零转弯半径割草机变割幅割草器研究

零转弯半径割草机的研究与发明为割草工作带来了极大的便利。但是在不同的情况下,割草还是需要一些更好的技术,因此我国研发了变割幅割草器。变割幅割草器利用了子、母刀盘配合的方式,并且用了静力分析的方式进行了设计,并且通过基本的实验,最终制作出了变割幅割草机,为割草方面的问题又提供了便利。不仅提高了割草的工作效率,同时也指引了我国割草机的未来发展方向。     

ZTR割草机自动变割幅结构及控制系统设计

针对零转弯半径(ZTR)割草机割幅宽度固定、无法适应复杂的作业环境的问题,研发了一种可以自动变割幅的割草器,在1.2m割幅的WBZ12219K-S ZTR割草机的基础上,在主刀盘两侧分别增加一个副刀盘。副刀盘主要由割刀、连接板、伺服电动推杆及曲线槽等组成,通过伺服电动推杆的伸缩,控制副刀盘的旋转,以达到变割幅的目的。工作时,通过图像识别技术识别出前方障碍物信息,判断出障碍物间距,将该间距进行区分做出相应的对策,并经由串口通信协议传递给PLC,然后控制割幅的变化,可以实现1.2~1.8m无极自动变割幅。     

割草机纵向工况下质心位置预测及影响因素研究

针对零转弯半径割草机在坡道上纵向作业时容易发生倾覆与翻滚造成驾驶员伤亡的问题,建立割草机质心位置随坡度角、油箱形状、油量及割草器高度变化的理论模型,并利用MATLAB编程模拟其质心的变化,采用正交试验方法对比分析坡度角、油箱形状、油量及割草器高度对割草机质心位置的影响程度,并用试验验证质心位置理论模型的有效性。研究结果表明,割草器高度对割草机整机质心的影响极为显著,质心在X方向与Z方向的位置分别前移和下降高达8.11%和7.36%;油量的影响次之,分别达到2.50%和1.19%;而坡度角和油箱形状的影响最弱。该研究结果为零转弯半径割草机的失稳提供预警,最终为零转弯半径割草机的安全设计提供理论依据。     

打结器割绳脱扣机构的运动规律与设计依据研究

为了研究打结器割绳脱扣机构的运动规律,确定刀臂与卡线轮的时序节点,并研究现有凸轮内凹圆弧的设计依据,首先逆向得到盘形凸轮轮廓的曲线方程以及各部件的实体模型;然后根据工作状况对该机构进行运动学分析与计算,得到刀臂的角位移、角速度、角加速度曲线;最后仿真验证了运动学计算。研究表明:凸轮转角φ=34.32°时角速度最大,在此邻近区间应滑切割绳,且开始割绳时卡线轮应停止转动;盘形凸轮内凹圆弧的设计方案可以使刀臂角速度比直接用线段的方案平均大18%左右,从而使刀臂割绳时有更大的角速度。     

油菜收获机割台螺旋输送器间隙自适应调节机构研究

针对油菜联合收获过程中由于喂入量波动导致割台螺旋输送器堵塞的问题,设计了一种割台螺旋输送器间隙自适应调节机构,实现喂入量变化时实时改变滑块位移以自动调节输送器与底板之间的间隙。输送器动力学与运动学分析确定了调节机构预紧弹簧最大预紧力和调节位移分别为366 N和50 mm。运用扭矩传感器和高速摄像技术分别开展输送器扭矩和调节位移的性能试验,当弹簧预紧力和刚度分别为293 N和12.65 N/mm时,输送器扭矩为8.267 N·m,减少了40.7%,调节位移为10.2 mm,调节机构性能较优。调节机构对输送器性能影响试验结果表明:增设间隙自适应调节机构可明显降低扭矩并增加最大喂入量,螺旋输送器转速为150 r/min时扭矩减小了23%;转速为200 r/min时,最大喂入量增加至3.5 kg/s,提高了16.7%。喂入量在不大于3.0 kg/s范围内波动时,试验组最大扭矩小于对照组,说明调节机构可较好适应喂入量的波动。田间试验表明间隙自适应调节机构可提高输送器对喂入量的适应性,避免割台堵塞,后续的脱粒装置、清选装置等工作部件未发生堵塞,油菜联合收获机可正常工作。     

变齿距电磁作动器优化设计

针对传统定齿距电磁作动器线性度差的问题,通过磁路分析建立了变齿距电磁作动器的解析模型。在此基础上,分析了气隙、定动子齿宽差、线圈匝数、动子半径等参数对作动器性能的影响,发现定动子齿宽差对作动器的线性度具有重大影响,从理论上揭示了采用变齿距结构实现良好线性度的必要性,并且良好线性度的实现需要牺牲一定的电磁力。为了尽可能提高变齿距电磁作动器的线性度,同时不至于使电磁力降低太多,采用遗传算法对其进行优化设计。结果表明,遗传算法参数设置的不同对优化结果的影响很小,相比于定齿距电磁作动器,变齿距电磁作动器可以实现线性度提高93.08%时,电磁力仅降低8.22%。最后,利用样机试验验证的有限元模型对优化后的方案进行仿真计算,计算结果证明优化后的作动器在0~3 mm位移范围内具有良好的线性性能,同时验证了所建立解析模型的有效性。     

