丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统研究

针对丘陵山地拖拉机作业地形复杂,传统电液悬挂控制系统地形适应性差的问题,设计了一套横向姿态可调的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统。根据丘陵山地拖拉机仿形控制作业需求,在传统悬挂结构基础上加装一个液压驱动旋转装置,设计了一种仿形悬挂机构,基于液压多点动力输出技术设计了带有负载反馈的闭心式液压控制系统,并提出了一种基于带死区的经典PID算法的控制方法。通过对阀控非对称液压缸工作原理的分析,建立了其数学模型并推导出仿形控制系统的传递函数,运用Matlab/Simulink建立了电液悬挂仿形控制系统的动力学模型并进行了仿真分析,仿真结果表明,系统在0°~11°阶跃信号的作用下,调整时间约为0.4s,几乎无超调,系统稳定后农机具横向倾角约为11.1°,稳态误差约为0.1°,仿真结果验证了该控制算法的有效性。通过对传统拖拉机的液压悬挂装置进行改装,将原来的手柄操纵式液压悬挂装置改装成带有虚拟终端的电液悬挂控制系统,搭建了仿形控制试验台并进行了室内台架试验,试验结果表明,系统调整时间约为2.2s,几乎无超调,系统稳定后农机具横向倾角约为11.2°,稳态误差约为0.2°,在系统允许误差（0.5°）范围内,试验结果验证了所设计的丘陵山地拖拉机电液悬挂仿形控制系统调节的快速性与稳定性,满足拖拉机等高线坡地作业需求。     

一种适用于堤坝的履带式割草机设计

简述了一种适用于堤坝的往复式割草机的结构设计,确定了结构参数;在往复式割草机上最先采用了履带式行走机构,不但减小了接地压力、保护了植被,而且解决了斜坡割草难度大的问题;同时,对切割器割刀运.动、功率消耗和切割器的阻力进行了分析.试验表明,该机设计合理、可靠,具有操作方便、仿形好的优点,符合堤坡割草的使用特点.     

自走式青饲料收获机仿形系统设计与试验

针对复杂环境下自走式青饲料收获机地形适应性差和留茬高度难控制等问题,采用两点探测-电液控制的方式,设计了一套适用于自走式青饲料收获机的割台仿形系统,并开展仿形系统相关试验。在阐述系统整体架构及工作原理的基础上,通过理论计算确定了仿形探测机构、横向仿形调节机构等主要关键部件的结构参数。建立静应力分析模型,得出割台与喂入箱体连接处相关力学特征。利用ADAMS仿真软件创建油缸负载特性模型,完成仿形系统的设计与相关优化,确定油缸的最佳作业参数范围。为验证仿形系统的功能,将系统搭载在4QZ-30型自走式青饲料收获机上进行试验,以试验过程中割刀前端距地面高度处于100~150mm内的时间所占总试验时长的比率为试验指标,安排道路模拟试验与仿形样机测试,并利用控制系统实时获取割台高度及响应时间,结果表明：仿形探测机构探测高度信息可靠,线性拟合R2为0.9987;仿形调节电液控制系统的响应时间均值在0.16s内;仿形系统能够在行驶速度0~6km/h下,对坡度0°~6°内的地面进行仿形工作,道路模拟试验过程中,割刀前端距地面高度处于标准范围内的时间所占总试验时长的比率β为90.76%,且3组仿形样机测试合格率分别为86.67%、86.67%、93.33%,提高了自走式青饲料收获机的地形适应能力,降低了留茬高度的控制难度,可为自走式青饲料收获机的仿形技术提供参考。     

基于玉米播深控制的农田地形模拟系统设计与试验

开展了玉米播种单体试验台用仿形机构研究,设计了一种可适用于地形上下起伏和地形倾斜的农田地形模拟系统。系统由地形模拟机构、液压系统、电控系统等组成。重点对地形模拟机构进行数学建模,得出了被仿形地形倾斜角与液压缸伸缩的几何关系,并计算确定了地形模拟机构机械尺寸参数。对液压缸进行受力分析,在此基础上对仿形机构的液压系统参数进行了理论计算,确定了液压系统参数,集成电控系统形成了农田地形模拟系统。对农田模拟系统进行了地形模拟试验,在2.0m/s作业速度下高程模拟误差平均值为1.61mm,坡度模拟误差平均值为0.56°。试验结果表明,农田地形模拟系统对地形高程和坡度模拟的快速性和准确性能满足农田地形模拟的要求,为播种播深控制系统试验提供了试验平台。     

