基于平面运动的酿酒葡萄采收装置设计与试验

针对新疆酿酒葡萄树形松散、枝干较细等特点,利用曲柄摇杆机构中连杆与肋条相连,设计可实现平面运动的酿酒葡萄采收装置。对装置开展运动分析,构建采收装置运动学模型,确定影响装置工作性能的主要影响因素为曲柄转速、曲柄长度、肋条调节杆长度和夹持间距。建立酿酒葡萄采收装置虚拟样机,并进行仿真分析,获取肋条各作用点速度与加速度仿真数据,通过加速度分析可知,肋条两侧加速度均可满足酿酒葡萄振动采收需求。以曲柄转速、曲柄长度、夹持间距和肋条调节杆长度为影响因素,以分离率和破损率为指标,开展四因素三水平正交试验,获取最佳参数组合为曲柄转速840 r/min、曲柄长度28 mm、夹持间距100 mm、肋条调节杆长度410 mm,验证装置设计的合理性。     

树冠振动式核桃采收装置的设计与分析

为提高核桃采收效率、降低果树损伤,针对新疆核桃种植模式,设计了树冠振动式核桃采收装置。该装置通过拨杆圆盘的直线往复运动产生的激振力实现核桃振动采收。通过对曲柄滑块总成进行运动分析,推导出了滑块速度和加速度的表达式,并对装置产生的激振力进行求解,得出振动频率为2Hz时装置对核桃最大激振力为134N,验证了该装置进行采收作业的可行性。同时,对采收装置进行惯性力分析,推导出了不同组数曲柄滑块总成的合力表达式,得出了该装置所受惯性力最大为8.69N,为新疆核桃收获机的进一步研究提供了理论基础。     

自动移栽机门形取苗装置设计与试验研究

基于对取苗机构结构简单、成本低、取苗成功率高和效率高的要求,设计了一种门形取苗机构,简述了该机构的工作原理及关键部件的结构设计。为验证机构的工作性能,进行了不同转速下的取苗试验。试验结果表明:在取苗速度40~70r/min下,平均取苗成功率为94.4%,伤苗率为4.9%,满足自动取苗要求。     

油菜基质块苗移栽机取苗装置设计与试验

针对现有油菜基质块苗取苗装置在取苗过程易脱苗和基质损失率高等问题,设计了一种往复夹取式取苗装置。根据垂直苗盘取苗、平行铅垂线投苗的取苗臂位置要求,确定了取苗装置各构件尺寸关系,构建了取苗臂的运动学模型,得出其位移方程及相对运动轨迹。以减小取苗轨迹水平间距及取苗轨迹高度为优化目标,基于Matlab软件优化取苗装置各构件参数为：主动杆长度75.10mm,取苗臂长度335.26mm,从动杆长度100.42mm,机架长度171.32mm,该参数组合下,取苗轨迹水平间距为173.20mm,取苗轨迹高度为29.56mm。构建了取苗回程苗块的动力学模型,分析了苗块临界脱苗方程,结合苗块力学特性参数测定试验,得出最小取苗夹持力为7.07N,确定了末端执行器气缸缸径为20mm。应用ADAMS软件获得仿真取苗轨迹,运用高速摄影技术测定实际取苗轨迹高度和取苗轨迹水平间距,经对比分析,实际值与理论值、仿真值的相对误差均小于3%,验证了取苗装置设计的合理性。台架试验表明,取苗成功率为93.33%,脱苗率为2.86%,基质损失率为3.75%,满足油菜基质块苗移栽要求。     

可调式分土装置的设计及试验

针对垄作大葱收获分土阻力大问题,确定了可调式分土装置的结构,降低了分土作业时消耗的功率。装置由分土圆盘、支架、调节座等组成,可将葱垄两侧的土壤进行切割、抛送。借助Design-Expert8.0.6软件,以分土盘的距离、偏角、转速为试验因素,功率为指标设计正交旋转组合试验,确定距离、偏角、转速对分土盘功率的影响顺序为偏角>转速>距离。利用响应曲面对试验结果进行优化,得到分土盘低功耗的最佳参数组合,即距离为100mm、偏角为20°、转速为30r/min。通过田间试验验证了最佳参数组合分土盘的分土效果较好,分土功率均值为145.8W。     

