小型树苗扦插机的设计

【目的】实现树苗的自动扦插,设计一种成本低、可代替人工的小型树苗扦插机样机,实现储存、进给、扦插树苗等一系列功能,提高植树作业效率。【方法】课题组结合现有的植树机研究基础,对人工扦插树苗的动作进行分析,设计了一款可无线遥控、灵活轻便的小型树苗扦插机样机。对其关键结构进行计算分析,对控制系统进行总体设计,使其适用于中小型设施林业。【结果与结论】该样机具有使用成本低、耐用度高、灵活轻便等优势。储苗盒选择由若干个小格子组装而成的长方体结构较为合理;落苗机构设计为两个筒组合相贯而成的结构,可实现树苗顺利下落;进给传动机构研发采用齿轮、齿条传动方案,可实现储苗盒沿水平直线方向移动;扦插机构研发采用曲柄滑块机构,可实现自动化扦插。     

智慧农机发展背景下移栽机取苗爪装置设计

【目的】传统的半自动移栽机取苗爪装置人工依赖程度高,较为耗时耗力,且工作效率不高,易出现返工现象。随着智慧农机和人工智能的高速发展,基于智慧农机发展技术的自动移栽机取苗爪装置工作效率高,可满足大面积种植的需要。【方法】笔者采用理论分析和数学模型构建相结合的方法,分析了自动移栽机取苗爪设计方案,根据移栽机取苗爪的运动需求,设计了移栽机取苗爪装置,并优化了取苗爪参数设计。【结果与结论】该装置设计可以满足自动移栽机取苗爪的运动需求,与传统的半自动移栽机相比提高了抓取效率,能够较好地完成取苗作业,具有一定的应用前景和推广价值。     

基于PLC的乌榄育苗养护系统的研究

【目的】传统人工乌榄育苗存在时间长、成本高、难出芽等难题,严重影响了乌榄幼苗的出苗、成苗。【方法】笔者根据乌榄育苗特点和PLC工作原理,设计了一种以PLC为控制核心的乌榄育苗养护系统。详细阐述了该系统的软硬件设计,硬件系统主要由PLC、上位机、传感检测元件、人机交互界面以及外围执行电器组成;软件系统包括自动、手动控制软件与监控报警系统等。将该养护系统应用于广东省清远市连州镇乌榄育苗工作中,与以往人工育苗的效率和成本进行了对比。【结果】与人工育苗的乌榄苗成活率相比,该育苗系统的乌榄苗成活率显著提升,生产成本降低33.33%。【结论】该养护系统能自动调节棚内温湿度、自动进行水肥管理、自动调整棚内光照强度,在降本增效、提高幼苗成活率方面起到了一定的作用,可应用于一般的乌榄育苗场景,具备一定的应用价值。     

油茶果籽壳分级筛选装置设计与试验

【目的】油茶果的脱壳分级筛选绝大部分靠人工进行,费时费力,研究油茶果籽壳的分级筛选对茶油的精深加工具有重要意义。【方法】课题组设计了一种油茶果籽壳三级筛选装置,并利用SolidWorks软件对装置进行建模,对执行机构连杆进行运动仿真,分析验证分级筛选装置设计有效性和机构运动合理性。【结果】该油茶果籽壳分级筛选装置可以有效实现大、中、小籽和壳的分级筛选,分级效率较高;执行机构运动呈周期性变化,机构设计合理。【结论】1）该分级筛选原理和机构可应用于类似果蔬分级生产中,具有良好适应性。2）三级筛分出来油茶果籽壳有混杂,籽和壳有效分离后续仍需进一步研究。     

穴盘苗自动移栽机的结构设计及运动仿真分析

为了实现穴盘苗的大田高效移栽,设计了一种由齿轮连杆机构和槽形凸轮机构组成的移栽机取苗机构和植苗机构,并重点研究了在设计的机构条件下栽植效率与前进速度和转速比值之间的关系,并进行了ADAMS运动学仿真实验和分析。仿真实验结果表明:取苗机构与植苗机构的匹配设计能使取苗爪顺利取苗和植苗器准确植苗,取苗爪和植苗器末端中心轨迹显示移栽机能够有效地完成对穴盘苗的移栽。     

