松软土壤上步行轮式气垫车功率优化的研究

通过对步行轮式气垫车在松软土壤上运行状态的分析，首次提出了该种车辆最佳飞高的定义，得到了随土壤条件变化时功率消耗模型，并求出了功率消耗的最优点。为步行轮式气垫车在松软土壤上的功率自适应控制打下一定基础。     

步行轮式气垫车平顺性研究

分析了步行轮式气垫车气垫系统悬架起伏刚度的影响因素和步行轮、半步行轮对步行轮式气垫车振动的激励特性。文章还介绍和分析了步行轮式气垫车平顺性试验研究结果。     

步行轮式气垫车行驶阻力研究

该文对步行轮式气垫车由步行轮及围裙系统产生的行驶阻力进行了理论分析，并对气垫车围裙系统产生的地面干扰阻力进行了试验研究，为步行轮式气垫车动力性能分析及气垫车设计奠定了基础。     

步行轮式气垫行车行驶阻力研究

该文对行轮式气垫车由行轮及围裙系统产生的行驶阻力进行了理论分析，并对气垫车围裙系统产生的地面干扰阻力进行了试验研究，为步行轮式气垫车动力性能分析及气垫车设计奠定了基础。     

步行轮式气垫车设计与研制

步行轮式气垫车是为解决特殊软地面通过性而研制的一种新型运输工具。本文阐述了步行轮式气垫车与常规车辆设计的不同之处，总结了研制过程的主要技术问题。     

步行轮式气垫车车轮及围裙转向阻力矩研究

研究了步行轮式气垫车在软路面行驶转向时，插入土壤的车轮与土壤间相互作用以及围裙系统与地面干涉产生的转向阻力矩。提出了车辆转向时，车轮转向阻力矩及围裙转向阻力矩的数学模型。     

步行轮式气垫车的需求功率匹配

在对模型车试验的基础上,提出了步行轮式气垫车系统需求功率匹配模型和最佳匹配关系的概念。通过速度品质系数和载荷品质系数将垫升和驱动需求功率比与运输效率建立了联系,并且对最佳需求比进行了初略估计。结果表明在一定的车速、土壤条件和载荷下,步行轮存在着一个合适的入土深度,此时总需求功率最小,而此时的功率匹配和载荷匹配关系则是最佳的。     

仿螃蟹步行机构及其通过性试验

仿生步行机构的研究对于复杂地形的行走机构开发具有十分重要的意义。为了设计出性能优越、结构简单的仿生步行机构,通过分析中华绒螯蟹的行走步态,提出了仿螃蟹步行机构的设计方案。由于螃蟹尾端的两只步足较少参与行走,为简化设计,将步行机构设计成6足式,腿部运动由六连杆机构实现。利用三维建模软件CATIA建立了步行机构整体模型,并在ADAMS中完成了运动学分析,得到步行机构足端运动轨迹,结果表明该步行机构能够完成预期的动作。根据设计加工出样机,在非常规地面上与轮式模型车进行通过性对比试验,结果表明仿螃蟹步行机构在农业生产所涉及的松软地面上具有较高的通过性能,在崎岖硬地面上波动比轮式模型车降低5%~75%。该步行机构还可作为试验平台,通过对其腿部杆件尺寸和足端触地方式的优化,为开展提高步行机构在不同地面通过性提供基础研究设备条件。     

小四轮拖拉机附加驱动叶轮的研究

附加驱动叶轮是为提高8.8～11 kW小四轮拖拉机旱地犁耕作业时附着性能而研制的。对驱动叶轮的几个主要参数的确定进行了探讨，并在休闲地中进行了牵引性能对比试验。结果表明，附加驱动叶轮后拖拉机的牵引功率提高了19.3%，牵引效率提高了19.4%，滑转率在20%以下时，挂钩牵引力达4 000 N，完全满足土壤比阻在56 kPa以下的旱地深耕需要，为小型轮式拖拉机广泛用于农田作业提供了一条新的途径。     

