自适应低振动步行轮仿生设计与性能分析

为提高具有高通过性的步行轮平顺性,基于鸵鸟足运动姿态与跖趾关节储能减振机理,运用工程仿生学原理与技术,设计了一种仿生自适应低振动步行轮。有限元数值模拟结果表明,轮上载荷30 N,角速度10(°)/s情况下,相比于传统步行轮,仿生步行轮轮心波动范围在软路面和硬路面分别降低了85.71%和93.33%。采用轻载荷月壤/车轮土槽测试系统验证了仿生步行轮的减振性能。当滑转率小于40%时,仿生步行轮的挂钩牵引力均大于传统步行轮;当滑转率大于40%,且仅在角速度为20(°)/s时,仿生步行轮的挂钩牵引力才小于传统步行轮,表明仿生步行轮在松软地面具有较好的牵引通过性。同时,相比于传统步行轮,当角速度为30(°)/s时,仿生步行轮在软路面和硬路面的加速度分别减少了6.3%和15.8%,振幅分别减小了14.6%和9.6%。在保证松软地面优越牵引通过性能前提下,仿生步行轮比传统步行轮的轮心波动更小,振动明显降低,有效解决了步行轮多边形效应引起的振动问题。     

适用于松软地面的可变形轮牵引特性分析

为解决常规地面车辆及传统车轮在水田、沙地等松软地面作业时存在的通过性差、效率低、能耗大甚至无法行驶的问题,设计了适用于松软地面的可变形轮。该车轮由变形机构、变形驱动机构和轮胎块组成,它能在有轮缘和无轮缘2种轮态间转换,实现步行和连续行走。基于Bekker模型的经典地面力学理论,分别建立了可变形轮步行及合拢状态时与3种典型松软土壤作用关系的力学简化模型,使用软件计算并对比分析了可变形轮2种工作轮态的挂钩牵引力、驱动力矩和牵引效率等随滑转率的变化关系及车轮接近角与沉陷量关系。计算结果表明车轮的挂钩牵引力、驱动力矩和牵引效率等均受到车轮滑转率及软土特性参数的制约,其中挂钩牵引力和驱动力矩随车轮滑转率的增大而增大,步行轮的挂钩牵引力和驱动力矩最大为3990N和2395N·m,合拢轮最大为1435N和1390N·m。在车轮半径一定时,牵引效率随滑转率的增大表现为先剧增到最大后缓降至零。步行轮和合拢轮的最大牵引效率分别为0.53和0.19,对应的滑转率范围分别为0.1~0.2及0.2~0.3。可看出松软路面上可变形轮步行轮比合拢轮能产生更大的挂钩牵引力、驱动力矩、牵引效率和更小的沉陷量,更有利于提高车轮的软土牵引通过性。最后对可变形轮进行了样机试制,并安装在基于沉浮结合式工作原理设计的水陆两栖全地形车上进行相关牵引力测试试验。当滑转率大于0.52和0.44时,步行轮和合拢轮分别出现驱动力不足的现象,记录相应的6个数据。试验结果与计算结果相差不超过10%,证明计算结果的正确性及可变形轮在松软地面的适用性。     

可变直径滚轮式步行轮设计

步行轮具有出色的越障能力,受到科研工作者的重视和研究.为越过障碍物范围更广,行走机构设计成可变直径为佳,通过拟定设计要求,提出变直径方案,利用ANSYS对其进行结构分析,并试制出样机.通过实验证明,该步行轮可变直径广,结构简单,安全可靠.     

步行轮式气垫车系统力学模型的建立

通过对步行轮式气垫车驱动系统和垫升系统的受力分析，建立了浮式驱动状态下系统的静力学和动力学模型及垫升和驱动系统之间的载荷匹配关系，该模型将步行轮和气垫系统看成是一个波动的统一体并综合考虑了步行轮入土、气垫压心、质心位置和垫态角等参数的影响     

水田非常规行走机构——步行机耕船的研究

为进一步提高机耕船的牵引效率,作者从减小刺孔体积可少消耗能量这一观点出发,提出了四足步行机耕船的设想,并初步试制了一台可在水田土槽导轨上运动的二足四轮步行工作台,模拟步行机耕船在水田中的牵引性能。文中对步行工作台的运动学和动力学作了分析研究,由于它可保证叶片型步行脚完全地垂直入出土,消除了叶片的压土和挑土作用,使刺孔体积减到了最小,较大幅度地提高了行走系统效率。作者认为,在机耕船上采用四足步行机构是可行的。     

推广适合中国国情的机插秧技术

正水稻直播有水直播、旱直播,还有手工撒播、机械直播等等,不同的种植模式作业效果不同。水稻直播工序最省,方法最简单,应用也越来越多。目前,常用的水稻插秧机根据操作方式和驱动行走形式分步行式和乘坐式两大类。其中步行式又分为手扶自动式插秧机和手扶拖拉机配套插秧机;乘坐式又分为独轮驱动行走乘坐式插秧机和四轮底盘插秧机,四轮底盘插秧机又有普通插秧机、高速插秧机两种。手扶插秧机主要插毯状苗,存在的问题是根系     

