花粉有效分布面积率明显提高,花粉分布不均匀度显著下降,花粉空间传播性能更好。