基于EDEM/FEM耦合算法平垄过程仿真

针对目前华北地区温室起垄栽培种植模式在旋耕作业时造成牵引机行走困难、耕作阻力大、平整度差、耕深一致性差的问题,设计了1种四头螺旋式弯刀与螺旋叶片组合布置的平垄装置。应用离散元方法建立垄结构土壤模型,选取土壤颗粒接触模型并设定仿真参数。在不同作业参数下利用EDEM软件对平垄过程仿真,得到平垄装置最优工作参数组合,在该参数下进行模拟仿真,并导出仿真过程带状螺旋叶片受到土壤颗粒的应力结果。基于EDEM/FEM耦合算法对带状螺旋叶片强度进行校核,结果表明该零件受到的等效应力波动小,平垄过程比较平稳。     

激光测控深松机设计与仿真分析

设计了激光测控深松机,该机由激光位置接收器、水平调节液压缸、连接滑动轴、固定轴套及限深轮组成;建立了限深轮与弹塑性土壤接触和液压缸与限深轮之间位置关系的数学模型。利用Adams、Amesim、Simulink进行了联合仿真,结果表明:工作时,深松机左右两侧激光接收器相对于地表垂直位移在±20mm之内波动,可以不受农田地表影响始终保持深松沟犁底层水平,液压缸输出位移变化近似跟踪地表变化,为实际样机设计提供了技术和理论支持。     

基于深度相机的玉米株型参数提取方法研究

提出了一种基于骨架提取的改进算法,可实现在大田环境下,使用PMD深度相机快速、无损测量玉米株型参数。首先利用深度图像RGB伪彩色和深度距离信息,提取深度图像的骨架,排除复杂背景干扰,得到单株玉米的二值骨架图像;然后利用基于角点检测的改进归类算法提取骨架图像特征点;最后建立骨架图像中特征点与深度图像的对应关系,利用空间几何数学方法,结合特征点计算出玉米的3种株型参数,即株高、茎粗、叶倾角。农田实验对比分析表明,所提方法的株高测量结果与人工测量结果的相关系数 r 为0.986,最大相对误差小于2 cm,农田作物育种抗逆性分析还表明玉米株型参数与抗倒伏性具有显著相关性。     

四轮农用运输车CAD/CAM/CAE技术应用

叙述了CAD／CAM／CAE技术在四轮农用运输车驾驶室造型、整车总布置、结构设计、结构分析方面的应用。     

基于SPH算法的纵向开沟过程模拟

以河北地区蔬菜大棚秸秆生物反应堆土壤为原型,结合土壤材料MAT147模型、SPH算法和边界条件,利用ANSYS/LS_DYNA对纵向开沟过程进行数值模拟。在前进速度2 km/h、旋转速度540 r/min、耕深350 mm、刀辊倾斜角度45°参数条件下,前后处理软件LS_PREPOST仿真结果显示,SPH算法可以直观模拟纵向开沟刀辊切削土壤的整个过程,最大等效应力为43. 21 MPa,主要集中在与刀辊接触的土壤上;刀辊切削过程显示,在螺旋板及刀片螺旋布置的旋转刀辊作用下,土壤去向主要分为轴向升土和周向抛土,开沟效果明显;刀辊切削应力云图显示,土壤所受的等效应力变化小且整个过程切削比较平稳;切削稳定时的功耗为8. 23 kW,与试验中的纵向开沟装置功耗接近,验证了模拟的可靠性,为新型纵向旋转开沟装置及零部件的优化设计提供可靠依据。     

电动准直蔬菜播种机结构设计与关键技术研究

目前,设施蔬菜播种农艺多以人工为主,而设施农业与精准农业要求农业机械沿着智能化与自动化方向发展。为此,设计了一款适用于温室的电动准直蔬菜播种机,具备激光导航走直、转弯灵活及节能环保等优点。同时,搭建了播种机的整体结构模型,确定了差速转向为其转向方式;经过对其播种开沟功率消耗和行走功率消耗理论推导与计算,确定了无刷直流电机的功率,并且计算了蓄电池的容量。该研究为电动准直蔬菜播种机的样机试制与设计奠定了理论基础。     

关节式蔬菜育苗穴盘播后自动摆放机设计

为解决中国蔬菜育苗播种后人工摆放穴盘劳动强度大的难题,设计了关节式蔬菜育苗穴盘播后自动摆放机,并对机器的关键部件进行了理论分析及设计计算。确定了以关节式机械手作为摆盘执行机构,对其进行了数学建模并得到了摆盘机械手运动学方程。在单因素试验的基础上,进行Box-Behnken Design响应面优化试验设计,探求了穴盘输送高度、输送角度、输送速度3个关键参数对穴盘间距合格率、穴盘摆正率、穴盘排齐率3个评价指标的影响规律,利用Design-Expert软件对试验结果进行方差分析,建立了评价指标与各影响因素的数学回归模型,并进行响应面分析,得到了影响摆盘效果的3个关键参数的最佳组合为：穴盘输送速度为60 mm/s,穴盘输送角度为31°,穴盘输送高度为40 mm。并对优选出的最佳摆盘参数组合进行了试验验证分析,试验结果为：穴盘间距合格率97.6%,穴盘摆正率96.5%,穴盘排齐率95.7%,试验结果与理论预测值的误差绝对值均低于5%,表明摆盘执行机构在最佳工艺参数组合下工作平稳可靠,满足穴盘摆放技术要求。该研究可为全自动化、智能化穴盘摆放机的设计提供参考。     

激光测控自动农田清平机的研制

针对现时期科研单位或大学所研究设计的平地机绝大多数以铲刮方式进行工作,存在铲土堆积和耗功大等问题。为此,介绍了激光测控自动农田清平机,结合激光测控技术、旋切技术、自动控制技术和光电信号处理技术等,完成对土壤的切削和收集,并实现对土地进行清理和平整作业,为农业耕作提供快速、准确和高效的作业系统。     

对辊挤压式对虾去头装置试验研究

针对人工去虾头工作效率低、劳动强度大、虾仁易受细菌污染和机械一刀切式对虾去头方法对虾肉浪费严重等问题,设计了一种对辊挤压式对虾去头装置。该装置根据对虾的生物特性和体型特征,利用对辊之间的间隙和对辊表面上沿圆周方向设置的凸棱对虾头进行挤压使得对虾在头胸部与虾体连接处被挤断,从而实现对虾的头尾分离工作,并进行了原理分析。针对按对虾厚度分级后体厚为13~16mm的新鲜南美白对虾进行了试验研究,结果表明利用对辊挤虾头式去虾头的方法去头效果良好,去头装置原理合理,为今后对虾去头装置的研制提供了新的思路和依据。