联合收割机清粮机构的仿真优化研究

采用ADAMS仿真软件对4LZ-1．2型全喂人稻、麦联合收割机清粮机构进行建模,并对该模型进行运动学仿真和结构优化,找出降低清粮机构损失率、含杂率及减轻堵塞的较优运动参数和各结构参数组合。     

夹指链式残膜回收机清杂装置的设计与试验

针对目前残膜回收含杂率高的问题,结合夹指链式残膜回收机,提出一种曲柄摇杆式清杂装置。介绍了清杂装置的结构组成和工作原理,对曲柄摇杆机构建立了数学模型,通过理论分析得出曲柄摇杆机构的重要参数,并通过ADAMS软件对该机构进行运动仿真分析,完成机构技术参数的优化。田间试验表明:该装置的膜杂分离率达到93.8%,证明了该装置设计方案的可行性,能够满足清杂作业的要求。     

随动式残膜回收螺旋清杂装置设计与试验

针对目前残膜回收含杂率高的问题,根据随动式残膜回收秸秆粉碎联合作业机工作原理,提出了一种螺旋清杂装置。阐述了该装置的结构组成和工作原理,对其关键部件双向螺旋输送器进行了分析和参数设计。利用EDEM软件建立了棉秆-土壤-螺旋清杂装置的三维离散元模型,模拟仿真了棉秆和土壤混合颗粒的清理输送过程,以螺旋清杂装置结构参数螺距系数、螺旋叶片直径和出料口间隙为试验因素,以平均颗粒速度、平均纵向颗粒速度、质量流率及旋转轴总力矩为试验指标进行正交仿真试验,分析了3个试验因素对各项指标影响的显著性及主次顺序,试验结果显示螺旋清杂装置最优参数组合为:螺距200 mm,螺旋叶片直径200 mm,出料口直径220 mm。在该参数组合下制作螺旋清杂装置,与随动式残膜回收秸秆粉碎联合作业机进行装配,并进行了性能试验,结果显示清杂装置清理棉秆、土壤等杂质效果符合设计要求,回收残膜平均膜杂分离率为89. 51%。     

椭圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗自动移栽机构运动机理分析

简述了椭圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗自动移栽机构,分析了该机构的工作机理和结构特点,建立了该机构的运动学模型。基于Visual Basic 6.0开发了该移栽机构计算机辅助分析与优化软件,通过人机交互方式优化出满足蔬菜钵苗自动移栽机构工作要求的结构参数,最后进行了机构三维建模与仿真,仿真结果与理论分析结果一致。     

秸秆打捆机柱塞驱动机构的结构设计与分析

针对目前玉米秸秆收集效率低的问题,进行了打捆机柱塞驱动机构结构设计与参数优化,通过理论计算设定了柱塞驱动机构3组结构尺寸,利用Solid Works软件对打捆机构进行三维建模,并采用有限元对其进行仿真分析。根据仿真分析结果获得驱动连杆应力和应变分布情况,最终确定柱塞驱动机构采用对心式空间布置,曲柄、连杆长度分别为330mm与750mm。进行了整机性能验证试验,试验结果表明:成捆率达到98.3%,规则草捆率达到97.7%,草捆密度达到165~180kg/m3,机器运行安全、可靠、性能优良。该机构能够满足玉米秸秆打捆作业工艺要求,研究结果可为相关技术研究提供参考。     

气动翻转梳齿式菊花采摘装置设计与试验

针对菊花人工采摘效率低、尚未实现机械化等问题,设计了一种气动翻转梳齿式菊花采摘装置。该采摘装置主要由采摘部件、清齿部件、气动抛送机构、丝杠升降机构、行走装置和收集装置等组成,利用梳齿的梳刷作用将花朵采摘下来,借助清齿部件和气动抛送机构完成收集工作,采摘部件的工作高度通过丝杠升降机构进行调节。根据菊花的生长特性和采摘要求,确定了采摘部件中偏置曲柄滑块机构和采摘梳齿的结构参数和运动参数。搭建了采摘样机,以曲柄转速、梳齿间距、机器行驶速度为试验因素,以采摘率、损伤率和含杂率为试验指标,进行了三元二次回归组合试验,建立了因素与指标间数学模型并确定了最优的参数组合,试验表明：在曲柄转速为47.94r/min、梳齿间距为8mm、机器行驶速度为0.17m/s的因素水平组合下,采摘效果最佳。此时,采摘率为92%,损伤率为1.83%,含杂率为10%。该气动翻转梳齿式菊花采摘装置运行稳定,通过性良好,满足菊花采摘的农艺要求。     