穴盘苗自动移栽机苗盘进给装置的设计与试验

目前,国内旱地使用的移栽机多数是半自动移栽机,主要由人工完成供苗、取苗、投苗工作,存在劳动强度大、效率较低等问题。为此,根据穴盘苗进给装置技术要求,设计了穴盘苗自动移栽机的苗盘进给装置,对其关键部件横向进给驱动机构和纵向送苗驱动机构进行分析和计算,确定了关键部件结构参数。并搭建试验台进行试验。结果表明:穴盘苗进给装置运行稳定,基本符合供苗功能要求,可为旱地穴盘苗自动移栽机的研究提供参考。     

一种葡萄苗木嫁接机器人的结构设计

【目的】传统的人工嫁接方式或少数育苗企业采用的半自动嫁接机均存在自动化程度低、工作过程费时费力等问题,增加了人工成本,技术人员流失也比较严重,因此果木育苗行业亟需研制自动嫁接装备。【方法】课题组以葡萄苗木自动嫁接方案为研究对象,提出了一种嫁接机器人的设计方案,对其机械结构进行了研究,并采用三维数字化软件SolidWorks对嫁接机器人进行三维建模。该装置的总体结构主要包括砧穗匹配系统、切削接合装置、蜡封收集装置,三台装置在同一工作平台上协调工作。其中,砧穗匹配系统包括砧木供苗装置和穗木供苗装置,两装置均设有视觉检测系统,可对砧木、穗木进行特征信息的采集,并完成两者之间的自动匹配;切削接合装置用于对匹配好的砧木与穗木进行切削和快速接合,并将接合完成的嫁接苗转移至蜡封收集装置,以进行后续的操作;蜡封收集装置可对嫁接苗进行蜡封、降温、收集处理。【结果】该装置具有自动化程度较高、可节省大量时间与人力等优点,能较好地解决传统人工嫁接及半自动嫁接机存在的问题,有利于促进我国未来葡萄种植产业的发展。     

花卉幼苗智能移栽机设计与仿真分析

为了改善目前盆栽花坛花卉幼苗移栽人工作业劳动强度大和作业效率低的现状,设计了花卉穴盘幼苗智能移栽机。综合国内外研究现状,介绍了智能移栽机的工作原理和作业流程。对花卉幼苗移栽机关键部件-末端定位机构和移栽夹持手爪进行虚拟样机设计,其中夹持手爪采用兼顾主动夹持和伸缩的操作方式,既有利于增加夹持力度,又可以防止幼苗根部基质对夹持手指的粘连。根据移栽作业预期效率和精度,基于 ADAMS 软件对3自由度移栽定位机构运动和移栽夹持手爪夹持力度进行仿真试验,对其各自驱动元件参数进行校核,保证其选型满足设计使用要求。     

穴盘苗自动移栽机苗盘输送装置的设计研究

针对国内大田移栽中多数采用半自动移栽,主要由人工完成投苗工作及机械完成栽植工作,存在劳动强度大、效率低、移栽质量差等问题,对自动移栽机的苗盘输送装置进行了设计与研究。同时,设计了横向和纵向进给控制机构,确定了关键部件应该满足的技术参数,并进行了三维实体建模分析,验证设计的合理性。结果表明,该装置可满足移栽机苗盘自动输送的要求。     

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。     

断根嫁接苗自动栽植装置设计与试验

为进一步提高断根嫁接苗育苗作业的自动化程度,针对现有的瓜科蔬菜嫁接机嫁接完成后幼苗栽植一直依靠人工作业的现状,设计了断根嫁接苗自动栽植装置,包括移苗机构、插苗机构、插孔机构等关键机构,并对关键部件进行了仿真。仿真结果表明,当插苗运送气缸上升速度与插苗手爪打开速度的比值在0.22~0.55之间时,插苗手爪可以顺畅撤离穴盘,并不会对已栽植好的嫁接幼苗产生影响。并对装置栽植性能进行了试验,试验结果表明,装置的栽植成功率为92%,最长栽植时间为7 s/株,可较为理想地与相应的瓜科断根蔬菜嫁接机配套使用,满足其自动育苗的要求。     