小型自走式割草机仿形装置仿真分析与试验

为解决山地丘陵地区苜蓿收获难题,对集成了滑掌、浮动弹簧、连杆臂和提升液压缸的小型自走式割草机联合仿形装置进行了理论分析。建立仿形装置虚拟样机模型,利用模型进行四因素三水平正交试验,通过回归分析和规划求解对最优参数组合进行预测,得出在山区地势较恶劣的起伏路面上工作时,仿形装置最佳设计和工作参数为:滑掌长度188 mm,割台倾角4.06°,拉力重力比0.85,前进速度2 m/s。利用优化试制后的割草机进行田间试验,验证了仿真试验和回归预测模型的有效性。与优化前的样机相比,在同等条件下,割茬高度降低了7%,工作速度提高了75%。     

小型往复式果园割草机设计

简述了小型往复果园割草机的市场前景;根据市场需求选择了与其相配套的主机,确定了基本结构和结构参数;在小型果园割草机上,最先采用了单点联接往复式切割器机构,从而简化了结构;同时,分析了切割器割刀运动及功率消耗.试验表明,该机设计合理、可靠,具有操作方便且仿形好的特点,符合农村经济水平和使用习惯.     

218挠性割台收获大豆技术

约翰·迪尔佳联收获机械有限公司生产的218挠性割台是专为收获大豆配备的先进工作部件,具有独特的纵横双向仿形的功能,切割器自身按地面仿形范围达102mm,割茬高度在30mm左右,可适应各种地面条件的收割要求,割茬低、损失小、避免产生“泥花脸”,并有效地提高收获效率。1挠性割台工作原理普通割台的切割器是刚性联接在割台上,而挠性割台的切割器是柔性联接在割台上。工作时切割器拖板始终与地面接触,既能上下仿形,也能左右相对仿形,并且可以局部仿形。仿形部分的重量由地面和弹簧板的弹力支撑。当降低割台时,弹簧板变形量减小,此时拖板对地面…     

红花丝采收机扶禾器升降装置设计及仿真分析

新型自走式红花丝采收机工作效率受到扶禾器与红花植株的相对位置影响。为此,针对红花丝采收机在采收时保持扶禾器与红花花丝相对位置,设计了一种仿形升降装置,使扶禾器工作达到效率最大化。对仿形装置进行受力及伸长量变化率分析,确定机构尺寸及伸长量变化率与位移的关系。综合考虑力学与位移,确定各液压杆的长度变化范围为600~1 050mm,辅助液压缸的长度变化范围400~500mm,纵向仿形量可达到5 0 0 mm,横向仿形量可达到4 0 0 mm。通过ADMAS仿真进行纵向仿形和横向仿形,纵向仿形量可达到5 8 0 mm,横向仿形量可达到410mm,满足机械式红花丝采收机的运动仿形。该机构为研制机械式红花丝采收机提供了依据。     

甘蔗收获机切割器仿形机构研究现状与发展趋势

切割器是甘蔗收割机的重要工作部件之一。本文论述了国内外甘蔗切割器的研究状况和仿形技术的应用情况,对比了两种仿形机构模式的优缺点,针对蔗叶杂草等干扰传感器信号收集困难的问题,提出选用超声波传感器作为测距元件的方案,为甘蔗切割器仿形机构设计方案的选定提供了依据。     

