油菜角果抗裂角性二自由度碰撞测试方法研究

为了筛选更利于机械化收获的油菜品种,提出了二自由度油菜角果抗裂角性碰撞测试技术。该文对二自由度碰撞测试仪的结构原理、参数设计、机构运动特性进行分析,并对二自由度碰撞与摇床碰撞下的钢球运动进行EDEM仿真;对二自由度碰撞的适宜碰撞参数进行研究,且对二自由度碰撞法与摇床随机碰撞法、田间角果与剪取后干燥角果的抗裂角性分别进行对比试验。研究结果表明:摆动电机转速60 r/min、移动电机转速75 r/min为适宜碰撞参数;二自由度碰撞法(平均标准偏差0.025 6)比摇床碰撞法(平均标准偏差0.020 3)结果重复性更好,且二自由度碰撞对抗裂角性较好的品种区分度更好;而同含水率水平下的田间油菜角果抗裂角性(抗裂角指数范围0.013～0.553)相比于干燥后角果抗裂角性(抗裂角指数范围0.008～0.948)要差,二者结果差异显著(P=0.010.05),田间角果测试可以更为真实的反映出角果的抗裂角性,研究结果为不同油菜品种抗裂角性的评价测试提供参考。     

一类6自由度Delta型机器人运动学分析

为满足工业机器人多角度操作需求,提出了一类具有3组耦合分支,且对称分布的6自由度Delta型机器人。首先,将每组耦合分支拆分为独立运动单元,并等效为串联运动链,基于旋量理论求出等效后的运动自由度;其次,利用闭环矢量回路法分别计算耦合分支中每条主动链的位置逆解,建立机器人的逆运动学模型;在此基础上,提出一种搜索算法,用于描绘满足边界条件的机器人运动空间,并与相同尺度参数的3自由度Delta机器人进行对比。结果表明,3自由度Delta机器人的运动空间是所提机器人工作空间的子集。最后,根据理论分析,完成了工程样机的搭建与运动实验,实验结果表明,该Deta型机器人具有6个自由度运动能力,且所提运动空间搜索算法具有较高的计算精度。     

双自由度多铰接仿形免耕精量播种单体设计与试验

针对2BMFJ系列原茬地免耕覆秸播种机播后镇压效果和播种深度一致性不理想的问题,设计了双自由度多铰接仿形免耕精量播种单体,应用保守系拉格朗日方程建立了种沟深度数学模型,初步确定了影响种沟深度的关键结构与工作参数。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,选取弹簧初始增量、初始牵引角、弹簧刚度、机具作业速度为影响因素,开沟深度合格率、土壤坚实度合格率和开沟深度变异系数为性能评价指标,得到影响开沟深度合格率各因素由大到小顺序为:弹簧刚度、机具作业速度、弹簧初始增量、初始牵引角,影响土壤坚实度合格率各因素由大到小顺序为:弹簧刚度、机具作业速度、初始牵引角、弹簧初始增量,影响开沟深度变异系数各因素由大到小顺序为:初始牵引角、机具作业速度、弹簧刚度、弹簧初始增量。对试验数据进行优化处理,结果表明,在初始牵引角0°、弹簧刚度10 N/mm条件下,弹簧初始增量15～19. 5 mm、机具作业速度6. 7～7. 8 km/h范围内,开沟深度合格率大于95%,土壤坚实度合格率大于95%,开沟深度变异系数小于10%。     

机电系统Simulink仿真

Simulink是用于MATLAB下建立系统框图及仿真的计算机软件平台。本文对两自由度机器人系统进行了结构分析，给出了系统数学模型，并基于Simulink进行运动学仿真。     

多自由度自锁式香蕉收割机的设计与仿真

针对大规模香蕉种植基地香蕉收割机具的研发比较缺乏的现状,设计了一种多自由度自锁式香蕉收割机。该机主要由动力系统、进给系统及收割系统等组成,手动与电动混合操作方式,既可作为收割机,同时又可作为小型运输机及牵引机使用。采用三维造型软件Solid Works对其建立模型,并对关键结构进行相应的运动仿真。结果表明:该机设计满足工作要求,可为其他类似农作物收割机具的设计提供参考。     

