NK-1型可移动式风蚀风洞洞体设计

针对土壤风蚀研究的需求,依据空气动力学要求设计了NK-1型可移动式风蚀风洞。该风洞由进气段、动力段、过渡段、转角段、稳定段、收缩段、实验段和扩散段组成,总高2456mm,全长15900mm,能量比0.41。该风洞主要特点为:进气口为双扭线形唇口;转角段为20°仰角设计;稳定段采用六角形蜂窝器和两层阻尼网组合设计;实验段风速为0.3～20m/s连续可调;尾部扩散段扩散角为20°。最后运用Fluent6.3流体模拟软件,对空风洞实验段纵截面的气流速率分布、静压分布进行了模拟,满足设计要求。     

单流道叶轮水力设计方法的研究

系统论述了单流道叶轮水力设计的新方法，新方法较原方法简单、可靠和实用，尤其便于编制计算机辅助设计软件。在对现有的优秀单流道叶轮水力模型进行归纳总结的基础上，给出了用速度系数法设计轴面图时的各速度系数值。借鉴双流道叶轮水力设计中平面图的设计方法，提出了新的单流道叶轮平面图水力设计方法。介绍和分析了新的流道截面面积变化规律和平面图流道中线方程，同时还给出了编程方法及其设计实例的实验结果。     

浅析基于SketchUp软件的设计流程在景观设计中的应用

长久以来，设计师们的大部分时间和精力被束缚在繁琐的图纸绘制过程中，虽然这个过程经历了从手绘到计算机辅助设计的进化，但是这样的过程依然占据了设计流程的很大一部分，而真正留给设计师思考的时间却越来越少。本文介绍了一种被称为“草图大师”的建模软件SketchUp的设计流程，该建模软件结合其他一些相关的辅助制图软件，可以帮助设计师快速优质的完成设计任务。     

基于CAD技术的农业机械设计软件的改进

运用组件化的开发方法,利用AutoCAD、3DMAX等通用软件建立农机部件的数学模型,结合DirectX、XML等计算机技术,应用VisualBasic语言控件的强大功能开发附加控件,完成了机构的三维动画效果,实现了具有图片、动画等交互功能的农业机械设计软件,并具有良好的人机交互界面。     

农机部件数字化设计软件平台AgriDEM开发

为解决农机产品开发周期长、工作量大和成本高等问题,研制了集设计和性能分析评价为一体的农机部件数字化设计软件平台AgriDEM(agricultural discrete element method)。该平台通过将CAD软件与自主研发的基于DEM-CFD-MBK(discrete element method,computational fluid dynamics,multi-body kinematics)耦合的分析软件集成,可在设计阶段由农机部件的CAD模型(CAD软件设计图),进行农机部件工作过程的动态仿真和工作性能的分析评价,由此实现农机部件结构方案和尺寸参数的优化。该文详细介绍了该平台的架构和关键技术实现方法,包括农机部件分析模型的建模方法、颗粒的建模方法、基于OpenMP的并行计算方法、基于DLL的模块封装及原型系统开发等,最后通过一个实例验证了该平台的可行性和有效性,可为农机部件的优化设计和数字化设计提供参考。     

离心泵蜗壳八个断面的设计研究

通过对离心泵蜗壳流道八个过水断面几何形状分析,建立了各过水断面几何尺寸的数学模型,采用计算机辅助设计,从而设计出优秀的泵蜗壳水力模型,提高了泵的效率指标,为泵蜗壳八个过水断面的设计提供了理论依据     

基于虚拟样机的倒立摆惯性参数实验台改进设计

针对倒立摆惯性参数测量实验台,提出了一种能快速获取被测物体质心坐标和惯性参数矩阵的测量流程及数据处理方法。利用ADAMS软件建立了倒立摆惯性参数实验台虚拟样机,并进行了虚拟测量,分析了台架转动部分质心相对于转轴的偏置量和自身转动惯量对测量精度的影响。结果表明：减小台架自身转动惯量和转轴偏置量能显著提高测量精度。在此基础上,设计了一种测试物体全惯性参数的无偏置轴倒立摆实验台,利用该实验台对动力总成进行了测量,获得了其质心位置和完整惯性矩阵。该实验台的设计为快速、准确地获取复杂部件的完整惯性参数提供了条件。     

4FZ-30型自走式番茄收获机的研制

为了适应加工番茄的大面积采收,该文设计了一种适用于加工番茄的自走式收获机,并阐述了该机的总体结构及切割捡拾装置、分离装置和色选装置三大核心工作部件的工作原理,并进行了田间试验。试验结果表明,在地形平坦,土壤绝对含水率为18%,番茄成熟度为98%的情况下,该机平均生产率为0.26%hm2/h,平均损失率为4.36%,平均破损率为4.10%,平均含杂率为3.09%,各项指标均达到行业标准NY/T1824-2009,满足设计要求。该研究为推动番茄收获机的国产化进程奠定了基础。     

