基于Sufacer和Pro/E的潜水搅拌器叶轮反求设计研究

为了进行某型搅拌器叶轮的抗磨损研究和叶轮备件的国产化,通过三坐标测量机获得叶轮的分散点云,采用Surfacer软件进行点云的处理,获得总的点云,创建叶片曲面,再采用Pro/E软件生成叶轮的三维实体造型。通过这种反求工程方法获得的叶轮实体造型与原叶轮有较高精度的一致,已成功应用于叶轮模具的制造、叶轮的抗磨损研究和备件的国产化工作。     

四足机器人腿部并联机构末端位置误差分析与验证

为合理确定应用于四足机器人腿部机构的2自由度平面并联机构零件制造公差范围,该文进行了并联机构末端位置误差灵敏度分析与工作空间内的位置精度预估,建立2自由度平面并联机构位置方程;采用全微分理论建立2自由度平面并联机构的误差模型,得到各误差源相对于末端位置误差的映射关系;建立机构位置误差灵敏度模型与评价指标,借助灵敏度评价指标揭示出统计意义下各几何误差源对末端位置精度的影响程度;依据3?原则与灵敏度评价指标,确定了各误差源的零件制造公差;采用三坐标测量仪对试验样机制造误差值进行测量,依据误差模型对末端位置精度在工作空间内的分布进行预估及实例验证。结果表明:实际位置精度值与理论位置精度预估值最大误差绝对值为0.0038 mm,最小误差绝对值为0.001 5 mm,各误差值均较小,验证了误差传递模型、位置精度预估的正确性及该方法确定构件制造公差的有效性。研究结果可为四足机器人腿部机构的运动学标定、误差补偿及执行精确任务时的轨迹规划提供理论依据。     

食品3D打印技术的发展现状

近年来,食品3D打印技术发展迅速,呈现的形式也多样化。该文介绍了挤出型、粉体凝结型和喷墨型食品3D打印技术的工作原理、应用范围、优缺点及市场应用情况。同时,3D打印的食品原料需要满足3个特性:打印性、适宜性和后加工性。目前,制约食品3D打印技术发展的因素主要是打印原料的局限性、流动性、打印速度、打印后模型的稳定性等。同时亟需将食品3D打印技术与食品营养学科相结合,在开发不同人群或个性化营养需求食品制造上寻找到突破口,为营养健康食品产业带来新革命。     

组合型孔排种器双充种室结构对充种性能的影响

为研究组合型孔排种器的双充种室结构对充种性能的影响,该文对组合型孔排种器的充种起始角和限种机构参数进行了理论计算和试验验证。理论计算和以充种起始角为单因素变量的试验结果表明,组合型孔排种器在-40°左右的位置开始充种。以型孔大小、充种起始角度和排种器工作转速为变量的多因素试验结果表明,最佳充种起始角为-20°;与-10°和0相比,充种起始角为-20°的平均穴粒数受排种器工作转速影响的变化更小,变异系数也更小。限种机构距离排种轮中心40 mm时最佳,解决了毛刷甩种的情况;以型孔大小、水稻品种、限种板调节位置和排种器工作转速为变量的多因素试验结果表明,限种调节板与型孔轮的距离在0~22 mm范围内可调,对大、小型孔以及不同类型的稻种都能实现对播种量的微调节。     

大蒜播种机种植机构的设计

为了满足大蒜在栽植过程中保持蒜瓣鳞芽朝上垂直入土且蒜瓣弓背面朝向一致的农艺要求,该文根据蒜瓣的外形特征,设计了一种大蒜播种机种植机构并对该机构进行详细的理论分析,运用Solidworks软件对该机构进行建模并通过3D打印机打印出零件,然后组建试验台对该种植机构进行试验。试验数据显示采用该种植机构不但可以确保大蒜弓背面朝向一致,而且播种机前进速度的变化对蒜瓣垂直度的影响较小。该文为大蒜种植机械种植机构的设计提供了一种设计方法,为研究大蒜播种机和同类机具提供了参考。     

变值轧制成型技术及其在农用板簧制造方面的应用

变值轧制成型是采用轧制的方式制造零件或毛坯的工艺方法，是一种新兴的有发展前途的制造技术。介绍了变值轧制成型工艺的基本原理和工艺方法，变值轧制成型时，辊缝跟踪设定的数值，辊缝是工件长度的函数，同时分析了设定辊缝、轧制压力、轧机刚度等因素对被成型工件厚度精度的影响。以变截面板弹簧形成理论和制造过程为例，介绍了变值轧制成型技术在农业机械和农用运输车变截面板簧制造方面的应用。变值轧制成型技术将成为制造具有变截面形状结构零件的主要方法。     

