基于距离面积特征的农业机械三维模型相似性评价

为更好地实现农业机械CAD模型的设计重用,针对经典形状分布算法在特定CAD模型领域检索性能的不足,提出一种基于三维CAD模型距离-面积统计特征的模型相似性评价方法。该算法首先在网格化的三角网格模型表面随机取点,取点过程中为保证随机取点均匀性,采用准随机数发生器Halton-Sequence产生随机数;然后计算任意两点形成有向线段距离以及模型所有面面积之间的比值,同时以距离、面积比为坐标轴构建网格坐标系,统计出现在相应网格中特征点的频次,形成模型的距离-面积特征分布矩阵;最终以Manhattan距离评价分布矩阵的差异程度,从而实现不同CAD模型相似性比较。将面积这一重要几何特征纳入评价算法中,针对相同输入模型,所提算法的检索结果中较为相近、相关的模型数量比文中对比的算法高,算法特征平均提取时间也相对较少。试验结果综合表明,所提算法能够较好地实现农业机械CAD模型相似性评价,在提升时间性能基础上,算法检索性能有较大提高。     

钵苗移栽机五杆式栽植机构的设计与试验

针对旱地蔬菜移栽机栽植机构结构复杂、栽植钵苗直立性差等问题,设计了一种五连杆鸭嘴栽植机构。首先,确定了五杆式栽植机构的工作与结构参数,分析了植苗部件旋转切向速度与机器前进速度之比λ对钵苗栽植曲线的影响;通过运动仿真并结合移栽农艺要求,对五杆机构进行参数设计,得出一组最优参数组合。然后,对五杆式栽植机构进行了结构设计与仿真分析,通过对栽植机构关键部件鸭嘴打穴器的有限元分析,保证其作业时的结构强度要求,并通过运动学仿真软件Adamas进行栽植机构的参数优化及运动学仿真。最后,试制样机并进行了田间移栽试验,对样机进行了4组试验,每组移栽72株油菜钵苗。结果表明:各评价指标满足设计要求,五杆式栽植机构结构设计与参数选择合理,株距变异系数及栽植深度变异系数较低,栽植机构工作稳定。     

基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价

为优化拖拉机驾驶室座椅设计，减轻驾驶员作业负担，提高作业效率，解决我国拖拉机在驾驶室座椅舒适性方面技术基础研究不足的问题，提出一种基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价方法。首先，在对拖拉机座椅舒适性影响因素分析的基础上选取人体坐姿关节角为研究因素，在配备不同座椅的两种拖拉机上利用消费级深度相机Kinect v2进行8组驾驶动作捕捉试验，获得了在不同驾驶动作下精确度为0.01°的关节角信息；然后，将关节角数据导入人体建模仿真分析软件Jack中得到人体模型，根据不同的驾驶动作进行了关节力矩仿真及下背部受力仿真，分析得到人体舒适度结果；最后，基于层次分析法构建了拖拉机座椅舒适度评价指标层次结构模型，确定各指标权重并进行一致性检验，对涉及的所有指标的原始数据进行处理并计算得到座椅舒适度的综合评价结果。仿真结果表明，相比于普通座椅的拖拉机，在配备基于人机工程学座椅的拖拉机上作业时，人体模型动作完成能力增加10个百分点且无关节不适的情况，其腰部关节处的压力在驾驶姿势下可以有效减少80N，在扭转姿势下可以有效减少370N，并且腰部所受的侧向剪力也有所减小，证明了人体模型在此拖拉机座椅上的舒适度更高。通过分析座椅舒适度评价矩阵，可以得到根据人机工程学设计的座椅舒适度优于普通座椅。依据骨骼关节识别方法的评价结果与根据层次分析法分析的结果一致，证明了基于骨骼关节识别的拖拉机驾驶室座椅舒适度评价方法的可行性与有效性。该评价方法可为拖拉机驾驶室座椅人机工程学研究及准确高效地优化拖拉机座椅设计提供参考依据与指导对策。     

全自动穴盘苗移栽机电气控制系统设计

为了提高穴盘苗移栽机的自动化程度和运行可靠性,设计了一套基于西门子1200的全自动穴盘苗移栽电气控制系统,由硬件部分和软件部分组成。系统采用S曲线算法控制步进电机和伺服电机的运行,文中详细计算了步进电机和伺服电机的控制参数,并根据全自动移栽机的设计要求进行了实际移栽试验。试验结果表明:移栽机在控制系统的控制下,各组成机构运行协调一致,工作稳定,移栽成功率达到95.8%,移栽效率高,能够满足穴盘苗移栽的各项要求。     

蔬菜移栽机五杆栽植机构的仿真与试验

针对各类移栽机存在的移栽速率低、直立度低、加工精度要求高等问题,设计了一种蔬菜移栽机五杆栽植机构,由五连杆机构、鸭嘴栽植器、链轮传动机构及鸭嘴开合机构等部分组成。根据零速投苗的原理要求,通过Solid Works建模软件建立了五杆栽植机构虚拟样机模型,通过模型简化和格式转换导入ADAMS中进行运动学仿真,得出其运动轨迹以及速度位移曲线,验证了结构选择和参数设计的合理性。根据设计参数制作了样机,进行了田间试验,结果表明:株距误差率仅为2. 93%,秧苗与地面的夹角α均大于70°,满足栽植要求。     