DX1B型竹根挖掘机的设计与试验

为了解决竹根挖掘过程中机械化程度低的问题,针对竹林复杂的地形条件和农艺要求,设计了一种DX1B型自动竹根挖掘机。该文阐述了该机器主要的工作原理、主要结构和关键部件的结构设计与主要参数计算,并对刀筒及其内部的压力弹簧进行有限元力学分析,对机器的强度进行验证。同时,对支架进行模态分析获得前四阶固有频率和振型,并进行机器的动态平稳性分析以便结构设计时避开共振频率激励。最后,制作小型的物理样机进行竹林间性能试验来验证竹根挖掘性能。试验结果表明:样机的刀筒外径为40~120 mm,挖掘竹径为30~70 mm的竹根,最大挖掘深度为250 mm,大多数竹根挖掘到150~200 mm左右的深度时,就可将竹底部根须扭断从而将竹根带出,且竹根形状保持良好;当样机掘根的速度为2 mm/s左右时,工作机构的平稳性和效率最优,整个掘根工作过程一般需要2~5 min,竹根挖掘效率相对于手工挖掘提高60%以上。该机器可实现自动掘进挖根和自动取根的效果,还能实现自动排土、排根的功能,整个挖掘过程无需人与竹根或者土壤接触。该研究可为丘陵山区等复杂地况的竹根清除问题提供解决方案,为竹根挖掘机实现全自动操作提供参考。     

气力式1JH-2型秸秆深埋还田机设计与试验

针对东北黑土区合理耕层构建秸秆深埋还田的技术要求,实现虚实并存合理耕层结构,研制了气力式1JH-2型秸秆深埋还田机,能够一次完成破茬、秸秆捡拾粉碎、开沟碎土、行间深松、秸秆深埋、覆土镇压等功能。机具主要由传动系统、破茬装置、捡拾粉碎装置、气力输送装置、开沟装置、覆土装置、镇压装置等组成。其关键部件是气力输送装置,应用离散元气固耦合数值模拟法对秸秆在气力气力输送装置中不同转速下的运动过程进行了数值模拟研究,得到了秸秆和气流输送气固耦合的运动规律。正交试验结果表明,机具运行最优参数组合为开沟装置转速215 r/min,风机转速1 850 r/min,机具作业速度3.0 km/h。田间试验表明,在最优参数组合条件下,秸秆深埋率为94%,秸秆粉碎合格率为94.2%,碎土率为95.4%,满足了东北黑土区秸秆深埋还田技术指标要求,为秸秆深埋还田机的改制和评价提供参考。     

双阶多级压榨双螺杆榨油机研制

为适应一些高油份油料或特种油料的压榨,开发了一种双螺杆榨油机,该机采用双阶多级压榨的榨膛结构,两根螺杆上下水平平行分布,在喂料段上的螺旋采用纵向开放横向封闭的部分啮合,而在主压榨段上的螺旋为纵横向皆开放的非啮合形式。该文介绍了双螺杆榨油机主要参数的设计过程。对该机在一些榨油厂家的应用效果进行了检测,结果表明该机实际生产能力达到额定产量的74%以上,出油率达到92%以上,饼中残油率最低可达到3.5%,比同生产能力单螺杆压榨机节能30%～40%。该机冷榨热榨皆适宜。     

双流道泵水力设计的研究

在大量试验研究和设计实践的基础上,对双流道泵叶轮和蜗壳的一些主要几何参数进行了统计分析,发展和完善了双流道泵水力设计方法。给出了双流道泵叶轮轴面图前、后盖板圆弧半径R₁、R₂与比转数n_s及叶轮进、出口直径D_j、D₂的关系,提出了叶轮平面图流道中线方程。总结了双流道泵蜗壳基园直径D₃、进口宽度b₃、隔舌角φ₀和面积比系数y的计算公式。     

液压驱动下肢助力外骨骼机器人膝关节结构设计及试验

液压驱动下肢助力外骨骼是一种典型的人机交互类机器人,在跟随人体行进的同时,可提高人的负重能力。为实现最优化的结构设计以降低对系统压强、液压缸尺寸的要求,通过仿生学分析人类正常步行时的步态数据,依据准拟人化设计准则,采用CAD设计软件、数值计算等方法,给出了液压驱动膝关节的设计过程,并通过MATLAB等仿真软件进行了验证。基于确定的模型参数,进行了结构设计及平台搭建,并进行了穿戴试验。仿真及试验结果表明,该方法设计的外骨骼膝关节可以满足步行及负重需求。在负重由10增加为20 kg时,即负重增加一倍时,膝关节的轨迹平均跟踪误差减小了0.05%,跟踪误差最大值增加了20.7%,但是相对于整个膝关节的活动范围,该误差仅占总活动范围的1.2%。该研究为优化液压驱动下肢助力外骨骼提供了参考方法,并可为直线执行器驱动外骨骼其他关节的优化设计提供参考。     