刚性轮-月壤相互作用预测模型及试验研究

研究在月球表面特殊环境下的月球车牵引通过性能,对保证月球车的正常探测工作具有重要意义。在分析传统地面车辆理论与研究方法的基础上,给出了刚性轮与月壤相互作用的预测模型;使用辉南一带火山灰制备了应用于月面车辆力学基础试验中的模拟月壤;设计制造了月壤一车轮土槽试验系统。最后,在该土槽试验系统下对有轮刺轮与无轮刺轮进行了牵引性能试验,并与模型计算值进行对比。结果表明,所给模型的预测值与实测值有较好的一致性。     

Interpreting method of regional soil salinity 3D distribution based on inverse distance weighting

为了建立面域三维土壤盐分信息精准解译与表征技术方法,该研究以反距离权重空间数据插值方法结合电磁感应式表观土壤电导率快速测定技术为基础,成功构建出典型干旱区土壤盐分分层精确解译模型,对研究区土壤盐分进行了精度解析与评估,以三维图形方式直观揭示了土壤盐分空间分布特征。研究区不同区位土壤盐分呈现出不同的剖面分布类型特征,研究区主体土壤属于中度以上盐渍化。该研究将为土壤盐分三维空间分布特征解析与评估提供可靠技术方法。     

基于反距离权重插值的土壤盐分三维分布解析方法

为了建立面域三维土壤盐分信息精准解译与表征技术方法,该研究以反距离权重空间数据插值方法结合电磁感应式表观土壤电导率快速测定技术为基础,成功构建出典型干旱区土壤盐分分层精确解译模型,对研究区土壤盐分进行了精度解析与评估,以三维图形方式直观揭示了土壤盐分空间分布特征。研究区不同区位土壤盐分呈现出不同的剖面分布类型特征,研究区主体土壤属于中度以上盐渍化。该研究将为土壤盐分三维空间分布特征解析与评估提供可靠技术方法。     

基于CFD-DEM耦合的磨粒流微小孔加工数值分析与试验

由于当前具有微小孔的结构等零部件加工难度大,精度要求高,传统加工方法无法满足现有的加工精度要求,该文采用一种软性加工方法—磨粒流加工技术,实现微小孔结构精密加工。采用CFD(computational fluid dynamics)和DEM(discrete element method)相结合的方法对磨粒流加工过程进行数值分析。在数值分析过程中,考虑颗粒对壁面的碰撞作用,对不同入口速度条件下的流体和颗粒的分布状态进行对比分析,揭示磨粒流微切削作用行为,通过对材料去除机理的分析揭示颗粒对壁面的作用规律。数值模拟结果表明:随着入口速度的增大,颗粒与零件表面的摩擦与碰撞作用更为剧烈,颗粒动能转化为切削能,提高了材料的去除率;当颗粒碰撞应力小于材料极限应力时,材料只发生塑性变形,当碰撞应力大于材料极限应力时,才会发生材料去除。试验结果表明:经磨粒流加工的表面粗糙度Ra值由2.03μm降低到0.65μm,研究结果可为后续研究颗粒碰撞和颗粒微切削提供一定借鉴价值。     

气吸型孔组合式小麦精密排种器设计与参数优化

针对当前小麦籽粒小、播量大、形状不规则,传统排种器难以实现精密播种等问题,该文设计了一种气吸型孔组合式小麦精密排种器。排种器采用气流-型孔组合式工作原理,气流负压吸种与型孔充种相结合能够使其获得良好单粒充种性能。根据小麦精密播种的粒距要求和三维尺寸,通过理论分析,确定了排种器的型孔轮半径为50 mm,以6°螺旋升角布置三排型孔,每排30个型孔,型孔为长槽形,长、宽、深分别为8.5、5和2.5mm;通过流场分析,研究了不同吸孔孔径对气流变化的影响,确定了吸孔的孔径范围1.4～1.8 mm。搭建试验台,以气流负压、吸孔直径和型孔轮转速为试验因素,以重复充种率、漏充率和充种合格率为试验指标,进行三因素三水平正交试验,并分析各试验因素对于性能指标的影响显著性。通过极差和方差分析,得到气吸型孔组合式小麦精密排种器较优的组合参数为负压3500Pa、吸孔直径1.6 mm、排种型孔轮转速40 r/min时,进行试验验证,其重复充种率为5.1%、漏充率为4.7%,充种合格率为90.2%。该排种器能够满足小麦的精密排种对充种性能的要求,在一定程度上促进了小麦精密播种的发展。     