基于草图的产品三维CAD模型概念设计推送方法

针对产品广义设计过程不同阶段的需求特点以及加快概念设计向详细设计的转换,提出了一种基于草图的产品三维CAD模型概念设计推送方法。首先,用户根据概念设计需求,利用基于CAD几何造型平台开发的手绘图板绘制三视草图;然后,对手绘三视草图和模型库中CAD模型投影得到的三视投影图提取特征信息,采用2. 5D球面调和描述子来表示草图特征信息;最后,利用Euclidean距离计算通过球面调和变换获得的图形特征向量之间的距离,从而实现模型之间的相似性评价,并在农业机械装备模型库中完成算法的验证。实验结果表明,该方法能够有效帮助用户快速地具象化查询意图,发掘与产品概念设计阶段意图最相符的三维模型,并将相似性设计资源推送给设计人员,进而参考、启发和扩展设计思维,实现产品概念设计的快速响应。     

变粒径双圆盘气吸式精量排种器优化设计与试验

针对现有气吸式圆盘型精量播种机播种不同尺寸种子需要更换排种圆盘的缺陷,为节约成本、提高排种器通用性,基于现有圆盘型排种器,设计了一种变粒径双圆盘气吸式精量排种器,无需更换圆盘便可实现不同粒径种子的精量播种。阐述了排种器基本结构与工作原理,并对其工作过程及关键部件进行了理论分析,确定了型孔排布、型孔形状、型孔锥角等关键结构参数,运用Fluent仿真分析了5种组合型孔对气室流场的影响,通过仿真分析获得了最佳组合型孔参数,并在JSP-12排种试验台上进行了排种均匀性试验及正交试验,得到排种性能较好时的负压、排种盘转速等参数的合理范围。结果表明:当排种器圆盘型孔为60°锥角的倒角型型孔,转速为34. 5 r/min、负压为4. 1 k Pa时,其合格率为90. 46%、漏播率为2. 59%、重播率为6. 94%,排种性能较优,满足播种要求。通过田间试验跟踪观察种子后续生长情况,试验得出排种器的平均合格率90. 16%、漏播率2. 77%、播种各行排量一致性变异系数5. 34%、总排量稳定性变异系数4. 86%,与传统排种器相比作业质量显著提升。     

麻鸭输卵管中矿物质含量分析比较

本研究应用原子吸收光谱仪分析麻鸭输卵管中钾、钠、钙、镁、锌的含量，实验结果表明，这些矿物质含量与麻鸭产蛋率，受精率是有密切的关系。     

滚筒式茶叶热风复干机设计与试验

针对茶叶复干机热能利用率低、茶叶受热不均匀及生产率低等问题,为提高茶叶加工的品质及产量,设计了一种滚筒式茶叶热风复干机。阐述了复干机的基本结构及工作原理,并对其关键部件进行了理论分析,确定了滚筒、传动系统、热风控制柜等关键部件参数。运用CFD-DEM耦合仿真方法分析了滚筒不同转速下筒体内茶叶颗粒的分离比率及温度变化情况,得出滚筒转速为15 r/min时,茶叶颗粒分离比率及温度变化最优,复干效果最佳。在设计与仿真的基础上,设计了一组传统的滚筒式茶叶复干机试验,并与本文所设计的复干机试验相对照,结果表明:当滚筒转速为15 r/min、选用三级鲜叶作为原料时,复干机的生产率、含水率、碎茶率、电耗率及有效工作温度分别为65 kg/h、3. 5%、0. 8%、0. 6 kW·h/kg、130℃,复干机加工的茶叶感官达到特级标准,各项指标均优于传统机器,且满足复干机的工作要求。     

搅拌式高精度恒温槽设计与试验

根据高精度温度计量器具检定和校准需求,设计了一种搅拌式高精度恒温槽。在结构上,优化恒温槽内筒结构,内筒采用上搅拌式结构,搅拌腔和工作腔分开,由上下连通结构连为一体,设计了整流格栅和工作介质循环系统,确保筒内工作介质循环和热交换的稳定进行,提高了温场分布的均匀性和稳定性。在温度控制上,采用增量式PID(Proportion integration differentiation)算法,利用粒子群算法自整定PID系数,通过闭环负反馈PID结构实现恒温槽温度精确控制。利用自主研发的软件对恒温槽性能进行测试,结果表明,设计的恒温槽能够实现快速降温和升温过程,-10℃时温场稳定性为0.001 1℃/min,工作腔中的上水平面最大温差仅为0.003 4℃,下水平面最大温差为0.002 0℃,内筒工作腔最大温差为0.003 4℃,整个系统自动化程度高、控温稳定,符合国家规定的标准要求。