拨指链式扶蔗器漏扶问题的研究

拨指链式扶蔗器在对倒伏甘蔗扶起过程中,会出现漏扶现象.为此,通过对扶蔗器拨指运动轨迹进行理论研究,得到扶蔗器扶蔗的临界条件,建立了拨指链式扶蔗装置不漏扶的数学模型.在此基础上,运用ADAMS软件对拨指尖离地高度对扶蔗的影响进行了虚拟单因素试验.试验结果与理论分析吻合,证明所建立模型的可靠性.     

整秆式甘蔗收割机组合式扶起装置运动学分析

为改进整秆式甘蔗收割机对倒伏甘蔗的扶起能力,设计了一种组合式扶起装置,这种装置能把倒伏的甘蔗扶起到夹持输送口的高度.通过分析计算得出了组合式扶起装置中弧形拨指链的导轨与地面的角度、最佳转速和弧形拨指间距,推出了装置在扶起甘蔗的运动过程中的基本方程,并得出了各参数之间的关系.通过对组合式扶起装置的关键部件-圆锥形螺旋滚筒的运动分析,得出了螺旋滚筒合理的螺旋角.     

两段式螺旋扶起机构理论的研究

针对我国南方蔗田内甘蔗倒伏严重的问题,用经典动力学的观点,建立了甘蔗两段式螺旋扶起机构虚拟模型.利用该模型和甘蔗作用系统进行力学分析,结合田间试验验证,获得扶起机构对甘蔗的作用以及影响规律.结果表明:当倒伏角小于15°,扶蔗点距离越小,甘蔗根部约束越大,提升力Fz和轴向力Fx越大.该结果为甘蔗扶起机构的改进提供了理论依据.     

甘蔗收获机两段螺旋式扶起机构设计与试验

为了确定两段螺旋式扶起机构的结构参数,运用虚拟技术对该机构和甘蔗扶起过程进行了运动学仿真,设计了两段螺旋式扶起机构样机,在高速摄影的环境下进行了甘蔗扶起性能试验,获得扶起机构对甘蔗的作用及影响规律。结果表明:扶起机构适用于侧向倒伏角为45°～165°的甘蔗;速比为0.59,拣拾段安装角为5°,输送段安装角为60°时,扶起甘蔗效果最好。     

甘蔗收获机组合式扶起装置设计与试验

设计了一种由锥形螺旋滚筒和拨指链组成的组合式扶起装置,并在土槽中进行了试验研究。以扶起合格率为试验指标,对甘蔗倒伏状态、螺旋滚筒转速、甘蔗与滚筒中心距离和前进速度为因素进行正交试验。在得出优化组合后,再分别进行滚筒轴线与地面夹角、滚筒叶片螺距和滚筒转速等因素的单因素试验,以及滚筒转速和前进速度的双因素试验。通过高速摄影分析了扶起过程。试验结果表明,在最优参数组合下,组合式扶起装置对严重倒伏甘蔗的扶起合格率达到90%。     

基于物理模型的甘蔗螺旋扶起机构虚拟样机研究

根据甘蔗田间生长的实际状况和固有的力学性能,结合有限元技术,建立了甘蔗生长的物理模型。开发了基于物理模型的甘蔗收获机一甘蔗的虚拟作用系统;探讨了扶起机构与甘蔗的作用过程以及其对收获过程的影响,为扶起机构的改进设计提供了虚拟试验依据。     

甘蔗收获机扶蔗机构的概念设计与创新设计

对甘蔗收获机的扶蔗机构进行概念设计，采用构思一设计法(Beitz)构建部件的功能原理解和设计过程模型，并对原理解进行功能分解；对概念设计所产生的概念样机进行发散性创新设计，建立满足功能要求的虚拟概念样机；针对传统螺旋扶蔗机构，采用TRIZ创新设计方法，提出了能够解决传统螺旋扶蔗器对严重顺倒伏和较小程度的侧顺、侧逆倒伏的甘蔗较难扶起的问题的新型扶蔗机构。     

拨指链式扶蔗器试验

对影响拨指链式扶蔗器扶起后倒伏角的设计参数:前进速度、下链轮转速、扶蔗器导轨倾角和扶蔗器导轨偏角进行了室内试验.通过四因素三水平正交试验和单因素试验,并利用数理统计方法建立了影响扶起后倒伏角的数学模型,探讨了扶蔗器的运动参数和结构参数对扶起后倒伏角的影响规律,并优化了设计参数.结果表明:4个设计参数对拨指链式扶蔗器的扶起后倒伏角具有显著影响,参数最优组合为:下链轮转速与前进速度应符合关系式n=-1 599.618vm2+1 609.678vm,导轨倾角为60°,导轨偏角为10°.     