转鼓式固体发酵罐支承结构设计及有限元分析

为实现以甜高粱为原料的先进固态发酵法(advancedsolid-statefermentation,ASSF)生产燃料乙醇工艺的大规模、自动化、连续生产而开发的大型转鼓式固体发酵罐,其支承结构的设计是影响设备安全稳定运行的决定性因素。通过分析甜高粱秆碎料在发酵罐内的运动特点,确定了加载在筒体和支承结构上的载荷状况。应用有限元分析软件ANSYS对的支承系统各部件进行了三维实体建模,考虑了各部件间的接触关系,对工作状态下的非线性接触应力做出了理论分析和数值模拟,分别得出了支承系统内摩擦环、支撑轮和轮轴的应力分布规律。根据有限元分析结果,以限制筒体变形量和避免疲劳裂纹扩散作为主要关注点,提出了在制造过程中需要控制焊接变形和减少焊接残余应力的重点部位和技术要求。通过电测应力法在工程现场对仿真结果进行验证,结果表明:有限元计算对应力峰值部位预测结果与试验值一致,得到的应力分布规律具有较高的准确性。该研究可为类似大型回转式农业机械的支承结构的设计提供参考。     

凸齿镇压器与土壤相互作用的三维动态有限元分析

为分析凸齿镇压器与土壤的相互作用、预测不同的作业参数对凸齿镇压器作业效果的影响,该文利用有限元方法,在Abaqus软件中建立了凸齿镇压器与土壤相互作用的三维动态有限元模型。该模型在分析过程中使用任意拉格朗日-欧拉方法对网格进行自适应划分,以解决土体局部变形引起单元畸变而导致分析中断的问题。根据凸齿镇压器的2种工作模式,对模型设置不同的边界条件,探讨不同载荷对凸齿镇压器沉降量和所需牵引力的影响以及不同沉降量对所需载荷及牵引力的影响。搭建了基于室内土槽的凸齿镇压器牵引试验平台,通过土槽试验对有限元分析结果的有效性进行验证。结果表明,有限元求解的牵引力与实测值相对误差为3.4%,并且有限元分析模型运行结果能准确反映土壤的形貌变化特征;任意拉格朗日-欧拉方法有效解决了单元扭曲导致分析不收敛的问题;在恒定速度下,凸齿镇压器的沉降量和所需水平牵引力随着载荷的增大而增大,同样,沉降量的增大导致了所需载荷和牵引力的增加。该三维有限元模型可用于预测凸齿镇压器工作过程中的所需牵引力和土壤表面微形貌加工的作业效果,可为探索凸齿镇压器与土壤相互作用的机理,对凸齿形状进行改良与优化、以及作业条件与参数的选择提供参考依据。     

滑坡三维破坏概率计算

[目的]对滑坡的三维破坏概率进行计算和验证,为滑坡稳定性定量评价提供一种新思路。[方法]采用FLAC 3D数值模拟软件,运用Rosenblueth方法计算滑坡的三维破坏概率,将其计算结果与二维破坏概率进行对比研究。[结果]以三峡库区某滑坡为例,该滑坡在2种计算工况下的三维破坏概率分别为13.57%和21.77%,属低危险性,与滑坡实际情况基本一致,而滑坡二维破坏计算结果属中等危险性。[结论]Rosenblueth方法计算的滑坡三维破坏概率能较好地评价滑坡的稳定性,其评价结果比二维破坏概率评价结果更为可靠。     

装载机工作过程联合仿真与试验

为了分析装载机工作过程中的能量消耗情况,首先使用Pro/E软件建立了装载机工作装置的三维模型,将其导入Simulation X仿真软件中建立了装载机的动力学模型,同时使用该仿真软件建立了装载机工作装置液压系统模型,进一步建立了装载机联合仿真模型。然后针对正载和偏载2种典型工况中各个工作部件能量消耗情况进行了仿真和试验研究,通过比较仿真与试验结果,验证了所建立装载机工作装置机液联合仿真模型的准确性,获得了驱动工作装置液压系统在典型工况中的能量损失。结果表明:在正载工况下,多路阀的能量损失占49%;偏载工况下,多路阀的能量损失占52%。多路阀在一个工作循环中消耗能量最大,主要是中位卸荷损失。该研究为装载机液压控制系统节能设计提供了参考。     