弹齿式清秸装置防止残茬回带机构设计与试验优化

为解决2BMFJ系列玉米免耕播种机清秸装置侧向抛撒残茬时,清秸工作部件残茬回带和动土量较大问题,设计了一种弹齿式清秸装置防止残茬回带机构,通过理论分析确定关键部件主要结构参数,应用三因素三水平正交试验法,以机具作业速度、清秸弹齿与带轮圆周外法线方向后偏角和主动带轮转速为试验因素,以残茬清除率和残茬回带率为评价指标,对影响清秸装置性能的结构与作业参数进行试验与优化研究,试验结果表明:在机具作业速度2. 0 m/s,弹齿与带轮圆周外法线方向后偏角30°,主动带轮转速450 r/min时,残茬清除率95. 5%、残茬回带率1. 38%。该机构在保证作业幅内残茬清除质量的同时,可有效减少残茬回带,为2BMFJ系列原茬地免耕播种机高质量种床准备、提高防堵性能提供了技术支撑。     

非圆齿轮水稻钵苗抛秧机构运动机理与参数优化

阐述了抛秧机构的工作原理及结构特点。针对抛秧机构相应轨迹与秧苗姿态的要求,提出了非圆齿轮行星系传动机构。建立了该机构的位移、速度和加速度方程,用Visual Basic 6.0语言编写了该机构的辅助分析和仿真程序,该软件可显示优化参数、优化目标和主要结构参数,并将优化结果数字化。通过软件分析了主要参数对该机构运动特性的影响,并得出满足抛秧轨迹和姿态要求的最佳机构设计参数。利用优化所得参数建立非圆齿轮有序抛秧机构三维模型并进行虚拟样机试验,其对应的轨迹和姿态满足水稻抛秧作业农艺的要求。     

工业化粮食烘干机的排粮机构设计与试验

针对热风干燥时粮食架桥阻碍流动、提高干燥均匀性的问题,根据粮食流动特性,基于SolidWorks建模软件设计了一种往复排粮机构,能有效破除架桥,不易产生破碎,传动简单,使用可靠,制造成本低,并在山西忻州进行了大型烘干机试验。结果表明:排粮机构多天连续运作皆正常,能连续稳定排粮并及时破除架桥,排粮过程破碎增率平均为0.088%,除杂率平均达到80%,排粮损伤很小且具有良好的清杂效果,可以推广应用于工业化粮食烘干机。     

蔬菜气吸式排种器四级清种机构设计与试验

为解决蔬菜气吸式排种器吸种时出现一孔多粒现象导致播种质量下降的问题,提出4级锯齿清种作业的方法,并设计了四级清种机构。阐述排种器出现重吸现象的原因,对清种过程中种子的受力建立数学模型,从而确定清种机构安装位置、齿形角度等关键参数。选取清种齿顶与型孔距离、排种器工作转速和气室负压为主要因素进行二次回归正交旋转组合试验并对试验结果进行显著性和回归分析,获得最优参数组合为第4级清种齿顶与型孔距离0.41mm、负压1.22kPa、排种器工作转速5.85r/min,并对最优工作参数进行验证试验和对比试验。验证试验表明,在工作转速为4.5~9.5r/min时,漏清率不大于1.50%,过清率不大于1.88%,与回归方程计算值基本一致。对比试验表明,在转速分别为4.5、7.0、9.5r/min时,采用四级清种机构漏清率分别降低3.2、4.0、5.0个百分点,过清率分别降低0.19、0.83、1.45个百分点,排种合格率分别提升3.42、4.83、6.45个百分点。采用四级清种机构有效降低了清种环节的漏清率,提升了排种器的工作质量。     

