电动拖拉机双电机耦合驱动系统传动特性研究

针对单电机驱动型式的电动拖拉机难以满足农田作业多工况的问题,提出了一种基于行星齿轮耦合的双电机驱动系统。根据电动拖拉机动力传动系统的结构方案,按多种作业类型对双电机耦合驱动系统的驱动模式进行分析。采用试验数据模型和理论模型相结合的方法,建立电动拖拉机驱动系统关键部件效率模型和整机纵向动力学模型,在此基础上搭建了电动拖拉机控制仿真试验模型。针对不同驱动模式设计了驱动系统综合控制策略,通过仿真试验得到两电机的功率分配规则。在搭建的传动性能试验平台上对双电机耦合驱动系统进行恒定负载试验和牵引性能试验。试验结果表明,两种试验条件下,主、副电机的功率分配比变化范围为1. 07～2. 73,恒定负载试验中,功率分配比为1. 88时系统效率最高,牵引性能试验时,功率分配比为1. 86时系统效率最高。双电机驱动系统能够跟随负载变化按照功率分配规则实现两电机的功率分配,满足作业负载的同时降低了功率损耗。     

圆弧齿轮排肥器设计与仿真试验

针对外槽轮式排肥器存在排肥流量均匀性较差的问题,设计一种圆弧齿轮排肥器。对排肥轮结构进行理论分析,建立排肥量数学模型,并确定在结构参数不变的情况下,影响排肥器排肥量的工作参数。设计仿真试验,研究工作参数对圆弧齿轮排肥器排肥量的影响、对比圆弧齿轮排肥器与外槽轮式排肥器排肥流量均匀性高低;设计验证试验,检验仿真试验可靠性;结果表明:1)因调肥隔板与排肥轮间存在间隙,导致肥料堆积产生滑移现象,排肥器无法通过改变工作槽段长度对排肥量进行稳定调节,但排肥轮转速可线性改变排肥器排肥量,且排肥轮转速与排肥流量间存在线性关系;2)圆弧齿轮排肥器较外槽轮式排肥器排肥流量变异系数平均减小30.14%,排肥流量均匀性有了较大的提高;3)台架试验值与离散元仿真值相对误差值均小于2.5%,离散元仿真试验结果可靠。     

行星变速机构换挡变胞与其构态属性自动识别

针对数学表征行星变速机构换挡变胞过程及自动识别各挡位构态属性较难的问题，首先，解析了行星变速机构变胞理论，基于机构转换法定义相对转速意义下行星排构件间运动副约束函数的转换规则，构建以约束函数为元素的行星变速机构构件和关联关系的邻接矩阵；然后，根据换挡逻辑分析了操纵离合器和制动器的换挡变胞过程，基于邻接矩阵分别推导这两种换挡构态演变的变胞方程，建立包含行星排空转和整体回转等特殊构态的判别准则，结合实例分析揭示换挡变胞机理；最后，通过建立相对转速方程和行星变速机构特性参数识别，结合行星变速机构等效拓扑模型的约束条件，提出了基于构态变胞方程的行星变速机构传动比和转矩自动建模和求解方法，实现了行星变速机构各挡位构态属性的自动识别。以某拖拉机行星变速器为例进行了分析，验证了该方法的可行性和有效性。     

江苏1204拖拉机液压输出功率不足问题的解决

江苏1204拖拉机液压输出功率,在试验时,出现输出功率不足的问题。对实验数据分析,影响液压功率的两个因素流量和压力,从元件品质来看,可能是齿轮泵的容积效率以及系统低压区漏气的问题,从设计角度分析,则可能是吸油管及其管路元件结构参数的选择问题。如何确定系统元件的参数即吸油管等元件的参数,按规范设计是基本的要求;之后,才是根据实际情况,再优化设计和超越规范设计。对试验中出现的问题,查找应遵守逻辑原则,涉及到实物分解时,则是先易后难,最终找到问题的原因予以解决。     

基于直流电机与全液压转向器直联的自动转向系统研究

针对农机装备电控液压自动转向系统生产成本高及电动方向盘自动转向系统中控制力矩小、存在自由行程的问题,设计了基于直流电机与全液压转向器直联的自动转向机构及其电控系统,该系统主要包括自动转向执行机构、自动转向控制器和液压转向机构等。自动转向执行机构与原车液压转向机构连接实现自动转向功能,考虑了底盘阿克曼角的自动转向控制器实现车轮转向的精确控制,通过在转向驱动电机输出轴安装电磁离合器和转向柱扭矩传感器实现人工驾驶模式和自动驾驶模式的自动切换。试验结果表明,车轮转角响应平均稳态误差小于0.1°,最大稳态误差为0.158°,±20°阶跃信号最快响应时间达1.2 s,超调量小于1%,可以满足对各种轮式农机的自动导航辅助驾驶转向系统性能的要求。     

自适应最大相关峭度反褶积方法诊断齿轮轴承复合故障

为了解决传统最大相关峭度反褶积(maximum correlated kurtosis deconvolution,MCKD)在故障诊断中容易出现因参数选择不当而影响诊断效果的问题,该文提出了一种基于量子遗传算法(quantum genetic algorithm,QGA)的自适应最大相关峭度反褶积方法(maximum correlated kurtosis deconvolution with quantum genetic algorithm,QMCKD)用于齿轮和轴承复合故障诊断。通过量子遗传算法自适应选择最大相关峭度反褶积的2个关键参数滤波器长度(L)和反褶积周期(T)。使用QMCKD处理原始振动信号,提取复合故障信号中的所有单个故障信号,分别对单个故障信号进行频谱分析从而识别故障特征。在对齿面磨损-滚动轴承外圈损伤复合故障诊断中,QMCKD能够识别齿轮故障频率及其2～4倍频,识别轴承故障频率及其2～6倍频,且主要频率成分周围干扰谱线很少,故障类型容易识别。与直接频谱分析和变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)相比,该方法在诊断效果上具有优越性。在对齿根裂纹-轴承滚动体损伤复合故障诊断中,QMCKD能够突出齿轮故障频率及其2～5倍频,突出轴承故障频率及其2～8倍频,齿轮和轴承故障特征明显,验证了方法的稳定性。试验结果表明QMCKD能够有效识别复合故障中齿轮和轴承的故障特征,可用于齿轮箱的齿轮、轴承复合故障诊断。     

