变螺旋铣刀铣削犁体曲面稳定性预测研究

针对犁体曲面铣削过程中的颤振现象,以铣削力方向系数平均理论为基础,提出了一种改进的变螺旋铣刀铣削稳定性预测方法。对所提方法进行验证及效率评估表明:该方法具有良好的预测变螺旋铣削稳定性的能力,且能够显著地提升变螺旋铣刀铣削过程中的稳定性预测计算效率。     

多旋翼植保无人机运动分析与结构设计

多旋翼植保无人机是近年来新兴的植保机械,其作业高效,作业成本低廉,适应性强,可跨区域作业并且极大地减少了作业过程中与农药的接触。多旋翼植保无人机施药技术逐渐成熟,机翼旋转的下洗气流有利于在施药过程中增加药液的穿透性,并且在作业过程中不会发生对作物的碾压情况,很适宜在夏大豆生长中后期进行病虫害防治作业。结合当前国内外植保喷雾技术研究现状,在基础机型的田间试验后,对植保无人机进行运动理论分析和药箱内部流体的仿真测试,提出一种稳定的植保无人机机架结构,并对重要零部件进行仿真分析。通过Solid Works Simulation对零件进行仿真分析并优化模型,使机架平台结构变得更加稳定,设计出符合现代农业生产条件的多旋翼植保无人机。     

基于响应面法的玉米籽粒离散元参数标定

【目的】离散元法普遍用于模拟农业物料在农业生产过程中的运动状态。离散元模拟的准确度取决于所使用的离散元参数,对颗粒离散元参数进行标定,为其在仿真试验中的应用提供可靠基础。【方法】以玉米籽粒为研究对象,以堆积角为响应值,将采用不同参数组合的仿真试验结果与实体试验结果对比,提出一种基于响应面法的离散元参数标定方法。采用Plackett-Burman试验对玉米籽粒离散元参数进行显著性检验,筛选对响应值影响显著的因素;根据最陡爬坡试验确定显著性因素的最佳水平范围;采用中心组合设计进行3因素5水平响应面优化试验。【结果】玉米泊松比与玉米–玉米静摩擦系数交互作用显著,得到玉米籽粒离散元参数最佳组合为玉米泊松比0.438、玉米–玉米静摩擦系数0.182、玉米–玉米滚动摩擦系数0.051。采用标定好的参数进行仿真试验得到堆积角平均值为26.89°,接近实体试验的堆积角值。【结论】基于响应面法的玉米籽粒离散元参数标定方法是可行的,可以提高玉米籽粒离散元仿真试验的准确性。     

吊篮式移栽机关键部件的设计与仿真分析

针对吊篮式移栽机在工作时稳定性差及套种模式下适应性差等问题,将槽型轨道机构运用到传统吊篮式移栽机中,设计了一种槽型轨道式新型移栽机。为验证该新型移栽机工作原理的可行性,运用Pro/E软件进行虚拟样机设计,并在ADAMS仿真软件中进行了装配模型的运动学仿真。仿真结果表明:槽型轨道式新型移栽机满足套种模式下的秧苗移栽要求。     

折腰转向无人驾驶植保车控制系统设计与试验

针对黄淮海地区作物多样，行距差异大，植保机械通用化低和智能程度低的问题，设计了一种轮距和离地间隙可调的折腰转向无人驾驶植保车。该植保车可使用遥控器远程控制，切换自动模式后，可根据预定路线进行路径跟踪，实现植保车的自主行走。对植保车自主行走模式建立运动学模型，确定了利用航向跟踪实现路径跟踪策略，并通过Lyapunov函数分析了折腰转向控制的稳定性。提出了传感器的扩展卡尔曼滤波算法和驱动电机的PID控制方法。利用Matlab阶跃响应对自主行走控制系统进行仿真分析，结果表明，当Kp=1、Ti=0.05、Td=0.01时，系统响应速度和精度能够满足自主植保车导航控制的需要。以作业平台转弯半径、直线行走偏移为控制参数进行田间试验，样机转弯速度3km/h时，最小外轮转弯半径为2m;行走速度为6km/h时，100m直线行走平均偏移量为5.51cm;植保车满载情况下的平均续航时间达到2.54h，整机达到设计要求。     

自动导航拖拉机田间作业路径规划与应用试验

为了实现自动导航拖拉机田间作业的全区域覆盖路径规划,提出基于全排列算法获得转弯耗时最短的路径规划方案。为此,将农田地块划分为直线作业区域和地头转弯区域,在地头转弯区域内建立了拖拉机沿弓形和鱼尾形转弯路径行驶的轨迹解析模型,计算得到地头转弯区域所需的最小宽度及转弯所消耗的时间。在直线作业区域内,根据转弯次数最少来确定直线作业路径在田间的相对方向,生成相应的直线路径簇。根据对两块典型农田地块田间作业路径规划试验,得到了直线作业路径遍历顺序的一般规律。试验表明:这两块农田的路径规划方案中转弯路径的耗时较梭形行走、离心行走及向心行走方式至少减少了51%。     

大豆秸秆力学特性的试验研究

通过研究大豆秸秆的力学性能,为大豆收获机、秸秆切割机、残膜回收机等机具的设计提供必要的基础参数数据。采集相同时节的豆秸秆,利用真空干燥箱测定豆秸秆含水率,在万能材料试验机上对大豆秸秆进行剪切、弯曲特性等试验研究,获得了在相同含水率下不同部位和不同加载速度的大豆秸秆的剪切和弯曲力学特性。结果表明:相同加载速度下,根部的剪切应力和弯曲应力比中部和顶部所需的力大;在不同加载速度下,加载速度越大,所需剪切力越小,弯曲力越大。试验所获得的数据,可用于大豆秸秆粉碎装置的设计与研发。     

一种快速预测犁体曲面铣削稳定性的方法

耕地机犁体曲面是空间任意的曲面,采用数控加工中心对犁体空间自由曲面进行铣削加工时,会出现颤振现象。为此,提出一种求解多时滞系统的新方法,其核心思想是在旋转周期的离散时间域上对方程中的时滞位移状态项进行拉格朗日插值,对位移状态项进行埃尔米特插值,获得方程的离散映射形式进而确定稳定性域。通过与原有的零阶解析方法比较,验证了该算法的有效性。通过与传统半离散求解该类问题比较发现,该方法具有更高的计算效率。