鲜食莲籽剥壳机多通道集成式剥壳机构设计与试验

针对鲜食莲籽剥壳加工困难、损失率高的问题,设计了一种多通道集成式剥壳机构。该机构由多通道仿形凹槽轮、外刃齿板、内外刀盘等结构组成,可实现莲籽单粒排出、姿态调整与环切。仿形凹槽可保护莲籽避免因刀具切割、输送挤压而带来的破损。对剥壳机构工作过程进行理论分析和参数计算,确定了影响剥壳性能的主要结构和工作参数。采用EDEM离散元软件仿真分析了齿形结构、刃齿间距、齿间距、剥壳轮转速对莲籽排出、姿态调整的影响;采用ADAMS虚拟样机软件对莲籽在剥壳机构内的运动轨迹进行了仿真。根据理论计算与仿真结果完成了样机试制,并在样机上开展试验验证。以产自湖北省洪湖市的含水率大于64.2%的太空莲36号鲜莲籽为试验对象,以齿形、刃齿距、齿间距为影响因素,以剥壳率为评价指标,开展了三因素拟水平正交试验,结果表明对剥壳率的影响由大到小依次为齿形、齿间距、刃齿距,最优因素水平组合为向心齿、齿间距5 mm、刃齿距82 mm,在此条件下,剥壳率为97%。设计的剥壳机构能够满足乳熟期、蜡熟期莲籽剥壳的实际生产需要。     

螺旋切分式种带清理装置设计与试验

针对东北地区免耕播种时易出现秸秆堵塞等问题,本研究设计一种螺旋切分式种带清理装置。通过理论分析,确定了清茬刀的排布方式和清茬刀刃口曲线参数,并得到影响种带清理效果的主要因素：拖拉机前进速度、螺旋切分式种带清理装置转速和螺距。在离散元软件EDEM中建立螺旋切分式种带清理装置仿真模型,以种带清秸率为试验指标,以前进速度、转速和螺距为试验因素,进行了二次回归组合仿真试验,建立了种带清秸率的回归模型,结果表明,前进速度、转速和螺距对种带清秸率影响极显著(P<0.01),其中转速影响最为显著。利用Design-Expert软件对影响因素进行优化求解,得到最优参数组合为：前进速度2m/s、转速400r/min、螺距570mm,最佳组合下种带清秸率为92.55%。在最优参数下进行了田间验证试验,试验种带清洁率比仿真减少了约2.89个百分点,基本满足玉米免耕播种的要求。该研究为东北地区免耕播种机秸秆清理与防堵装置的研究提供了参考。     

钵苗移栽机五杆式栽植机构的设计与试验

针对旱地蔬菜移栽机栽植机构结构复杂、栽植钵苗直立性差等问题,设计了一种五连杆鸭嘴栽植机构。首先,确定了五杆式栽植机构的工作与结构参数,分析了植苗部件旋转切向速度与机器前进速度之比λ对钵苗栽植曲线的影响;通过运动仿真并结合移栽农艺要求,对五杆机构进行参数设计,得出一组最优参数组合。然后,对五杆式栽植机构进行了结构设计与仿真分析,通过对栽植机构关键部件鸭嘴打穴器的有限元分析,保证其作业时的结构强度要求,并通过运动学仿真软件Adamas进行栽植机构的参数优化及运动学仿真。最后,试制样机并进行了田间移栽试验,对样机进行了4组试验,每组移栽72株油菜钵苗。结果表明:各评价指标满足设计要求,五杆式栽植机构结构设计与参数选择合理,株距变异系数及栽植深度变异系数较低,栽植机构工作稳定。     

变形椭圆齿轮分插机构运动分析与优化

利用变形椭圆齿轮的非匀速传动且传动比可调范围大的特点,将其作为后插旋转式分插机构的传动部件并形成了一种新型分插机构,该机构形成的插秧穴口更小,更有利于保证秧苗的直立性。对该机构进行了运动学分析和数学建模,并利用VB语言开发了变形椭圆齿轮分插机构动态仿真和参数优化软件,该软件能够显示出优化参数、优化目标和主要结构参数,并将优化结果数字化。通过人机交互方式,优化出一组满足插秧要求的机构参数。     

基于Fluent流场模拟的半干式连续厌氧发酵反应器的设计及中试试验

为实现干清粪便的无害化处理，提高干清粪便的厌氧发酵效率，设计了一款300 m³适合干清粪便的半干式连续厌氧发酵反应器。介绍了半干式连续厌氧反应器的基本构造与工作原理，通过对发酵罐体的结构参数，主要装置部件等设计计算，利用有限元分析进行强度的校核，并利用Fluent流场模拟软件对物料运动状态进行仿真，确定了厌氧发酵反应器结构参数，并进行中试试验。试验结果表明：半干式连续厌氧反应器可在工作过程中维持稳定的工作环境，并且能够迅速将发酵原料进行厌氧消化反应，能够维持平均日产气量在410.6 m³,容积产气率达1.37 m³·m^-3d^-1。针对畜禽干清粪便厌氧发酵来说，半干式连续厌氧发酵更为适合，并且能够维持较高的产气效率，沼气工程整体运行稳定，工作性能可靠。     