120型自走水稻收割机加宽割幅的研究

4GL-120型水稻收割机自推广以来,在黑龙江省各水稻市县、国营农场及辽宁、吉林等地得到了广泛应用,但是在使用过程中,发现其效率较低、辅层较薄、不利于成捆、铁制地轮的防陷能力较差、粘泥挂草.为此,针对所存在的问题进行分析研究,提出了改进方案,并对机组的受力平衡,割台对地面的正压力,扶手上的力及整机的功率分配进行分析研究,为整机的改进设计提供了理论依据.     

打结器割绳脱扣机构与绕绳机构作用分析与改进设计

针对打结器脱扣失效和刚性碰撞的问题,分析割绳脱扣机构与绕绳机构的相互作用机理,仿真刀臂的受力-形变,得到刀臂沿打结嘴轴方向的刚度为801.05 N/mm,脱扣凹槽与打结嘴的过盈量合理设计范围应为[0.38 mm,0.59 mm];同时得到最大正压力下割刀在刀臂变形后与Oxy、Oxz和Oyz平面夹角变化分别为0.659°、0.475 9°和0.455 5°,这为割刀安装补偿量提供数据支持;依据刚-柔碰撞原理,设计一种弹性化打结嘴轴系,仿真得到该轴系使脱扣凹槽-打结嘴首次接触力在脱扣和回程阶段分别比原轴系减小46.3%和83.9%,因此该方案可减轻碰撞,同时具备提升脱扣率的优点,最后成功试制样品,实际打捆试验证明了该方案的可行性。     

2BQM-2型播种机气吸式排种器气流场的分析与试验研究

针对2BQM-2型播种机气吸式排种器真空度、吸孔数和排种盘转速3个因素不同水平下的气流场进行分析,并对排种器进行性能试验。气吸室及管道气流场有限元分析显示:不同真空度及负压区孔数形成不同的气流速度场。真空度越大,入口平均速度越大;负压区孔数越多,入口平均速度越小;弯管接头采用90°光滑圆形弯管对管道气流场影响最小。单因素试验结果表明:排种器真空室适宜真空度范围为-3~-5k Pa。当真空度为-3k Pa时,排种盘转速在30~45r/min范围内,排种质量比较好;气吸室负压区孔数对排种器排种质量影响不是很明显。三因数三水平正交试验结果表明:影响排种性能的主要因素是真空度,其次是排种盘转速,负压区孔数对排种性能的影响最小。当真空度为-4k Pa、排种盘转速为35m/s和负压区孔数为15时,排种质量最好,是排种器正常工作时的最优组合。     

零转弯半径草坪机行驶平顺性建模仿真及试验研究

零转弯半径草坪机行驶平顺性直接影响其操作舒适性品质。为了探索零转弯半径草坪机行驶平顺性的研究方法,以WBZ12219K-S零转弯半径草坪机为研究对象,利用Lagrange方程法建立了三自由度半车分析模型,以该分析模型为基础应用Mat Lab/Simulink搭建了仿真模块,并以操作者位置的加速度均方根值及加权振级作为评价指标进行了仿真计算分析。同时,在某高尔夫球场进行了实车试验,结果表明试验数据与仿真结果基本吻合,验证了仿真模型的正确性和有效性。根据评价指标与人主观感受的关系,给出了操作者对于该型号草坪机行驶平顺性的主观感受,为今后改善零转弯半径草坪机平顺性提供参考。     

果园割草机悬挂装置的有限元分析——基于ANSYS Workbench

利用CAD/CAM软件Inventor的建模和分析功能,得到了3GC-160型悬挂式果园割草机的质心位置,通过等效质心法对割草机的三维模型进行简化,将其通过接口导入ANSYS Workbench有限元分析软件中,对模型进行静力学分析和模态分析,得到悬挂装置的变形、应力、应变分布云图及模态频率和振型云图。分析结果表明:悬挂装置设计合理,可为动力学分析和后续优化设计奠定基础并提供参考依据。     

JND-200双切割粉碎机主要部件有限元分析

JND-200双切割粉碎机是城市园林绿化树木废弃物资源利用的专用设备,适合城市道路作业。通过ANSYS有限元分析软件对JND-200双切割粉碎机主要的部件进行力学分析,并对主轴进行优化设计,使主轴在满足强度和刚度要求的前提下体积减小,整机质量降低,节省了生产成本。     

