基于灵敏度分析的木薯精播机机架结构优化设计

木薯生产机械化程度低是制约我国木薯产业发展的瓶颈之一,研究高性能的木薯精播机对于促进木薯产业稳定发展具有重要推动作用。木薯精播机结构组成复杂,为提高工作性能,机架必须具有良好的结构与力学性能。本文以课题组研制的双行木薯播种机均匀精量自动排种装置的机架为研究对象,采用UG联合ANSYS软件建立机架的有限元模型,使用ANSYS Work Bench对机架进行静力学分析、约束模态分析以及灵敏度分析。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型计算得到6组非劣解。在所得6组方案和初始方案中,基于熵权的模糊物元模型抉择出最优的机架结构方案。双行木薯播种机均匀精量自动排种装置机架优化前后对比分析表明,第一阶模态频率提升3.60%,机架质量减轻8.76%,最大变形减小5.08%,较好的达到了机架轻量化结构优化目的,研究结果可为木薯精播机的设计提供参考。     

基于离散元的木薯种茎仿真参数标定方法研究

针对木薯机械化种植过程中切种与播种等环节离散元仿真研究缺乏准确模型等问题，以桂热4号木薯为研究对象，利用试验及离散元模拟结合的方法对木薯种茎离散元仿真参数进行标定。先测定种茎基本物理参数，应用Hertz-Mindlin无滑动接触模型开展颗粒堆积虚拟试验，并结合圆筒提升法进行种茎堆积物理试验。通过2水平因子试验、最陡爬坡试验以及响应面分析确定种茎基本接触参数。在此基础上，应用Hertz-Mindlin with bonding接触模型开展种茎切断仿真试验，通过响应面分析颗粒切断离散元仿真参数。为验证标定参数准确性，通过侧壁坍塌试验进行参数验证，发现休止角的相对误差均小于2%,相对误差平均值为0.69%。研究结果表明，标定方法正确、仿真参数准确。     

木薯机械化种收装备研究现状与展望

木薯生产机械化程度低是制约我国木薯产业发展的瓶颈之一。种植机械和收获机械是木薯生产机械化发展中需要解决的两大技术难题。鉴于木薯生产机械化实现的迫切需要,重点阐述了木薯种植和收获现有的机械装备及其关键部件的研究进展,并对木薯种植机与收获机的进一步研究做出展望,以期为木薯产业发展提供参考。      

双行整秆喂入式木薯精密播种机设计与试验

为了提高木薯机械化种植水平,针对木薯种植机研究目前处于起步阶段,进展缓慢,国内还没有技术成熟、可推广的木薯种植机等问题,设计了一种整秆喂入式木薯精密播种机,主要由旋耕起垄机构、施肥机构、精密播种系统、覆土装置及传动装置等组成,可实现起垄、开沟、施肥、切种、薯种竖直播种及覆土等功能。通过经验设计和理论计算确定了精密播种系统中切割机构、调姿机构、扶立机构及夹持输送机构的作业参数,并对整机动力配备和稳定性进行分析。田间试验表明：当作业速度为5km/h时,重播指数为3.3%,漏播指数为5.3%,合格指数为91.4%,满足木薯播种机精密播种性能要求,为木薯播种机的研究和设计提供了技术参考。     

基于灵敏度分析的木薯播种机自动排种装置机架结构优化

木薯生产机械化程度低是制约我国木薯产业发展的瓶颈之一,研究高性能的木薯精播机对于促进木薯产业稳定发展具有重要推动作用。木薯精播机结构组成复杂,为提高工作性能,播种机的自动排种装置机架必须具有良好的结构与力学性能。以课题组研制的双行木薯播种机均匀精量自动排种装置的机架为研究对象,采用UG联合ANSYS软件建立机架的有限元模型,使用ANSYS Work Bench对自动排种装置的机架进行静力学分析、约束模态分析及灵敏度分析。通过模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,模型建立确定优化目标,多目标优化设计数学模型计算得到6组非劣解。在所得6组方案和初始方案中,基于熵权的模糊物元模型抉择出最优的机架结构方案。双行木薯播种机均匀精量自动排种装置机架优化前后对比分析表明,第1阶模态频率提升3.60%,机架质量减小8.76%,最大变形减小5.08%,较好地达到了机架轻量化结构优化目的,研究结果可为木薯精播机的设计与优化提供参考。      