拨指链式扶蔗器试

对影响拨指链式扶蔗器扶起后倒伏角的设计参数：前进速度、下链轮转速、扶蔗器导轨倾角和扶蔗器导轨偏角进行了室内试验。通过四因素三水平正交试验和单因素试验,并利用数理统计方法建立了影响扶起后倒伏角的数学模型,探讨了扶蔗器的运动参数和结构参数对扶起后倒伏角的影响规律,并优化了设计参数。结果表明：4个设计参数对拨指链式扶蔗器的扶起后倒伏角具有显著影响,参数最优组合为：下链轮转速与前进速度应符合关系式n=-1599.618v2m+1609.678vm,导轨倾角为60°,导轨偏角为     

甘蔗收割机物流虚拟试验

通过PRO/E和ADAMS虚拟样机技术对甘蔗收割机的整机及关键部件进行动力学仿真,分别对扶起装置、切割装置、夹持输送装置、铺放输送装置和剥叶装置等关键技术进行虚拟试验,研究了各部件收获甘蔗时的物流过程。通过高速摄影试验,分析扶起装置与夹持输送装置衔接过程并进行了田间试验验证。结果表明,虚拟样机能够顺利实现甘蔗的扶起、切割、夹持输送、铺放输送和剥叶等工序,可为生产物理样机提供参考。     

基于UG与Adams对高度可调式甘蔗运输机的设计与仿真

对于甘蔗在运输上车目前均为人工作业,并应对运输汽车的车厢底板高度不一的问题,提出一种甘蔗运输机用于实现甘蔗运输车的半机械、半人力作业。通过虚拟样机Adams动态仿真,以及运用Mat Lab对仿真结果进行分析的方法,对甘蔗运输机工作可行性进行分析,结果表明,甘蔗运输机可以满足农民对甘蔗运输上车的要求。     

两段圆锥式螺旋扶蔗机构的设计与仿真分析

为了研究扶蔗机构的工作性能,优化扶蔗器结构参数设计,建立了运动学模型。使用Solid Works,设计两段圆锥式螺旋扶蔗机构虚拟样机,应用ADAMS仿真工具,进行了运动学及力学仿真试验及高速摄影试验验证。结果表明:输送段安装角为30°~60°范围内,甘蔗不跌落;输送段安装角为60°,甘蔗扶起到最高点为4.1s,效率最高;螺旋倾角为45°时,甘蔗均匀受到螺旋叶片的作用力,无跌落现象;螺距有效范围为270~290mm,螺距为285mm时,受力情况以及扶起变化最稳定,扶起效果最好。     

甘蔗收获机喂入分流系统的设计与试验

甘蔗收获机普遍使用的双圆盘切割台系统在收获过程中存在明显"居中堵塞现象"。为了合理利用收获机物流通道空间,使喂入的甘蔗流主动分流居中并行且均匀输出,设计了一种新型的甘蔗收获机喂入分流系统,通过三维设计软件Pro/E建立了甘蔗喂入分流机构虚拟样机模型,并导入多体动力学仿真软件ADAMS,在不同的分流转速、分流辊上的橡胶管按不同的角度安装及选择不同的橡胶管与甘蔗的摩擦因数进行了虚拟仿真试验并在仿真的基础上进行了物理样机实验。仿真与样机实验表明:当此机构分流辊机构转速为300r/min、分流辊上偏置胶管的偏置角度为30°,且偏置胶管与甘蔗间的静摩擦因数f0=0.3 5、动摩擦因数f1=0.2 5时,在保证甘蔗进给速度的前提下,可以使甘蔗流分布较为理想。     

小型甘蔗收获机物流防堵机构的设计与仿真分析

多根甘蔗同时进入小型甘蔗收获机剥叶机时,存在卡死剥叶辊,使剥叶机不能正常工作的现象.为了防止小型甘蔗收获机物流堵塞,保证剥叶机正常工作,运用螺旋传动原理,设计了小型甘蔗收获机物流防堵机构,并且在Pro/E软件中建立防堵机构的三维模型,导入到ADAMS多体动力学软件中进行仿真分析.仿真结果显示甘蔗通过防堵机构作用后,由原来的拥挤状态变成了分散排列.得出防堵机构在物流过程中具有良好的分散甘蔗、提高物流通过性作用的结论.     