红橙自动分级装备结构设计

【目的】目前红橙多采用人工筛选分级处理,不仅浪费人力,且分级效果不佳、效率低,使得水果产后处理成本增高、品质低并且不能实现红橙的优质优价,缺乏市场竞争力。【方法】课题组以廉江红橙为实验对象,首先对滚筒式红橙自动分级装备进行整体结构设计,运用SolidWorks对分级机构、滚筒机构等进行设计和三维建模,采用四级滚筒分级机构对廉江红橙进行5级分选;其次,根据装备所需功率确定电机的选型;最后,对链轮和分级机构的轴承等关键结构进行校核,以确保装备设计的合理性。【结果】根据计算结果,选择的电机型号为R37～167-37的迈传斜链轮减速电机,校核链轮的强度为1.37 MPa,分级机构轴承的寿命为3.6×108 h,所采用的链轮及分级机构轴承符合设计要求。【结论】该红橙自动分级装备结构简单、使用寿命长、成本低、易维护,可大大降低操作者的劳动强度,提高红橙分级效率。     

穴盘苗自动移栽机研发与应用

针对当前人工移栽成本高、效率低和劳动强度大等问题,设计开发了一种穴盘苗自动移栽机。该移栽机主要由移栽机构、坏苗识别系统和控制系统等部分组成,与工厂化穴盘种苗生产工艺相适应,实现了幼苗由密穴盘移栽到疏穴盘或营养钵中的机械化操作,改善了操作人员的劳动条件,提高了作业效率。      

一种树干涂白机的结构及控制系统设计

【目的】目前设计的树干涂白机整机尺寸大、成本高、适应性差,因此十分有必要设计一种智能化、全自动的树干涂白机。【方法】课题组设计了一种包括传动系统、夹紧机构、喷涂机构和电路控制系统等结构的新型树干涂白装置,分析了该装置的结构设计及相关程序机理,并进行了主运动机构的力学特性分析。【结果】1）该装置可以对树木进行径向扫描得到其胸径并匹配最佳涂白模式,保证树木喷涂范围完整,均匀涂白且涂白剂消耗量小。2）机构尺寸优化后,各个杆件在摇杆摆角范围为15°～60°工况中所受到的运动副反力（50 N以下）和驱动力矩（5.8 N·m～9.6 N·m）较小,采用强度适中、质量较轻的材料充当杆件材料即可满足杆件的强度要求。【结论】此设计不仅可以大大提升工作效率、节省人力,且结构简单、自动化程度高、清洁环保,具有一定的推广价值。     

基于慧鱼组合式智能辣椒采收装置的研究

【目的】传统的辣椒收割机机体大、笨重、功能单一、效率低、采收品质不好,已无法满足农业快速发展的需求。【方法】笔者基于强农惠农政策背景,以辣椒产业需求为出发点,研发了一款多功能自动辣椒采收机——“辣椒猎手”,分析了该装置行走模块、智能采摘模块、太阳能模块等的设计及工作原理。【结果】“辣椒猎手”集智能控制、行走、采摘、储存、粉碎、耕作、播种和供能于一体,可辨别果实成熟度,配套AI实现一机多用,极大地提高了辣椒采收效率和质量。【结论】该产品的推广应用能让农业生产更加智能化、高效化、可持续化,可为实现农业高质量发展和乡村振兴注入新动能。     