基于预定轨迹的残膜脱卸机构的优化设计

根据曲柄摇杆机构的运动特点,设计了一种结构简单、工作可靠的搂齿式卸膜机构。以预定轨迹为目标函数、机构各构件的结构参数为设计变量,对搂齿式卸膜机构进行优化,确定了机构主要结构参数,并运用ADMAS软件对搂齿卸膜机构进行运动学仿真分析。同时,制作样机进行田间试验,结果表明其满足性能要求。     

垄作免耕播种机被动式防缠绕破茬清垄装置设计与试验

为了解决东北玉米垄作免耕播种机作业时缠绕堵塞工作部件，减小对土壤扰动，提高破茬开沟质量等问题，优化设计了防缠绕破茬清垄装置，主要包括阿基米德螺线锯齿型缺口圆盘破茬刀和星型清垄轮。通过理论分析确定了影响破茬清垄装置作业性能的主要参数为机具前进速度V_m、破茬刀入土深度h以及清垄轮安装偏置角α。利用离散元软件EDEM进行二次回归正交旋转组合仿真试验，确定了该装置的最优工作参数组合为：机具前进速度V_m为7 km/h、破茬刀入土深度h为75 mm、清垄轮安装偏置角α为30°。通过田间验证试验，得出破茬清垄装置在最优工作参数组合下的破茬率为92.21%,清秸率为93.49%,验证了仿真理论研究结果，机具通过性显著提高，达到了东北玉米垄作免耕播种农艺和农机的技术要求。     

圆辊拨爪式防堵机构作业性能的模拟与试验

针对中国一年两熟地区麦茬地免耕播种玉米时小麦秸秆易堵塞播种机造成漏播、晾籽等问题,提出一种圆辊拨爪式的防堵机构。通过离散元模拟仿真与土槽试验相结合的方式对圆辊拨爪式防堵机构的结构参数与工作参数进行分析,进而在田间验证其防堵性能。根据拨爪高度占整个防堵机构高度的百分比设计7种不同结构型式的防堵机构。离散元仿真分析表明2/3型、3/4型和1型防堵机构的秸秆清除率均在85%以上;进一步分析得出2/3型结构在任一设定转速和前进速度下的秸秆清除性能都是最佳;且较经济的机构工作参数为转速400r/min和5km/h。借助在土槽实验室搭建的高速摄像系统发现防堵机构作业过程中秸秆受力并随防堵机构运动时,秸秆在垂直方向上有层叠堆积,这在一定程度上缓解秸秆回填。土槽试验结果表明2/3型防堵机构的最佳工作参数为转速400r/min、前进速度5km/h,与仿真试验结论一致。田间试验再次验证拨爪高度占整个防堵机构高度2/3时的机构防堵性能最佳,且其与另一商品化防堵机构的对比结果,该防堵机构在机具通过性、晾籽率、出苗率、苗高及秸秆清除率方面表现较优。     

D型打结器割绳脱扣机构空间结构参数分析

针对D型打结器割绳脱扣机构空间结构参数复杂且设计要求不清等问题,通过对打结器割绳脱扣机构与其它机构进行运动学分析,建立了割绳脱扣机构的参数设计理论模型,描述了割绳脱扣机构与其它机构之间的参数匹配关系。分析了割绳脱扣机构结构参数对割绳脱扣动作的影响,并得出脱扣凹槽及割刀的设计尺寸要求。结果表明割绳脱扣机构回转中心与脱扣凹槽面的距离变化范围为27~35 mm,割绳脱扣机构回转中心与割刀安装面距离的变化范围为47~53 mm,割刀刀刃尺寸由脱扣凹槽位置尺寸决定。设计并试制了一种组合式割绳脱扣机构,该机构可实现多参数调节,便于对所求结构参数的考核验证。将设计的组合式割绳脱扣机构安装在已有打结器上进行打结试验,分别对每个参数进行单因素试验,共设计11个试验组。试验结果表明割绳脱扣机构空间运动模型准确可靠,计算的结构参数匹配合理。     

5XS-600型往复式振动筛试验台的设计与仿真研究

制定了5XS-600振动筛试验台的整体设计方案,确定了各机构的结构参数及调整范围.对振动筛的运动机构进行了基于Simulink模型的动态仿真.仿真结果表明该机构运行平稳,没有出现冲击现象,符合实际使用的要求,填补了振动筛工作性能室内研究的空白,为振动筛试验台样机的制造奠定了理论基础.