林区步行最优路径分析方法

针对林区步行环境的复杂性与寻路目标的多样性,提出了林区步行最优路径分析方法。首先,引入了可步行性的概念,建立综合可步行性栅格,将特定的林区步行最优路径分析问题转化为避让不可行域、在可行域与易行域中计算多目标最小成本路径的问题;随后,将步行成本分为地形成本与地物成本,分别计算单因素成本并加权组合为综合步行成本,将多目标优化问题简化为单目标问题进行求解;最后,基于综合可步行性栅格,扩展了邻接表的数据结构,利用8方向邻域模式建立栅格单元间的邻接关系并计算步行成本,构建栅格网络模型。采用Dijkstra算法实现林区步行最优路径的求解。试验结果表明:本方法能够融合开放空间和离散路网,对林区步行环境进行建模,同时降低多个寻路目标的路径成本,使结果偏重于主要目标,具有一定的适用性。     

中国工程院院士陈秉聪教授

陈秉聪,1921年10月出生于山东省黄县,中国工程院资深院士,中国农业机械学会名誉理事长,<农业机械学报>顾问编委,吉林大学教授,我国著名农业机械专家、教育家,拖拉机专业奠基人之一.1943年毕业于西北工学院,1948年在美国伊利诺州立大学获硕士学位.曾任山东工学院副教授.从1955年起曾任吉林工业大学副教授、教授、博士生导师、系主任、副校长.历任国务院学位委员会第一、二届学科评议组成员.曾任中国农业机械学会副理事长.1982年主持创建地面机器系统研究会并任首届理事长.历任第六、七届全国人大代表,曾任吉林省政协副主席. 陈秉聪院士自50年代初开始从事水田拖拉机行走装置的研究,在我国首次提出土壤-车辆系统力学、相似理论及模型试验在农业机械上的应用;首次提出水田半步行轮的新概念,研制了水田半步行轮,获机械工业部和吉林省科学大会奖,在此基础上改进研制的机械式步行轮荣获1987年第三届全国发明展览会银牌奖和加拿大蒙特利尔国际发明展览会金奖;开辟了松软地面行走机械新技术领域和地面机械仿生技术研究方向.承担国家重要课题30多项,出版著作4部,发表论文250余篇.他长期从事教育工作,培养了大批专业人才,为我国的高等教育事业做出了重大贡献.     

日本久保田新产品

GC1000型田埂割草机该机特征：一次割净坡面宽70cm、平面宽30cm田埂的杂草;四轮配置为前后各1轮、左右2轮。采用前后两轮驱动方式,不易打滑、前轮转向操纵轻便、直进性能及跨越性能好;在被面作业宽30～70cm范围内,和分5级用按钮说节;在平地作业时,可一次割净宽lin的杂草;回转式割刀上下2枚,细草也可切断;割草速度3级可调,1人操作步行式,剖面干净、堆草整齐。零售价每台29．8万日元。JL系列前装载机该机特征：轮型结构,回转半径小．尤其适合狭窄场所及温室内作业;铲斗升降、装卸、停车等动作由一根操纵杆操纵,操纵简单、可靠…     

基于速度逆运动学的六足步行机器人位姿闭环控制

六足步行机器人位姿控制系统是强耦合冗余非线性系统,对单腿速度逆运动学进行研究,建立六足步行机器人速度逆运动学模型,对六足步行机器人位置和姿态进行解耦控制。对机器人位置和姿态采用比例控制策略,建立机器人位置控制闭环和姿态控制闭环实现六足步行机器人位姿闭环控制。基于六足步行机器人平台,由MATLAB和ADAMS建立六足步行机器人仿真模型,并对六足步行机器人位姿闭环控制进行联合仿真,仿真结果验证了六足步行机器人位姿闭环控制方法的正确性。     

渐开线花键轴冷滚轧工艺试验

根据啮合原理,运用等升距螺旋面的形成理论设计了滚轧轮理论廓形,采用试验计算法对滚轧轮的理论廓形进行修正;对滚轧轮的材料选择、热处理工艺进行了输入的研究,根据修正后的滚轧轮廓形制造出滚轧轮;进行了渐开线花键轴冷滚轧工艺等方面的研究,设计了冷滚轧渐开线花键轴的数控程序,进行了实际零件加工试验。结果证明:这套从滚轧轮设计、材料选择、制造到渐开线花键轴加工工艺设计理论的正确性。为自主设计制造冷滚轧滚轧轮提供了可行的方案,为冷滚轧渐开线花键轴提供了加工工艺规范。     

步行式挖掘机坡度横向行走稳定性分析

针对步行式挖掘机坡度横向行走时的稳定性问题,建立了包含底盘机构和作业装置多自由度系统的*步行式挖掘机静力学模型,并考虑了作业装置回转运动时附加惯性力矩,构造了步行式挖掘机横向行走时稳定性分析的多目标优化模型.利用效用函数法对多目标优化模型进行求解,对横向行走的最大坡度、底盘和作业装置的状态参数进行了优化分析.结果表明,该方法简单、可靠,为确定步行式挖掘机坡度横向行走时的步行机构状态参数和安全控制提供了理论依据.     