油菜耕整移栽联合作业机液压仿形系统设计与试验

油菜栽植深度一致性是评价移栽质量的重要指标,其直接影响秧苗缓苗和根系再生,以及油菜产量。为了提高油菜耕整移栽联合作业机栽植深度一致性,设计了基于仿形轮高度感应与液压联动的仿形系统。开展了±25mm起伏高度的模拟路面仿形轮和栽植器在不同前进速度下轨迹与相位试验,结果显示前进速度分别为0.3、0.6、0.9、1.2m/s时,仿形轮和栽植器的轨迹变化趋势与路面一致,相位均有延迟,幅值分别下降5.8%、15.2%、17.7%、33.8%和14.9%、21.5%、41.5%、54.6%,相位差分别为0.0267、0.0119、0.0225、0.0366s和0.182、0.1264、0.1278、0.1489s。以前进速度、栽植单元质量、地面起伏高度差为影响因素,以栽植深度合格率为试验指标,进行三因素五水平二次正交旋转组合设计试验。试验结果表明因素影响强弱次序为：栽植单元质量、地面起伏高度差、前进速度,经寻优得最优参数为：栽植单元质量30kg,地面起伏高度差20mm,前进速度1m/s,此参数组合下栽植深度合格率为90.27%,优于标准值,表明液压仿形系统可以有效控制栽深,提高栽深一致性。     

基于模糊PID控制的甘蔗收割机刀盘仿形系统设计及仿真*

我国南方甘蔗种植地大多为丘陵、山地,地形复杂,甘蔗收割机在田间作业时,造成甘蔗宿根切割质量差。刀盘在竖直方向上能否较好地实现仿形直接影响甘蔗宿根的切割质量和刀具的寿命,在现有的甘蔗收割机中均未能很好的实现刀盘仿形。针对这一现象,设计一种基于模糊PID控制的刀盘仿形系统。该系统采用超声波用于测距,选定测距装置的位置,设计基于AT89C52单片机的控制系统,采用电液比例方向阀对液压缸进行控制,并提出一种基于模糊控制的PID算法,对液压缸的运动进行优化并进行仿真。仿真结果表明,相较于传统的PID控制,模糊PID控制超调量仅仅为6%,刀盘位移时间仅需0.15 s,之后系统便趋于稳定。     

八轮四摆臂无人机动平台越障性能分析与试验

针对南方山区丘陵地带地形复杂、传统农田运输车辆通过性不足的问题,提出并设计了一种具有仿生液压驱动摆臂机构的八轮无人机动平台,其车体姿态可通过四摆臂协同动作进行调节,以适应不同形式地面障碍。越障性能是制约平台通过性的根本因素,建立了无人平台姿态规划模型和关键越障过程动力学模型,得到无人平台在典型垂直障碍的越障性能。为验证理论分析,在ADAMS建立了二次开发仿真平台,并进行了样机动力性试验。研究表明,八轮四摆臂无人机动平台可攀爬高度为轮胎直径1. 13倍的垂直障碍,具有良好的复杂地面环境通过能力,可满足丘陵地带农用运输车辆在复杂农田地形的行走需求。     

径向流磁流变阀控缸系统动力性能研究

为进一步扩大磁流变阀的工业应用,提出并设计了一种径向流磁流变阀控缸系统,主要由径向流磁流变阀、单出杆液压缸及蓄能器3部分构成。阐述了径向流磁流变阀控缸系统的工作原理,推导了阻尼力数学模型。对径向流阀控缸系统进行了动力性能建模仿真,并搭建了动力性能测试实验台,分别对常规型与改进型径向流磁流变阀控缸系统在不同电流、不同频率及不同振幅下的动力性能进行了实验,实验结果表明,以径向流磁流变阀作为旁通控制元件的磁流变阀控缸系统能够产生较大的输出阻尼力,阻尼力最大可达5.8 k N;另外,阻尼力随电流变化顺逆可调,且可调范围广;同时,输出阻尼力受活塞杆运动速度影响很小,阀控缸系统能在各种工况输出稳定阻尼力。对比分析2个磁流变阀控缸系统可知,更换不同的磁流变阀可得到不同的动力性能。     

我国果园割草机发展现状与展望

我国是世界水果生产大国,随着近年来果园生草覆盖技术的推广,果园割草机快速发展迫在眉睫。分析和阐述了我国果园割草机切割装置、行走系统、仿形装置等关键部件,以及导航、避障和自动识别等关键技术的相关发展,同时介绍和分析了国内外割草机的发展现状,结合牵引式、自走式等割草机类别,归纳了部分国内外具有代表性的割草机机型、特点及存在的问题。结合矮砧密植与乔砧适植两种果园种植模式,总结了我国割草机发展过程中农机农艺结合较差、研发制造水平较低、机具作业速度与割刀工作速度匹配不当、高新技术应用欠缺等问题,提出了在割草机应用中应注重与农艺相结合,提升设计研发与生产制造水平,注重解决割草机作业速度与割刀工作速度的匹配,加强高新技术应用,尽早实现割草机自动化、智能化、信息化应用,推进果园机械化除草进程。     