蔬菜移栽机曲柄摇杆-导轨组合式取投苗装置研究

为了实现蔬菜移栽机取投苗的稳定性和高效性,针对夹钵取投苗方式,设计了一种全自动曲柄摇杆-导轨组合式取投苗装置。取投苗装置与送盘装置、导苗装置及分苗装置配合完成自主送盘、取苗、投苗与分苗。用解析法对取投苗装置中的摆杆-导轨及曲柄摇杆进行了结构参数设计,用矢量方程法和ADAMS仿真对取投苗装置的运动过程进行计算分析,并利用高速摄像机拍摄取投苗装置的实际运动轨迹,与仿真结果进行对比,验证了设计的正确性和可行性。以辣椒钵苗为试验对象,选取取投苗速度、苗株高度及基质含水率为试验因素,以取苗成功率、伤苗率、投苗成功率及取栽成功率为评价指标进行正交试验。试验结果表明：在给定因素水平下,整机单行取投苗速度90株/min、苗株高度110mm、基质含水率50%时,取投苗效果最佳,取苗成功率为95.14%,伤苗率为1.39%,投苗成功率93.05%,取栽成功率91.67%。     

苹果苗木根系土壤振动分离装置设计与试验

针对应用QM-500型果树苗木起苗机对苹果矮化苗木出圃时需要人工将断根后的苗木拔出等问题,采用AIP软件设计了由振动机构、传动系统等构成的根系土壤分离装置,试制并装配在QM-500型果树苗木起苗机上,配套58.8kW拖拉机在蠡县果树苗木繁育基地进行了试验。试验表明：当偏心距（曲柄）e为52mm、摆角φ为13.72°、行程速度变化系数K为1.02、极限夹角θ为2.03°时,起苗作业效率1.6株/s,节省人工50.85%,实现了苹果苗木起苗机械轻简化作业。     

整排式移栽机分苗机构的设计与试验

末端执行器是实现钵苗夹持和释放的关键机构,取放苗作业的顺利进行是整排移栽机正常工作的前提。夹持取苗时,各末端执行器中心点与苗格中心点一致,此时整排末端执行器与钵苗格一一对应;放苗时,由于相邻两株钵苗间距较小,难以满足放苗条件,为提高放苗成功率,设计一种分苗机构,使末端执行器在放苗时处于散开状态。构建分苗机构的数学模型,确定杆件的最优参数,构建控制系统实现对末端执行器取苗、分苗和放苗的控制,结果表明分苗机构符合整排移栽机分苗放苗的要求。     

移栽机取苗装置顶出机构设计与试验

为解决自动移栽机取苗装置落苗轨迹不可控、落苗位置一致性差等问题,设计了一种移栽机取苗装置顶出机构。对钵苗顶出力大小进行测量,各组钵苗的顶出力平均值在2.1N-3.25N之间。通过ANSYS、ADAMS仿真软件对取苗顶杆进行静力学以及速度分析,确定速度最大位置为最佳取苗点。设计了取苗装置控制逻辑,对钵苗顶出过程进行运动学分析,确定了钵苗的水平运动距离以及顶苗时传送带的提前量,提高了控制逻辑的精度。搭建了取苗装置试验台,进行取苗试验,结果表明,取苗合格率为91.6%,破碎率为14.3%。     