低功耗小型立轴式深耕机分段螺旋旋耕刀具的研制

丘陵山地普遍使用微耕机进行耕地作业,长期浅耕带来了土壤板结、蓄水保墒能力下降等问题,亟需适应丘陵山地地形的小型深耕机进行深耕作业。为降低深耕作业刀具的功率消耗,该文研究了一种基于立式铣削、具有上翻下松作业特征的立轴式分段螺旋旋耕刀具,该刀具由立轴刀盘与沿其圆周方向均布的3把分段非连续螺旋型刀片组成。通过运动分析,建立了分段螺旋刀片运动参数模型,对刀片结构参数、刀具结构及工作参数进行了设计。基于光滑粒子流体动力学方法对设计的分段螺旋刀片作业过程中的土壤粒子运动、切削阻力及功率消耗等进行了分析,并试制样件进行了功率消耗及作业效果的实际测试。仿真结果表明:相对于传统立式直角旋耕刀片,分段螺旋刀片具有明显的上翻下松效果,切削阻力降低了37.5%,切削阻力波动范围平均值降低了60.6%,功率消耗降低了47.6%。土槽实测表明:设计的立轴式分段螺旋刀具实际功率消耗为2.86 kW,比仿真值高11.28%,两者比较接近,验证了仿真结果的有效性;同时,实际耕深稳定性达到设计要求且对土壤有较好的碎土和抛土能力。该研究可为低功耗小型深耕机的研发奠定基础。     

斜置驱动缺口圆盘刀功耗模型的试验研究

为了较准确计算出在不同的工作条件下单个斜置驱动圆盘刀的功率消耗和为研制新型免耕播种机所需配套拖拉机的动力提供理论依据，通过二次正交回归试验建立了斜置驱动圆盘刀的功耗模型。对功耗模型的回归分析和理论分析表明，在影响功率消耗的因素当中，入土深度影响最大，其次是刀轴转速；机组前进速度、刀轴转速以及入土深度之间的联合作用对功率消耗的影响较小。     

步行轮设计原则和方法

在步行轮研究过程中,曾多次设计试制步行轮样机。根据机构原理分析结果和设计试制实践,对步行轮的设计积累了一定经验。文中主要介绍关键结构参数的优选原则和方法,提出了满足步行轮双功率流传动的具体传动方案。     

坡面薄层水流的土壤分离实验研究

土壤分离是土壤侵蚀的重要过程之一。准确预测土壤分离对完善土壤侵蚀物理模型具有重要意义。利用变坡水槽实验测试了土壤分离速率与坡度和流量的关系，并与水流剪切力、水流功率和单位水流功率三种水动力参数进行比较，结果表明：土壤分离速率随着坡度和流量的增加而线性增加；当流量小于某一临界流量时，土壤分离将不发生；利用坡度和流量回归的线性模型能准确预测土壤分离速率；在水流剪切力、水流功率和单位水流功率三个水力参数之间，水流功率是描述土壤分离速率的最好参数；比较坡度-流量模型与水流功率模型，认为坡度-流量模型更具有实用性和     

黄土旱塬农业生态系统土壤深层水分消耗与水分生态环境效应

研究了渭北旱塬不同土地利用方式下大田土壤深层剖面含水率的变化特征，并与长期田间定位试验结果进行比较。结果发现，不同土地利用方式能显著影响土壤深层含水率状况，各种方式对土壤深层水消耗能力的排序是15龄苹果园＞15龄人工苜蓿＞10龄苹果园＞刺槐幼林＞高产农田＞20年撂荒地＞5龄苹果园＞裸地。10龄苹果园剖面剩余含水率分布接近高产农田，而15龄苹果园土壤剩余含水率低于高产农田，说明10龄到15龄苹果树耗水量显著增大，超过高产农田作物消耗的水分，导致土壤深层水分进一步消耗。由于塬面大部分耕地是高产农田与苹果园，土壤深层含水率普遍处于较低水平。苹果树的大面积种植加快了土壤深层水分消耗，最终可能影响这一区域的陆地水循环。     

步行轮轮脚与土壤相互作用动力学

对步行轮轮脚与土壤相互作用的动力学进行了理论分析,运用土力学中的被动土压力理论推导了描述步行驱动力、滚动阻力、支承力和行走效率的数学模型;从而为优化步行轮主要参数和预测步行轮的牵引附着性能提供了理论依据。     

路面条件对双桥驱动车辆寄生功率的影响

在建立不同路面条件滑转率计算模型的基础上，推导了前轮大于后轮和前轮小于后轮两种情况下双桥驱动车辆寄生功率的求解方程。以双桥驱动轮式装载机为例，定量地计算了滚动阻力系数、地面土壤状态、土壤相对含水量等地面因素对寄生功率的影响，获得了一些有益的结论。     

