人—机—环境理念在喷流式挖藕机功能优化中的设计与实践

挖藕机的发明与应用大幅提升了藕农人工挖藕效率,但目前常用的挖藕设备结构复杂、操作繁琐、藕农适应性较差,需要一定的经验技术方能运用,且部分区域应用受限。鉴于水田莲藕采挖对挖藕机的需求,必须克服操作难度大、挖藕效率低的问题。本文以喷流式挖藕机为例,浅谈人—机—环境系统在该种挖藕机改良设计中的应用。     

船式自动挖藕机设计与应用

随着物联网技术和数字化经济的发展,为提升莲藕采收机械的智能化和机动性,减轻藕农劳动强度,提高采挖效率。设计了一种集物联网、信息化、智能化为一体的云服务智能挖藕机。主要由智能监控装置、智能动力机械、智能喷射装置、收集装放装置、移动客户端、智能摆动装置、动力装置及船身等组成,可以一次完成采、洗及装等作业。机具有轻巧、安全可靠、挖掘深度大、性能稳定、电控程度高、方便操作、成本低、伤藕率低、机械动力足及适用范围广等优势。调整后还可进行抗旱排水、沟塘疏浚、湖泊池塘除草等作业。在机器运行过程中,由于高压水柱的冲刷和切割,土壤细软、土层被破坏,土壤肥力提高,第二年根系发达,有助于养分吸收。作业过程无“三废”排放,无职业危害,对环境无污染。     

圆周往复水射流式挖藕试验装置设计与试验

为满足莲藕采挖作业多样化的试验要求，提高试验装置的互换性、通用性与测量精度，设计了圆周往复水射流式挖藕试验装置。介绍了试验装置中试验台的结构设计、工作原理和关键部件设计，分析了圆周往复水射流结构在不同条件的挖掘深度及莲藕浮出率等，确定了试验指标，并进行了台架验证试验。结果表明：圆周往复水射流式挖藕试验装置能够有效反映喷头直径、喷射角度和喷头与泥土表面距离对莲藕采挖效果和挖掘深度的影响。当喷头直径不变时，喷射角度越小挖掘深度越深，喷头与泥土表面距离越小挖掘深度越深，喷射角度越大冲刷面积越大，成正比例关系；喷头与泥土表面距离越近、喷射角度越小情况下莲藕的浮出率越高，满足圆周往复水射流式挖藕试验要求。     

4CWO-3．2型船式挖藕机功能齐全

华中农业大学研制的4CWO-3．2船式挖藕机，集船体、水控系统、喷射系统于一体，融采挖、清洗等作业功能于一身，功能齐全、性能优良。该系统还可用于抗旱排涝、沟渠塘堰清淤、增氧捕捞、湖塘除草等作业，一机多用。     

籽瓜挖瓤机设计与试验

基于矩形循环图法,设计了一种籽瓜挖瓤机。上瓜机构采用改进的摆动凸轮机构,插瓜架转位机构选择两圆销四槽轮机构,挖瓤刀升降机构选取平底式直动从动件盘形凸轮机构与改进的杠杆传动。以试验机为基础进行籽瓜挖瓤正交试验,确定了适合籽瓜挖瓤的工艺参数:挖刀类型为半圆形挖刀、挖刀转速为240 r/min、挖刀安装角度为15°。重复试验表明:该挖瓤机挖净率在98%以上,籽粒洁净率在98%以上,损失率在2%以内,破碎率小于1%。     

4CML-1000型链耙式地膜回收机设计与试验优化

为了解决传统搂耙式地膜回收机卸膜和装箱困难、作业连续性差等问题,设计了一种链耙式地膜回收机,可以连续实现搂膜集膜、输膜抖土、卸膜过程。该回收机主要由机架、起膜铲、链耙、集膜箱等部件组成。为了使地膜回收机的性能达到最佳,首先在土槽实验室内对回收机的结构参数和工作参数分别进行了单因素试验和响应曲面优化试验,通过土槽试验得到地膜回收率、脱膜率、夹带土壤质量3个指标的二次回归方程、响应优化曲面及最佳参数组合。最佳参数组合为:耙齿总成间距300 mm,单排耙齿数5个,耙齿入土深度84.41 mm,回收机前进速度2.542 km/h,链耙线速度0.417 m/s。通过大田验证试验,得到优化后的地膜回收机性能指标为:地膜回收率90.2%,脱膜率88.1%,夹带土壤质量0.41 kg/m。大田试验表明,链耙式地膜回收机满足生产要求。     