基于汽车冷却系统智能监测辅助装置设计

【目的】提供一种能够对汽车冷却系统进行自动监测的智能辅助设备。【方法】课题组通过分析汽车发动机冷却系统的密封性、冷却液的品质、发动机的转速、发动机的温度提出汽车发动机智能监测装置,采用常出现的故障分析、技术对比和原理研究制定了汽车发动机冷却系统的智能监测辅助装置设计方案,并对现有装置的发动机转速机构、温度检测机构以及水箱内压力检测机构的结构进行了改进。【结果】该智能辅助装置可同时检测出各机构出现的问题,并且控制单元会控制报警器警示,在控制面板上会显示出机构出现的具体状况,并锁定控制面板,工作更可靠、更精确。【结论】汽车发动机冷却系统智能监测装置能够准确地监测出问题,减少问题出现对发动机的损坏,该装置结构简单、安装方便、操作容易、安全可靠。     

一种农田地膜回收机膜杂分离机理的研究

【目的】提高农田残膜回收的工作效率并减少作业成本,解决现有农田地膜回收机工作过程中存在的膜杂分离率较低的问题。【方法】结合目前机械化地膜回收机实际作业情况,依据人工捡拾残膜特点,设计了一款膜杂分离式残膜回收机;重点对机具中的切膜装置、松膜机构、除杂机构、抓膜机构和收膜装置等主要部件进行了设计分析与理论计算。【结果】1）起膜时为了避免扯断地膜以及方便收膜,在机具最前端设置了切膜装置、松膜机构,同时也解决了地膜缠绕的问题;2）本机具在收膜装置前设置了除杂风机,可以将地膜中间的枝叶、秸秆等杂物吹到待回收的地膜边缘,进一步提高收膜部件收膜后的膜杂分离率;3）本机具的收膜部件采用了套架内置空腔结构形式,内部活塞周围装有软材料的伸缩齿,伸缩齿底端通过圆弧形通道,弧形通道与水平方向的最佳角度为36.5°,能够较好地满足收膜要求。【结论】该残膜回收机能够有效实现抓膜、升膜、运膜到最后脱膜的全过程。同时,本机具采用四行收膜,不但提高了工作效率,也提高了收净率和膜杂分离率,可为膜杂分离式地膜回收机械的研制提供参考。     

基于平行四边形机构的牵引式土壤修复装置设计

【目的】现有土壤修复装置以固定式修复为主、自走式修复为辅,固定式修复装置需要在某一固定地点作业,待修复完成后才可转移至下一地点,因此修复效率低。【方法】课题组提出了一种基于平行四边形机构的牵引式土壤修复装置,由偏心盘、连接板、驱动盘和定位盘构成平行四边形机构,牵引机构提供前进动力。同时分析了该装置总体设计及关键部件设计,包括输送系统、偏心系统、注射系统、常开轴系统、常闭轴系统等,并阐述了该修复装置工作过程。【结果】在常开轴系统和常闭轴系统的配合工作下,该修复装置在牵引前进的同时,注射针始终与地面保持垂直,修复药液间歇式被注入土壤中。【结论】该装置既保证了修复作业效率,又避免了注射针入土时承受弯矩而影响使用寿命,应用前景广阔。     

交通锥自动摆放与回收装置设计与研究

为消除道路上人工摆放和回收交通锥的劳动强度大、危险系数高、效率低及交通锥间距不均匀等问题,设计一款交通锥自动摆放和回收装置。通过对装置传送机构、抓取机构、摆放回收机构的设计、运动分析及力学性能计算,实现交通锥自动摆放和回收装置稳定可靠工作。     

一种电机轴螺杆加工专用的数控铣床机械结构系统优化设计

【目的】针对螺杆加工专用铣床存在自动化程度低、功能集成度不高、生产工艺周期长、机床结构形式陈旧、机械结构稳定性差等不足。【方法】课题组以数控铣床系统结构稳定性设计的研究为出发点,根据机床设计目标和各项性能指标要求,研究与加工工艺相适应的功能机构布局,设计机床总体结构方案,重点研究上下料机构、旋铣系统、传动系统、床身的设计。【结果】设计出具有性能优良、功能完备的高端电机轴螺杆旋铣设备,实现电机轴螺杆的自动加工,降低企业劳动生产成本,提高生产效率,增加企业经济效益。【结论】该数控铣床整机结构设计稳定紧凑,占地面积小,集成度高。