不同母质发育水稻土N2O消耗潜力及环境影响因素

土壤是N2O的源和汇,在淹水和厌氧条件下具有消耗N2O的能力。稻田土壤长期处于淹水状态,为N2O的消耗提供了有利的环境,从而减少了N2O排放。目前,有关稻田土壤N2O排放的相关研究已有很多,但关于稻田表层土壤N2O的消耗能力及其与环境因素之间的关系研究较少。研究采集了第四纪红壤母质发育的壤土、湖积物砂土发育的砂质壤土、冲积土发育的粉砂质黏壤土3类土壤的各3个表层(0～5 cm)水稻土,风干后将其回填至具有5 cm深土柱的培养装置内,在土柱底部添加N2O和添加氦气(He,对照)两个处理,于28℃下恒温淹水厌氧培养96 h。培养期间监测各土壤N2O、N2的动态变化,以及培养前后土壤养分的变化,量化N2O消耗量和N2增量,以期揭示稻田表层土壤N2O的消耗能力及其与环境因素之间的关系。结果表明,土壤剖面积累的N2O有95.01%～99.92% 被稻田表层土壤吸收,其中被还原为N2的N2O量占总消耗量的64.50%～83.64%,表明淹水厌氧状态下,不同的水稻土均具有很强的N2O吸收和消耗能力。研究还发现,3类土壤N2O的消耗存在一定差异,其中影响砂质壤土N2O消耗的主要环境因子为土壤砂粒含量,且两者之间存在显著的线性相关关系(R2=0.964,P=0.000);土壤黏粒、粉砂粒、pH是粉砂质黏壤土N2O消耗的主要环境影响因素,其中土壤黏粒与其消耗量呈显著线性相关(P<0.05);土壤速效钾和铵态氮增加量是影响壤土N2O消耗的主要环境因子,其消耗量与速效钾之间在0.01水平上显著正相关。这些结果表明,土壤可溶性有机碳、土壤质地、土壤速效钾等是影响稻田土壤N2O消耗的重要环境因子,且不同土壤N2O消耗的环境影响因子存在差异,这将为调节土壤N2O排放提供重要参考。     

轮式车辆动力传动系自激振动研究（Ⅱ）

提出了轮式车辆传动系的自激振动中地面附着力输给系统的振动能量和系统消耗的振动能量的计算公式，研究了该自激振动的反馈控制系统，得知在开始产生自激振动时，瞬时滑转率在地面附着力与滑转率关系曲线的负阻尼区中变化，但当自激振动的振幅增大到超过某一值后，瞬时滑转率的变化范围扩展到正阻尼区，从而控制了自激振动的振幅。     

轮式车辆动力传动系自激振动研究（Ⅱ）——自激振动系统的能量反馈与控制系统分析

提出了轮式车辆传动系的自激振动中地面附着力输给系统的振动能量和系统消耗的振动能量的计算公式，研究了该自激振动的反馈控制系统，得知在开始产生自激振动时，瞬时滑转率在地面附着力与滑转率关系曲线的负阻尼区中变化，但当自激振动的振幅增大到超过某一值后，瞬时滑转率的变化范围扩展到正阻尼区，从而控制了自激振动的振幅     

拖拉机田间行走对土壤特性及冬小麦生长的影响

农业机械的过度使用、密集轮作以及不适当管理等都会造成土壤压实。试验研究了拖拉机行走对土壤特性和小麦生长的影响。试验所使用的耕作机械包括轮式、履带式和手扶式三种拖拉机,分析了土壤压实对小麦生长以及土壤结构不连续性的影响。试验数据表明,土壤密度、土壤阻力以及土壤水分一般会随拖拉机行走次数增加而增大。同时,文中给出了小麦根系与秸秆间蕴涵的机理关系。试验数据还表明,小麦发芽率在显著性水平P≤0.05时,不同处理组之间无明显差异。但是,2、4、6、8、10、12、18周以及收割时的小麦秸秆高度在显著性水平P≤0.01时,各处理组之间却存在显著差异,其中轮式和手扶式拖拉机处理组高于履带式拖拉机处理组。当显著性水平分别为P≤0.05和 P≤0.01时,不同处理组的小麦根长度和密度间也存在显著差异,其中轮式和手扶式拖拉机处理组同样表现出更好的结果。总之,拖拉机行走会显著影响干物质、谷物产量等小麦生长参数。然而,作物产量不仅受土壤压实的影响,同时很大程度上也取决于天气以及土壤初始压实等因素。