小型农用履带底盘多体动力学建模及验证

多体动力学建模及仿真是研究履带车辆动力学性能的重要手段,其分析结果是否可信取决于所建立的动力学模型是否准确。该文以自主研制的小型农用履带底盘为对象,运用极限理论和瞬态运动分析法建立了履带底盘的运动学方程,运用拉格朗日法建立了履带底盘的动力学方程,在此基础上,结合履带底盘的拓扑结构分析建立了其多体动力学模型,并通过不同路面环境下履带底盘直线行驶的实车试验与仿真结果的对比分析验证了模型的有效性、可信度。结果表明:硬质、松软2种路面环境下履带底盘直线行驶时的平均速度、侧向偏移量、驱动轮转矩和履带张紧力等仿真分析数据与实车试验结果的相对误差分别为5.00%、2.27%,3.86%、6.83%,3.15%、4.66%,0.15%、0.62%,吻合度较好,说明所建立的履带底盘动力学模型准确度较高。该研究可为后期履带底盘动力学性能的深入研究提供参考模型。     

切割厚度可调甜菜切顶机构的分析与参数优化

针对现有甜菜切顶机构在切顶过程中切割厚度不能随甜菜青顶大小自动调节问题,提出一种新的切顶机构。对其工作原理进行分析,建立其运动学模型,推导机构各关键点的（角）位移、（角）速度和（角）加速度方程。基于Visual Basic 6.0编写机构的运动学仿真与优化软件,利用该软件分析链轮传动比、齿轮节圆半径、摆臂长度、仿形轮半径等主要参数对切刀切顶轨迹和甜菜青顶切割厚度的影响,并通过人机交互优化方法得到一组较优的机构参数,其对应的切顶轨迹曲线能满足甜菜切顶的农艺要求。基于Matlab语言编程,采用遗传算法对仿形轮线速度和牵引速度进行了分析与优化,优化结果优于经验值。最后,根据优化所得机构参数建立了切顶机构三维模型,通过ADAMS虚拟样机进行试验验证,虚拟试验结果与理论分析结果一致。     

面向土地精细平整的车载三维地形测量系统设计与实现

设计开发了一种基于全地形车（ATV）的农田三维地形快速采集系统,系统由ATV车辆、RTK-GPS、田间作业辅助导航装置、车载计算机和数据采集软件等部分组成。采用高精度RTK-GPS自动测量三维地形数据,车载计算机能实时记录三维地形数据,辅助平行作业导航装置能指引数据采集车辆在测区进行全区域覆盖测量,以提高农田三维地形数据采集质量和效率。田间实测试验表明,基于ATV的三维地形数据自动采集系统测量的三维地形与人工RTK-GPS测量的三维地形与具有很好的空间一致性,最大平均偏差3.54 cm,最大标准偏差2.48 cm,能够满足农田土地精细平整三维地形数据采集工作的需要。     

中国日光温室机械卷帘技术发展现状与趋势

自上世纪90年代以来,以设施蔬菜为代表的设施农业规模化发展促进了日光温室机械卷帘技术的产生,日光温室机械卷帘技术在实际应用中具体表现为国内各种类型的日光温室卷帘机。依据卷帘形式的不同,日光温室卷帘机分为后置卷绳上拉式和棚面自走式2类。概述2大类日光温室卷帘机的发展历程及其主要技术特点,就其卷帘机械结构、工作原理、制造等方面进行了详细的针对性特点分析与技术对比,详细阐述日光温室机械卷帘技术在发展应用过程中的3种主要关键技术:日光温室卷帘减速机技术、日光温室卷帘位置检测和控制技术、日光温室机械卷帘安全保障技术的发展和应用现状。并针对目前的日光温室机械卷帘技术发展现状,指出日光温室机械卷帘技术的重要发展方向和趋势:日光温室机械卷帘装置向提高装置卷帘效率和装置适用性方向进行优化;日光温室机械卷帘安全保障技术得到更多关注和更大规模的发展应用;通过环境传感器技术、非接触式测控技术等信息化手段,结合基于日光温室卷帘的温室环境预测模型形成的智能化、信息化的日光温室机械卷帘控制系统。