9LZ-6.0型双列指盘式搂草机设计与试验

针对目前我国传统搂草设备存在的干燥速度慢、散草打捆困难和草根容易捂烂等问题,研制出适应市场需求的9LZ-6.0型指盘式搂草机,各项技术性能指标均能满足设计要求。通过中置式液压系统实现了搂草装置的灵活调节,搂草装置在液压系统自动操控下进行V型折叠翻转、舒展打开;搂草幅度可无级调节、搂草齿尖离地高度可调,单个搂草盘可独立仿型,而且还可以完成搂地膜作业。通过对主要工作部件的运动学模拟仿真,并对样机进行了田间试验,通过试验结果与技术指标的分析对样机进行了优化设计,结果可知该机型操作方便、使用可靠、搂草质量好且生产率高,可满足我国饲草收获的要求。      

电液混合驱动大惯量回转系统特性与能效分析

为了解决大惯量回转系统频繁启动和制动作业导致节流损失大和制动动能浪费严重的问题，提出一种电气和液压混合驱动大惯量回转系统。系统采用永磁同步电机作为主动力源，控制回转系统运动；由蓄能器提供动力的液压马达作为辅助动力源，为电机启动加速提供扭矩补偿，蓄能器高效回收制动动能再利用。建立多学科联合仿真系统模型，基于主辅动力源合理供给原则，设计全周期工况识别速度控制策略，搭建电液混合驱动回转试验平台，对回转系统的特性和能效进行分析。研究结果表明，电液混合驱动大惯量回转系统，随着转速和转动惯量的变化，回转制动动能回收效率为40.5%～65.9%。相同工况下，与纯电机驱动系统相比，电液混合驱动系统启动加速时间减小1.2 s,制动动能回收效率为63.5%,降低系统能耗40.8%,使回转系统更加平稳地运行。     

丘陵轻简型稻油联合收割机设计与试验

针对大中型联合收割机不适用于在我国南方丘陵山区进行收获作业和稻油兼收的问题,设计了一种丘陵轻简型水稻、油菜联合收割机,并重点对双控型全液压小型履带底盘、全液压稻油兼收割台和负压吸杂与旋震筛组合清选机构等关键部位进行了方案创新与尺寸优化设计.试验结果表明:该机的乘坐-尾部双操纵方式和全液压差速底盘可很好适应丘陵地区狭小分...     

双圆盘割草机切割器虚拟样机设计与试验

应用SolidWorks的参数化设计功能建立9YG-130型双圆盘割草机切割器各零部件三维实体模型,通过约束装配完成虚拟样机设计,将模型导入动力学分析软件ADAMS后进行运动仿真,得到了切割机构在前进速度2.78 m/s、刀盘转速2 000 r/min时刀片顶点的运行轨迹,根据运动轨迹可计算其重割面积。对模型进行四因素三水平虚拟正交试验,采用Design-Expect 8.0软件进行方差分析,结果表明,最佳取值为vg=57.01 m/s,vj=2.76 m/s,h=34.06 mm,m=3时割草机的重割率得到有效降低。通过实际样机试验结果验证了该设计满足割草机对草业技术的要求,提高了设计效率和准确性。     

4LZG-1.5型小型自走式谷子收获机设计与试验

针对我国丘陵山区及平原小地块谷子机械化收获需求,研发设计了4LZG-1.5型小型自走式谷子收获机。采用适合丘陵山区作业环境的四驱轮式底盘,通过性好;设计了专用扶禾器和加长型仿形割台,解决割台损失大、倒伏收割难的问题;采用“纹杆+板齿+钉齿”组合式脱粒滚筒、小孔网筛式分离机构,解决了高湿谷子脱粒、清选难的问题。田间试验检测结果表明,总损失率4.5%,籽粒含杂率2.2%,破碎率3.1%,各项性能指标达到了设计要求,为我国谷子等杂粮作物机械化收获提供了装备支撑。