气吸式红枣捡拾机设计与试验

新疆南部地区红枣种植模式以矮化密植为主,红枣收获仍采用人工捡拾,效率较低。基于伯努利原理,设计研制了一种气吸式红枣捡拾机械。以南疆枣园为试验点,对样机的性能和捡拾效率进行了试验。结果表明,吸管口的最佳风速为23 ms;平均捡拾效率182.8 kgh,是人工捡拾的5.2倍。      

旋耕式棉花封土机的优化与试验

为进一步研究旋耕式棉花封土机作业参数对其取土量的影响,进而找出满足要求的最优作业参数组合。以旋耕式棉花封土机作业速度、刀轴转速、旋耕刀入土深度、单个刀盘旋耕刀数量为试验因素,封土带截面面积为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与封土带截面面积之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,选出最优作业参数组合:作业速度0.9 m/s,刀轴转速170 r/min,旋耕刀入土深度90 mm,单刀盘旋耕刀数量8把。田间验证试验表明,作业速度0.9 m/s,刀轴转速170 r/min,旋耕刀入土深度90 mm,单刀盘旋耕刀数量8把,此组合工作效率最高,且封土带截面面积平均值为9 844.39 mm²,较优化前有显著提升;表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。     

杆齿式残膜回收机的设计与试验

针对目前国内残膜回收机具存在拾膜、卸膜机构复杂且可靠性低的问题,设计了杆齿式残膜回收机。介绍了杆齿式残膜回收机的工作原理,对关键部件进行了设计分析,确定了拾膜机构、卸膜机构及起膜装置的关键设计参数。以机具行进速度、拾膜杆齿线速度与机具行进速度比、拾膜杆齿入土深度为影响因素,利用土槽台架试验系统,进行了三因素三水平响应面试验,并通过Design-Expert数据处理软件对拾膜率进行优化分析。结果表明:当机具行进速度为1.2m/s、速比为1.0、杆齿入土深度为55mm时,拾膜率和卸膜率达到最优。     

PBL实践教学在设计专业中的应用——以西安欧亚学院环境设计专业为例

通过对PBL教学法的研究,结合环境设计专业的教学及专业特点,通过观察法、对比试验法,研究出PBL实践项目教学法与虚拟项目教学法的不同结果,对环境设计专业的实践应用型人才培养提供一定的借鉴.     

1MFJS-250型耙齿式残膜捡拾机设计与试验

阐述了1MFJS-250型耙齿式残膜捡拾机的组成结构、工作原理、主要技术指标,通过田间试验测定了表层残膜回收率、深层残膜回收率、生产率,并对机具使用进行了说明。     

PLC与PC机通讯在温室环境测控系统中的应用

随着设施农业的发展,对温室的环境指标要求越来越高,而其中的关键是温湿度的调节。为此叙述了温室环境自动检测控制系统的设备组成和工作原理;并重点介绍了PLC与上位机的通讯协议和PC机串行通讯软件的设计。     

振刷式枸杞采收机设计与试验优化

为了实现枸杞机械采收的高效、低损,融合振动和梳刷原理,设计了一种便携振刷式枸杞采收机,同时,根据枸杞鲜果与果柄脱离机理,采用单个集中质量力学模型,建立了采收机动力学模型,得到了采收机作用于枸杞鲜果的接触点位移、速度和加速度方程。运用ADAMS对采收机进行了运动学与动力学仿真,仿真结果表明:梳刷转速60～70 r/min、凸轮转速25～35 r/min、梳刷样式Ⅱ型时,熟果可以从果柄上脱离且不受损伤。采用三因素三水平二次正交旋转组合试验,建立了熟果采收率、青果错采率、熟果破损率与梳刷转速、凸轮转速、梳刷样式之间的数学模型,分析了各因素对熟果采收率、青果错采率、熟果破损率的影响,确定了最佳参数组合:梳刷转速64. 52 r/min、凸轮转速29. 68 r/min、梳刷样式Ⅱ型,并进行了田间试验验证。田间试验表明,熟果采收率为89. 12%,青果错采率为5. 87%,熟果破损率为6. 24%。     