动力耕耘机在印度

<正> 动力耕耘机(Power tiller)是一种主要用于旋耕和其它农业作业的多种用途手扶拖拉机。它也叫做园艺拖拉机(Garden tractor)、手扶拖拉机(Hand tractor)或步行拖拉机(Walking tractor)。由于它操纵灵活、适应性强,很适合于小地块和小农场农业作业之用。而在这些地方,使用一般较大的四轮拖拉机作业,是比较困难也不太经济的。     

基于选择性激光烧结技术的泵轮铸造工艺研究

通过合理设计泵轮模型支撑,对泵轮选择性激光烧结的烧结工艺、后处理工艺进行研究,确定了烧结工艺和后处理工艺,烧结出合格的泵轮模型;对模壳焙烧工艺的研究,确定了模壳焙烧工艺,并浇注出合格的泵轮铸件.     

步行轮式气垫车围裙—地面阻力特性分析

对步行轮式气垫车围裙－地面阻力特性进行了分析。建立了步行轮式气垫车围裙－地面阻力的精确数学模型，并进行了试验验证。探讨了几个主要因素对围裙－地面阻力的影响。     

具有诱导轮的高速离心泵汽蚀特性试

采用闭式流体输送试验台,对具有前置诱导轮的高速离心泵进行了汽蚀特性试验研究,比较分析了无诱导轮、单个及串联诱导轮3种工况下诱导轮对离心泵性能及汽蚀性能的影响.发现前置单个或串联诱导轮对离心泵的性能影响并不显著,单个诱导轮的离心泵性能相对于无诱导轮的离心泵性能稍有下降,具有串联诱导轮的离心泵扬程和效率与无诱导轮离心泵相比稍有增加;但采用串联诱导轮可有效提高离心泵的汽蚀性能.     

新型农用机械行走机构设计与越障分析

介绍了一种新型的轮履复合农用机械行走机构—变体轮结构设计方案,对组成变体轮的履带节单元的工作原理进行了详细的叙述,使得传统农用车辆的行走机构有了新型可重构的特性。同时,着重介绍了变体轮整体结构和轮履变形机理。将变体轮应用到农用机械上与其它单纯轮式或履带式的农用车辆进行对比,凸显出了较大优势;划分了基于变体轮的农用车辆所面临的障碍地形(沟壑类障碍以及坡面类障碍),分析了其最大的越障能力,包括跨越最大壕沟的宽度、最高沟壑高度以及最大坡面角度,为未来农用车辆变体轮的广泛应用提供了充分的理论方案和可行性分析。     

仿生步行足沙地力学特性研究

基于螃蟹对滩涂、沙地、湿地等有很强的运动适应性,参照中华绒螯蟹步行足指节的结构,设计了4种仿生步行足:圆锥、圆锥沟纹、棱锥和圆柱沟纹步行足,并与圆柱足对照。通过土槽试验,考察在多种试验条件下,不同步行足对入土力、支承力、推进力和出土力的影响,并采用正交试验分析影响推进力的主要因素。与圆柱足的对比试验结果表明:仿生足有良好的沙地力学特性,锥形仿生足入土力减小64.71%~95.43%;圆柱沟纹仿生足使支承力增加9.48%~24.31%,推进力提高3.84%;仿生足出土力降低13.26%~89.83%,有效减少能耗。研究成果为松软路面步行机构触土部件的设计与优化提供了基础依据。     

凸轮轴齿轮连续打齿的原因分析

一台新东方红－802拖拉机,使用不久便出现了凸轮轮齿轮打齿现象。换一个新的凸轮轮齿轮,使用不长时间就又打了齿。对该车检查时发现：A'齿轮室内没有异物;B、正时齿轮紧固螺栓没有松动脱落现象;C'精轮轮没有松动及弯曲现象;D、对两个损坏齿轮进行比较,发现坏法相似,都是在齿轮内侧（1／3～1／2）弧长上的轮齿被均匀剃掉,同时对两个措坏齿轮的材料、强度及精度进行检查,没有发现质量问题;E、对分配器安全阀开启压力进行检查,发现开启压力为20兆帕,比规定值9．8兆帕高的多。经分析认为,分配器安全阀开启压力过高是引起打齿的根…     

历史文化街区的慢行交通空间宜步行性研究

在城市快速更新的背景下,以上海市山阴路为例,从慢行交通空间的视角下研究了步行空间的改善对历史文化街区的活力提升作用,建立了宜步行性评价指数模型和基于历史文化街区的步行空间特征指标体系。研究结果显示:树冠覆盖人行道比例、历史建筑比例等指标对宜步行性有积极作用且影响度较高,围墙比例、底层商业建筑比例较高时,则对宜步行性有一定的消极作用。最后对改善山阴路慢行交通空间提出了适当的建议。