基于创新实践能力培养与BYOD模式下的教学改革与探索 ——以《工业机器人》为例

在“中国制造2025”十年计划进程过半、“互联网+”模式广泛运用的时间节点上，高校新工科的建设存在学生无法自主解决问题、依赖速成式网课、课程本身体系复杂等问题，且常规教学模式效果欠佳。为此，本文探究一种结合创新实践能力培养与BYOD模式的新型教学模式，通过创新思想渗透、设置特定情境、组织探究任务、改变课程考核形式，突出创新、解决问题能力的培养，再通过以智能手机为主的BYOD模式，突破传统探究式教学的局限性，拓展课内课外的教学，形成创新实践能力培养与BYOD一体化教学模式。以《工业机器人技术基础及其应用》为例，设计教案并进行实践教学。结果表明，教学效果符合预期，课堂满意度高，能够实现高校学生的创新实践能力培养。     

预切种木薯播种器阶梯式振动散种机构设计与试验

针对预切种播种器对成堆木薯种茎进行精密播种时待充木薯种茎乱序、充种可靠性低等难题，在播种器供种环节设计一种阶梯式振动散种机构。建立了木薯种茎在阶梯式振动散种机构上运动过程的数学模型，对木薯种茎相对散种板的下滑运动和其在阶梯式调姿板上的抛掷运动进行理论分析，确定显著影响机构性能的因素分别是作业宽度、振动频率、台阶倾角以及限位挡角。基于离散元法（Discrete Element Method，EDEM）建立了木薯种茎-振动散种机构的仿真模型，单因素仿真试验明确了各因素对横向调姿成功率和散种输送成功率的影响规律。研制了阶梯式振动散种机构试验台，进行四因素五水平正交中心组合试验研究，并基于最优的因素参数组合对4个不同品种的木薯进行适应性测试，确定最佳参数组合。结果表明当阶梯式振动散种机构的供种箱作业宽度为643.41 mm、振动频率为55.58 Hz、限位挡角为145.06°、台阶倾角为80.13°时，横向调姿成功率为85.7%，散种输送成功率为88.2%；当在最优因素参数组合下进行试验，横向调姿成功率为85.6%，散种输送成功率为88.6%。研究为预切种式木薯精密播种器相关装备的研制提供指导参考。     

基于创新实践能力培养与BYOD模式的“工业机器人”课程教学改革

探究一种结合创新实践能力培养与BYOD模式的新型教学模式，通过创新思想渗透、设置特定情境、组织探究任务、改变课程考核形式，突出创新、解决问题能力的培养，再通过以智能手机为主的BYOD模式，突破传统探究式教学的局限性，拓展课内课外的教学，形成创新实践能力培养与BYOD一体化教学模式。以“工业机器人”为例，设计教案并进行实践教学。结果表明，教学效果符合预期，课堂满意度高，能够实现高校学生的创新实践能力培养。      

预切种振动供种式木薯播种器勺链排种机构设计与试验

针对目前预切种式木薯精密播种器存在充种困难以及播种合格指数低等问题，在播种器中进一步设计勺链排种机构。阐述播种器工作原理以及设计勺链排种机构相关参数，基于最速降线理论对排种机构的捞种勺进行参数设计，并对机构作业的充种与投种过程中木薯种茎受力和运动状态进行理论分析，确定影响充种性能因素显著性主次顺序为捞种勺型式、捞种勺数量、输送链运动速度以及充种倾角。利用EDEM软件进行单因素仿真，得出不同试验因素对充种性能的影响规律；进行响应面BBD仿真试验，确定最优因素参数组合。研制播种器样机进行台架和田间试验，结果表明当充种倾角为37°、捞种勺数量为12个、输送链运动速度为0.63 m/s时，充种合格指数为93.8%,漏充指数为1.9%。田间试验表明预切种振动供种式木薯播种器勺链排种机构作业性能较优，满足木薯精密播种农艺要求。