前置式双圆盘割草机主轴有限元分析-基于 ANSYS Workbench

主轴是前置式双圆盘割草机的关键部件之一。运用 Pro/E 和 ANSYS Workbench 建立三维模型,并进行有限元静态分析和动态分析。通过静力学分析,得出主轴在正常工作时的等效应力与等效应变,可以从中较容易地判断出主轴危险截面主要集中在左右轴承颈以及键槽附近,主轴最大应力值为25．66 MPa,远远小于其许用应力,故主轴满足强度要求。通过动力学模态分析,得出主轴在正常工作时的转速2000r/min,远远小于其临界转速12195．6 r/min ,所以不会引起共振。通过 ANSYS Workbench 进行有限元静态分析和动态分析,不但提高了分析的精度,缩短了计算时间,而且为设计改进提供了理论依据。     

前置式双圆盘割草机切割部件的设计-基于 Solidworks

切割部件是前置式双圆盘割草机的主要工作部件。为此,运用 Solidworks 对9 YG-130型双圆盘割草机的切割部件进行三维建模、虚拟装配和刀片的应力应变位移分析。结果表明,利用 Solidworks 进行产品结构设计直观性强,可以清楚地表达设计者概念中的产品,能够实时动态地改变零件特征的形状和尺寸,方便地生成相关联的二维零件和装配工程图,缩短了新产品的研发周期,提高了设计效率,为后续的有限元分析和产品优化提供了依据。     

果园枝条就地还田机主要作业部件的设计分析——基于ANSYS Workbench

通过对现有果园修剪枝条的处理方式和当下的国家政策进行调查,总结枝条就地还田技术的发展意义。利用AIP软件建模,对3ZF-160型果园枝条就地处理机的刀筒结构尺寸进行设计,将刀筒模型导入ANSYS Workbench分析软件中,对刀筒进行模态分析,得到刀筒的前6阶固有频率和振型云图。结果表明:刀筒的结构设计合理,不会产生共振,能够为结构设计和整机优化提供参考。     

水稻种绳直播机改进设计及主要工作部件的有限元分析

对水稻种绳直播机的限深轮与倒绳机构进行了改进设计,并对整机的结构做了调整。其整机长度为5 8 1.8 mm,质量为2 1.1 kg,实现单体可拆卸,携带、安装方便。同时,对水稻种绳直播机的主要工作受力部件开沟器进行了有限元分析。强度分析结果表明:开沟器在线性压力下的最大等效应力为330MPa,小于45钢的屈服强度355MPa,满足强度要求。刚度分析结果表明:开沟器沿Y方向会产生受力变形,最大变形为2.0742mm,位于开沟器尾部,满足刚度要求。     

堆垛车核心零件的参数化设计与有限元分析系统

为了提高堆垛车的设计效率,减少企业对设计研发新产品的投入及推进我国堆垛车的设计创新。以堆垛车核心零件为例,利用NX11.0为平台,VS2012为开发工具,结合NX二次开发技术开发了集参数化建模以及参数化有限元分析系统,实现了堆垛车零件的自动创建及自动分析。该系统大大提高了产品的设计效率和质量,为新产品的研发做好充分准备。     

数控车削系统刀尖半径补偿模型

分析了数控车削系统刀尖半径补偿模型存在的缺陷,提出应综合考虑刀尖实际形状及其大小、刀尖磨损、刀具与工件接触等,用一个一般化的刀尖模型替代目前理想化的圆弧模型。在新的模型中,用刀尖补偿需求半径来表达切削过程中应给予数控系统的半径补偿值,实现精确补偿。由于包括了刀尖磨损、刀尖与工件的接触位置情况,其数值不能通过直接测量获取,故采用了一种借助于数控机床运行特点的测量方法,在测量结果中包含了各种误差源的补偿量。该模型和相应测量法的使用,有效提高了锥面、曲面的精加工精度和加工效率。     

基于高斯混合模型的履带拖拉机转弯半径控制方法

履带拖拉机采用差速转向,转向可控性差,影响自动导航性能,为提高履带拖拉机自动导航的性能,以液压传动控制行星差速转向履带拖拉机为研究对象,建立履带拖拉机转弯半径数学模型。构建每个控制量下转弯半径均值和方差计算方法,建立基于卡尔曼滤波和局部加权回归的转弯半径均值和方差更新方法。分别针对直线路径跟踪和掉头建立基于高斯混合模型的履带拖拉机转弯半径控制方法。采用纯跟踪算法分别以不同的初始位置偏差进行自动导航仿真试验,得到导航轨迹、位置偏差和角度偏差。以农夫NF-702型履带拖拉机为平台,分别以不同车速进行导航试验,试验结果表明,在初始航向角为0,车速分别为1.0、1.5m/s时,导航平均误差分别为-0.62cm和0.28cm,导航误差绝对值极值分别为10.14cm和8.10cm,导航误差绝对值均值分别为2.34cm和2.57cm,导航均方根误差分别为3.77cm和3.99cm。本文提出的基于高斯混合模型的履带拖拉机转弯半径控制方法可应用到液压传动控制行星差速转向履带拖拉机自动导航领域,满足实际田间作业需求。