甘蔗收获切割系统动力学仿真模型

由于缺少考虑根土因素影响,目前甘蔗收获切割系统动力学仿真模型精度较低。为此,首先以4GZQ-260型甘蔗收获机切割器为研究对象,通过光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics)和有限元方法(Finite Element Method)的耦合方法,建立甘蔗茎秆-根系-土壤-切割器系统动力学仿真模型,通过对茎秆-根系-土壤系统和茎秆-切割器系统动力学仿真模型进行试验,验证所建立的收获切割系统仿真模型建模方法的合理性。结果表明:建立的甘蔗茎秆-根系-土壤-切割器系统动力学仿真模型精度较高,该系统构建方法可用于甘蔗收获切割的动力学仿真研究。     

甘蔗捆绑机的设计与仿真制造

甘蔗的捆绑现行均为人工,面临着工作效率低、经常出现农民手掌被绳子划伤的问题。为此,设计了一种甘蔗捆绑机,并通过UG进行三维造型的设计,通过Adams虚拟样机进行可行性分析,同时对甘蔗捆绑机的效率进行理论分析。最后,对样机进行试制,实现甘蔗捆绑的半人工半机械化,提高了甘蔗捆绑的效率,减少了农民手掌割伤的情况。     

风作用甘蔗的动力学仿真模型

针对目前台风作用甘蔗动力学仿真研究中,风作用甘蔗的动力学仿真研究匮乏的问题,对甘蔗进行简化研究,利用测定的几何参数和CREO三维软件建立甘蔗几何模型,测定甘蔗物理力学特性参数,并建立了甘蔗材料模型。同时,建立了流场几何模型和材料模型,采用Hyper Mesh和LS-PrePost软件分别对甘蔗和流场模型进行网格划分,并定义边界条件和流固耦合控制参数;最后,利用LS-DYNA不可压缩流ICFD求解器和强耦合计算方法,考虑大涡模拟湍流模型,实现风与甘蔗的双向流固耦合作用,并对仿真模型精度进行物理验证。结果表明:该仿真模型的构建方法合理,可用于模拟风作用甘蔗的动力学过程,为台风-甘蔗和自然风-作物流固耦合系统动力学仿真建模提供依据。     

单圆盘甘蔗切割系统不漏割运动学仿真分析

通过小型甘蔗收割机单圆盘切割系统运动方程、单圆盘切割系统不漏割以及刀盘与甘蔗不接触的一般条件式,结合甘蔗收割要求,建立了仿真试验模型;并对切割系统不漏割在ADAMS中进行运动学仿真,为小型甘蔗收割机切割系统结构参数和运动参数设计提供依据.     

宿根蔗补种机均匀排种控制系统设计与试验

为了实现排种的均匀稳定，针对预切种式宿根蔗补种的难题，设计了一种宿根蔗补种机均匀排种控制系统，由辊耙、理蔗压板、种箱以及电控系统等组成。通过运用EDEM对排种机构的排种过程进行仿真分析及虚拟试验，探讨了系统主要工作参数对排种性能的影响，对机构进行了优化设计。通过单因素试验及Box-Behnken响应面正交试验，研究了辊耙角速度、理蔗压板压力、种箱内蔗种数量、理蔗压板活动角对排种均匀度的影响规律，建立了排种机构排种性能的响应面方程，构建了排种系统参数调节的控制模型和控制算法。以种箱内蔗种数量作为控制器输入量，控制器通过自动调整辊耙角速度和理蔗压板压力来控制排种系统排种过程的均匀性。试验结果表明，应用参数自调节排种控制系统进行排种作业时，排种合格率为94.44%,与未应用参数自调节的排种系统相比提高8.88个百分点；排种均匀度为0.46段²。研究可为提高甘蔗宿根补种的均匀性及稳定性提供技术支持。     

丘陵甘蔗收获机械整机设计开发关键技术研究

针对丘陵地区甘蔗收获机械整机开发中缺乏复杂系统多学科综合设计优化方法和技术的难题,研究甘蔗收获机械合理的优化体系,分析学科间相互的耦合关系;综合运用各学科知识,研究基于虚拟样机环境的甘蔗收获机械多学科优化建模方法,以及数据、信息的传递和交流。采用产品数据管理(PDM)系统实现对设计优化各类数据、模型和信息的统一管理,构建甘蔗收获机械多学科智能设计优化平台。