行星轮系水稻钵苗移栽机构正反求设计方法研究

为了解决现有行星轮系水稻钵苗移栽机构较难同时具备理想的移栽轨迹和姿态的问题,提出了正向设计与局部轨迹微调的反求设计相结合的设计方法。以非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构的设计为例,阐述该方法的实现过程。建立行星轮系水稻钵苗移栽机构设计要求,并分析其工作原理,在前期正向设计的基础上,局部调整其移栽静轨迹,通过反求设计进一步优化设计移栽机构。进行局部反求设计的运动学分析和运动学建模,基于Matlab平台开发计算机辅助设计软件,通过人机交互的方式得到移栽机构的机构参数,使其不仅满足移栽臂移栽的姿态要求,同时获得更理想的移栽工作轨迹。根据最终得到的机构参数设计移栽机构结构,完成三维建模、虚拟仿真试验,加工、装配移栽机构物理样机,完成了高速摄像运动学试验。将移栽机构理论计算、虚拟仿真、样机试验得到的移栽静轨迹比较,同时逐一将轨迹相关参数、取秧角、推秧角、角度差等设计目标参数与相应数值化目标进行对比,结果显示,均满足要求,验证了设计方法的正确性。与以往单一的正向设计、反求设计方法相比,该方法设计的移栽机构不仅具有更优的移栽工作轨迹,也可满足较好的移栽姿态要求。     

The effect of random and density‐dependent variation in sampling efficiency on variance of abundance estimates from fishery surveys

Abundance indices (AIs) provide information on population abundance and trends over time, while AI variance (AIV) provides information on reliability or quality of the AI. AIV is an important output from surveys and is commonly used in formal assessments of survey quality, in survey comparison studies, and in stock assessments. However, uncertainty in AIV estimates is poorly understood and studies on the precision and bias in survey AIV estimates are lacking. Typically, AIV estimates are “design based” and are derived from sampling theory under some aspect of randomized samples. Inference on population density in these cases can be confounded by unaccounted process errors such as those due to variable sampling efficiency (q). Here, we simulated fish distribution and surveys to assess the effect of q and variance in q on design‐based estimates of AIV. Simulation results show that the bias and precision of AIV depend on the mean q and variance in q. We conclude that to fully evaluate the reliability of AI, both observation error and variability in q must be accounted for when estimating AIV. A decrease in mean q and an increase in the variance in q results in increased bias and decreased precision in survey AIV estimates. These effects are likely small in surveys with mean q ≥ 1. However, for surveys where q ≤ 0.5, these effects can be large. Regardless of the survey type, AIV estimates can be improved with knowledge of q and variance in q.     

苎麻茎秆机械分离过程力学建模与试验分析

现有苎麻茎秆机械分离技术主要核心工作部件是剥麻辊结构,试验以该核心工作部件为基础,构建了新型茎秆分离台架。苎麻茎秆分离过程是由折断和麻皮麻骨分离瞬时完成的,以此推导了辊齿对麻秆作用的折断能和分离能的关系表达式,分析了结构参数对茎秆分离的影响;在此基础上,对主要部件剥麻辊以辊转速、辊半径、辊齿数、啮合深度为试验因素,设置了L9(34)正交试验。结果表明,各因素对剥净率影响的高低排序为剥麻辊转速、啮合深度、剥麻辊齿数、剥麻辊半径,较优组合为剥麻辊转速900 r/min、啮合深度5 mm、剥麻辊齿数20个、剥麻辊半径120 mm,此时剥净率为98.42%。试验揭示了苎麻茎秆机械分离的机理,优化了剥麻技术的工艺参数,为剥麻技术的开发提供了技术支撑。     

差速水稻钵苗Z字形宽窄行移栽机构设计

针对水稻钵苗宽窄行Z字形移栽农艺要求,提出了一种差速式水稻钵苗Z字形宽窄行移栽机构,利用差速轮系的不等速传动和空间传动,以空间轨迹实现水稻钵苗Z字形宽窄行移栽.将非均匀B样条曲线理论应用于非圆齿轮节曲线的拟合,并采用坐标变换方法建立了机构齿轮箱轮系的数学模型.将水稻钵苗Z字形宽窄行移栽的轨迹和姿态要求参数化为9个具体的运动学优化目标,编写了基于机构数学模型的可视化参数优化界面,利用该软件界面分析了传动箱非圆齿轮节曲线和齿轮箱非圆齿轮节曲线对轨迹形状的影响,以及斜齿轮螺旋角和取秧夹片长度与轨迹偏移量的关系.通过优化得到取秧段偏移量为3.9mm,取秧段轨迹有效长度为45.6mm,移栽机构离地高度为32.6mm,夹片离从动非圆齿轮牙嵌轴距离6.7mm的大环扣式移栽轨迹.完成了移栽机构的虚拟仿真与样机试制,利用自制试验台架、工业相机和图像处理软件对机构移栽臂运动轨迹和姿态进了分析,结果与理论数据吻合,验证了移栽机构方案的可行性和结构的合理性.