多自由度自锁式香蕉收割机的有限元分析

针对大规模香蕉种植基地香蕉收割机具的研发比较缺乏,研制了一种多自由度自锁式香蕉收割机。该机可收割各型株高的香蕉,具有自锁、多自由度动作及小型运输等特点。通过分析该机的工作原理,对其关键零部件建立有限元模型,进行基于ANSYS的有限元分析。结果表明:收割机关键零部件的刚度和强度满足工作要求。自锁式多自由度香蕉收割机的研制可为其他类似农作物收割机具的研制提供参考。     

多自由度剑麻收割机的设计与仿真制造

剑麻是一种广泛使用的硬质纤维的主要来源,被广泛的运用到各种行业,需求极大;但其收割现以手工为主,且因剑麻自身带有刺,加大了收割的难度,降低了效率。为解决剑麻的纯手工收割收割困难以及效率低的问题,提出一种多自由度剑麻收割机的机械,并申请了国家发明专利,得到授权。本文将运用UG、Sdams以及Mat Leb对该机械进行改进设计与仿真分析,并试制实物机械进行试验。试验结果表明:该机实现了剑麻收割的半自动化并提高剑麻收割的效率,可满足现行各行各业对剑麻的需求量。     

五自由度混联机器人优化设计与运动学分析

为提高农业自动化程度,拓宽并联机构在农业工程领域的应用,提出一种存在连续转轴、关节数目少、易于控制的两移一转运动冗余平面并联机构,该并联机构任意位置的转轴均为相互平行的连续转轴,使其具备良好的灵活性。基于此平面并联机构,构造出了多种五自由度混联机器人,首先建立了五自由度混联机器人的运动学模型,并对其进行了奇异分析,给出了减少机构奇异位型的条件;然后基于灵活性指标,对并联机构进行了尺寸优化,绘制了用于选取结构尺寸的性能图谱,且借助有限元软件对基于优化所得结构尺寸绘制的具有运动冗余特性的平面机构进行了结构拓扑优化,,完成了整体结构优化前后的静力学分析与对比,结果显示优化前后整体变形仅增大0.51%,优化前后机构优化部分的质量减少33.02%,满足机构变形要求。该混联机器人具有结构简单、运动学模型简单、结构刚度高和模块化程度高的特点,且其结构的变胞性有助于实现机构运动和驱动冗余模式的切换,增强了机器人的可研究性。该文可为混联机器人运动学分析及优化设计提供参考。     

基于拉格朗日的冗余驱动并联机构刚体动力学建模

针对4-UPS-RPU 4自由度冗余驱动并联机构的刚体动力学建模问题,基于拉格朗日方程建立冗余驱动并联机构动力学模型。首先,推导出4-UPS-RPU冗余驱动并联机构系统的动能表达式、势能表达式和作用于并联机构非保守力的等效广义力;然后,应用拉格朗日法建立4-UPS-RPU冗余驱动并联机构的动力学模型,为并联机构驱动力的求解以及整个机构的动力学分析奠定基础;最后结合算例,采用Matlab编程对动力学模型进行数值计算并绘制了机构驱动杆驱动力变化曲线,将上述分析结果与ADAMS虚拟仿真结果对比验证了所建动力学模型的正确性。研究不仅为4-UPS-RPU 4自由度冗余驱动并联机构动力学优化设计和控制等后续研究提供了理论依据,也为其他冗余驱动并联机构的动力学建模提供了可行的方法。     

铰接式车辆静态转向阻力矩分析

从运动学观点建立铰接式车辆在静态转向情况下的力学模型，从动力学观点分析计算双桥驱动与单桥驱动的铰接车辆静态转向阻力矩及其特点，并用实验验证了理论分析的正确性。