基于SolidWorks的组合式大葱起苗机的设计与试验

针对目前国内大葱收获人工效率低、劳动强度大及机械收获不成熟等问题,研发了一种组合式大葱起苗机。应用SolidWorks和Autocad软件,对组合式大葱起苗机进行三维实体建模和虚拟装配,进而对样机进行加工和田间试验。样机主要由机架、行走轮、变速箱、起苗刀、葱苗传输板和汇集抖土装置等6部分组成。其中,起苗刀为截面呈锲状的锯齿刀,葱苗传输板为由前至后逐渐升高的斜板,汇集抖土装置的主动轴上两拨齿轮与从动轴上两拨齿轮之间安装有环形的抖土链,依靠抖土链转动对葱苗上附着的泥土进行抖动筛除,方便人工捡拾。田间试验表明:样机作业性能稳定,匹配动力为35 kW拖拉机,伤苗率为3.7%,总损失率为6.8%,作业效率为0.13 hm~2/h。     

机械取喂苗装置驱动机构的设计与试验

针对半自动移栽机作业过程中人工取投苗劳动强度大、效率低等问题,设计了一种机械取喂苗装置,并根据机械取喂苗装置的设计要求,对装置关键部件进行分析与计算,确定其主要结构参数.借助SolidWorks软件对其进行运动学仿真分析,仿真结果满足设计要求.试制机械取喂苗装置进行试验,结果表明:当取苗速度为80株/min时,其取苗、...     

摆杆式取苗机构的设计与试验

针对全自动移栽机取苗易伤苗、转移钵苗时机构冲击大等问题,结合新疆育苗农艺要求,设计了一种摆杆式取苗机构;根据取苗作业要求,规划了钵苗转移路径和各运动副的运动姿态,并构建直角坐标系;利用位姿方程,求解出末端执行器参数方程;通过软件仿真计算出机构取苗轨迹,表明轨迹满足预期轨迹设计要求.样机试验表明:平均取苗成功率为97.1...     

振动式果树根系断切装置设计与试验

针对矮砧密植果园根系管控中根土复合体阻力过大,果树根系断切作业不理想等问题,设计一种振动式果树根系断切装置。对切割装置受力模型分析可知,影响阻力的因素主要有锯齿弯刀参数、根土复合体参数、根土复合体与锯齿弯刀参数及作业方式参数。对振动式果树根系断切装置切割装置进行设计与分析,应用有限元仿真软件对切割装置进行切割根土复合体模拟分析,切割装置振动状态下平均切削受力为236.97N,不振动状态下平均切削受力为432.35N,达到振动减阻目的。切割装置土槽试验表明,振动状态下所受水平合力均值均小于不振动状态下所受水平合力均值225.34N,振动状态下切割根土复合体作业效果良好,对根系以及土壤起到锯切效果,减小切削阻力。通过振动状态下切割装置切割根土复合体正交试验分析可知：最优作业参数为偏心距20mm,转速3r/s,土槽作业平台前进速度0.2m/s;土壤扰动量的主要影响因素是偏心距和前进速度;影响切割装置入土稳定性主要因素为偏心距和转速,观察作业现场得知入土深度稳定,满足入土要求。整机试验表明：根系平整切割占比左侧为21.05%、右侧为17.39%,锯切占比左侧为78.95%、右侧为82.61%,由此可知,振动式果树根系断切装置作业过程中振动断切装置对根土复合体起到锯切效果,减小机具和切割装置所受阻力,起到减阻效果;由试验现场可知,机具稳定性良好,作业后留下20~25mm沟壑,与入土切割装置厚度20mm一致。土壤外翻程度小,土壤弥合较好。     

基质块苗移栽机送取苗装置的设计与试验

针对蔬菜基质块苗研究设计一种移栽机送取苗装置,该装置由基质块苗输送和取苗定植两部分配合作业,可实现蔬菜基质块苗的成排输送、自动取苗、单株定植等功能.为此,阐述了送取苗装置的结构组成、工作原理与关键部件的设计及参数确定,并对送取苗装置的工作性能进行分析.试验表明,当机器前进速度为1～1.2 km/h、取苗爪工作频率为55...     