瓜类作物地膜捡拾机的设计与优化——以甘肃民勤县为例

【目的】地膜捡拾机是一种用于捡拾农田地膜的设备,它在农业生产中具有重要的应用价值。本研究旨在进行地膜捡拾机的设计与优化,以提高地膜捡拾的效率和准确性。【方法】研究团队对地膜捡拾机的定义、功能和应用价值进行了概述,对地膜捡拾机的结构和工作原理进行了分析和优化,探索了地膜捡拾机的智能化设计和性能优化方式,并对地膜捡拾机的推广应用和发展前景进行了展望。【结果】本团队所设计的地膜捡拾机比其他各种仅靠振动筛分的机构的残膜回收率有较大的提高,采用多点采样分析的方法进行检验证明,残膜回收率高达99.75%,不低于95%,符合现有的农艺要求。【结论】本研究能为地膜捡拾机的应用和发展提供有益的参考。不断优化和改进地膜捡拾机的设计和性能,有利于提高农业生产效率,促进农村经济的发展,帮助农民增收致富,推动农业现代化的进程。     

节能设计理念在机械制造与自动化中的运用

随着科学发展观的不断深入,节能简约已经成为社会生产和人类活动的趋势,在信息化时代背景下节能设计的应用将更加广阔,因此将节能设计理念运用在机械制造与自动化中势在必行.本文将节能设计理念在机械制造与自动化的有效运用进行浅析.     

钢辊式圆捆机旋转草芯形成影响因素分析与优化

针对国产的中小型钢辊式圆捆机收获完整稻秆易产生堵塞的问题,利用自行设计的钢辊式圆捆机(草捆直径约500 mm)试验装置对其打捆过程进行了研究。通过高速摄像分析可知:旋转草芯形成过程实质上是稻秆在卷压室内连续卷绕累积的过程,形成的旋转草芯可对后续喂入的稻秆产生较大的牵带作用,进而消除打捆堵塞。通过试验分析可知,旋转草芯形成过程主要依靠钢辊对稻秆的摩擦牵引及后续喂入稻秆的持续推动完成的,据此,针对影响钢辊式圆捆机形成旋转草芯的主要因素——钢辊对稻秆的摩擦作用、捡拾器弹齿端点线速度以及稻秆喂入量为试验因素,以旋转草芯形成时的干物质质量为评价指标,进行了试验研究。结果表明:各因素对旋转草芯形成时的干物质质量贡献率从大到小依次为:钢辊对稻秆的摩擦作用、捡拾器弹齿端点线速度、稻秆喂入量。当因素参数组合为钢辊与稻秆间的滑动摩擦因数约0.65、捡拾器弹齿端点线速度2.23 m/s、稻秆喂入量1.5 kg/s时,旋转草芯形成时的干物质质量为1.58 kg。研究结果可为钢辊式圆捆机的设计及其作业参数优化提供理论及技术依据。     

动态显式分析在冲压件结构优化设计中的运用

针对车身冲压件结构复杂,成形易产生缺陷的特点,运用非线性动态显式有限元方法,采用弹塑性各向同性材料本构模型,提出了基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法。利用MSC-Dytran对某型号轿车的前横梁托架进行冲压过程的计算机模拟,对零件毛坯在冲压成形后的缺陷进行了分析,提出了结构修改方案,最终完成了结构优化设计。结果表明,零件结构修改可以有效避免冲压缺陷产生,并说明用非线性动态显式有限元方法进行冲压过程分析结果的可靠性和基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法的可行性。