大型低扬程泵装置优化设计与试验

为了对配置肘形进水流道和虹吸式出水流道的立式泵装置进行深入的研究,得到一种高效的立式泵装置,在肘形进水流道和虹吸出水流道型线数学模型基础上,开发了基于流道设计参数的优化设计软件,能快速进行流道型线的绘制,使流道的型线自动符合一维流速渐变的原则,并对虹吸出水流道的最优驼峰位置进行了理论分析。结合计算流体动力学技术,对待建的某大型低扬程泵站进行了肘形进水流道和虹吸出水流道的优化设计,得到了水力性能优良的进出水流道型线方案。根据泵装置水力模型比选试验,优选出了效率高、高效运行范围宽、无不稳定运行区、汽蚀性能好的高比转数导叶式混流泵211-80模型,在配置优化了的进出水流道的基础上使泵装置在扬程 5.4 m时模型装置效率达到了79.62%。该泵装置的优化设计方法与试验结果对相同装置型式的大型低扬程泵站建设具有重要的参考价值。     

液压制动系统中蓄能器的优化设计与稳健分析

为了改善蓄能器的动态特性,保证其稳健性,该文利用AMESim 软件建立了液压制动系统的模型。运用Optimization 工具,以蓄能器在紧急制动工况可保证的制动次数为目标,利用遗传算法对影响蓄能器的主要设计参数进行了优化,得到最佳充气压力为6 MPa,并验证了其稳健性,为蓄能器与整个制动系统匹配设计提供了方法和理论依据。该研究对于蓄能器的优化设计和改进具有参考作用。     

基于人工神经网络的联合收割机变速箱计算机辅助设计

针对自走式联合收割机变速箱优化设计中存在计算量大、图表多等问题,提出了一种新的神经网络学习算法,相对于其他学习算法,该算法侧重于网络参数的调整,通过对样本集的模糊推理、调整和分类学习来实现自适应的神经网络学习。通过BP网络的学习和训练,采用单输入双输出的1-8-2结构、1-6-2结构、1-4-2结构进行训练,从实际的应用效果来看,选择1-6-2的ＢＰ网络结构作为最终的神经网络形式,网络的识别精度是非常高的。结果表明,该算法能运用神经网络对联合收割机变速箱进行了设计研究,建立数学描述形式,分析了通过神经网络来实现变速箱设计模型构建的方法。研究表明,应用神经网络构建的模型能够减少系统的分析次数,并能够很大程度的提高模型的精度,满足计算要求,最终在设计空间内寻找出较好的设计方案。     

电子液压制动系统的安全设计与匹配分析

针对电子液压制动系统的设计缺乏理论指导的问题,在建立电子液压制动系统数学模型的基础上,提出基于安全特性的电子液压制动系统匹配设计方法;通过试验验证所建立的数学模型的有效性,分析电子液压制动系统在普通制动和硬件失效下的制动性能。研究表明:基于安全特性考虑应保证在电机泵失效的情况下蓄能器仍能使车辆完成数次大强度制动;而电机泵的设计应兼顾期望的充液时间以及蓄能器失效下的保持车辆制动性能;备用制动回路作为电子液压制动系统系统的硬件冗余,要求其在蓄能器和电机泵均失效的情况下提供一定的制动能力。仿真分析表明:基于安全特性的电子液压制动系统匹配设计方法能够在正常情况和硬件失效的情况下均能保证车辆的制动安全性。     

牛粪螺旋压榨固液分离工艺参数优化

为了优化粪便固液分离工艺,用作者研制的固液分离机对鲜牛粪进行固液分离,以进料水料比、榨条间隙、螺旋转速作为影响因素,以分离后固形物料中总固体（TS）含量为主要考察指标,以处理牛粪生产率、液料中固体去除率为参考指标,采用3因素5水平进行二次正交旋转组合试验设计,探讨了螺旋压榨工艺参数对固液分离效果的影响,得到了优化的工艺参数：进料水料比为0.65,榨条间隙为1.5 mm,螺旋转速68 r/min时,分离后固形物料中总固体（TS）质量分数可以达到40%以上,研究结果可为牛粪固液分离提供参考依据。     

基于水力性能和净化效果的表面流人工湿地设计参数优化

为探究表面流人工湿地设计参数对水力性能和净化效果的影响,分析设计参数与水力性能指标和净化效果指标之间的关系性,优选综合考虑水力性能和净化效果的设计参数组合,对表面流人工湿地设计参数(长宽比、水深、植物间距、流量、进出口布置、植物种类)开展正交试验。结果表明:设计参数对净化效果有显著的影响,各水力性能指标之间、以及净化效果指标之间均存在极显著的相关性,水力性能指标与净化效果指标之间存在一定的相关性。长宽比、水深和植物间距是影响表面流人工湿地水力性能和净化效果的主要设计参数,尤其以长宽比的影响最为显著。在试验条件下,表面流人工湿地最优设计参数组合为长宽比4∶1、水深30 cm、植物间距20 cm、流量0.55 m3/h、进出口中进中出布置、水生植物水葱。