曳引摇枝式板栗落果装置设计与试验

针对当前丘陵山地板栗采摘困难、人工收获工作强度大、采收效率低等问题,设计了一种由柔性钢丝绳曳引振动的小型摇枝式板栗落果装置。建立板栗果实-果枝单摆动力学模型,分析果实脱落条件,得到板栗果实振动脱落切向加速度为285.36m/s2,得出影响板栗果实脱落的主要因素为果枝振动频率、振幅、振动时间;进行板栗果枝振动特性试验,用Default Shaker液压振动台以0~30Hz扫频方式确定垂直方向上板栗果枝共振频率,并在频率7~15Hz段进行驻频试验,得出振动落果较优频率为10~12Hz。根据果枝振动试验结果,利用ADAMS软件对摇振机构进行仿真,结果表明,摇杆振幅大于95mm时,果枝末端加速度可满足板栗果振动脱落的加速度条件,确定了落果装置参数设计的合理性。设计了三因素三水平正交试验,试验结果表明,板栗落果最佳作业参数组合为摇振频率11Hz、振幅135mm、摇振时间30s,此时板栗落果率为91.9%,树皮损伤率为8.8%,满足农业机械推广鉴定标准中树皮损伤标准。     

苗移栽机自动取投苗装置的研究与进展

综述了国内苗移栽机自动取投苗装置,取苗方式主要有插入夹取式、顶出夹取式、气吹式等几种形式,阐述各种取苗装置的结构与工作原理,给出了苗移栽机自动取投苗装置的取苗成功率、工作效率、存在问题,提出苗移栽机自动取投苗装置今后的发展方向。     

超级杂交稻压电振动式匀种装置设计与试验

针对目前振动式水稻育秧盘低播量精量排种器存在匀种均匀性差、难以提供单列稳定种子流的问题,设计了一种压电振动式匀种装置。通过对压电振子振动原理、振动板动力学和水稻种子转向等分析,确定了各部件的结构参数。进行振动板结构参数优化设计,以储种盒深度、转向槽角度以及振动方向角为试验因素,结合Box-Behnken试验方案进行优化,试验结果表明转向槽角度、储种盒深度、振动方向角和转向槽角度交互作用对试验结果影响显著,当储种盒深度为8mm、转向槽角度为49°、振动方向角为29°时,种子均匀性变异系数为17.91%。通过台架试验测定振动板加速度,确定输入电压与振幅之间的关系。最优结构参数下振动板匀种试验结果表明,匀种均匀性变异系数、播种合格率和漏播率分别为18.20%、94.65%和0.67%。不同匀种速度下播种性能试验结果表明,当工作电压为130~180V时,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于0.83%。不同水稻品种适应性试验结果表明,在工作电压130、150、170V下,其播种合格率均不小于94.17%,漏播率均不大于1.0%,满足超级杂交水稻精量化育秧播种要求。     

复合曲柄摇杆式蔬菜膜上双行栽植装置设计与试验

针对蔬菜膜上移栽膜口大、栽植频率低等问题,设计了一种复合曲柄摇杆式蔬菜膜上双行栽植装置。在分析复合曲柄摇杆式栽植机构工作原理的基础上,建立栽植机构的运动学模型。采用Matlab软件编写栽植机构仿真分析与优化程序,分析各个参数对栽植轨迹及运动特性的影响,采用逐次逼近的方法,得到一组满足膜上栽植要求的杆件长度：lOA=48mm,lAB=125mm,lBC=160mm,lAD=200mm;根据优化后的参数组合设计样机并进行虚拟仿真和样机田间试验。结果表明：各组试验栽植合格率均在90%以上,栽植深度合格率在94%以上,株距变异系数最大为6.35%,膜口长度平均值为10.44cm,破膜程度约为18%,栽植频率达到70株/(min·行),满足蔬菜膜上移栽的要求。     

辣椒苗夹茎式双排自动取投苗装置设计与试验

为提高设施蔬菜生产机械化率,设计了一种双排夹茎式取投苗装置。利用两个对置移栽臂上的双排夹取爪实现辣椒苗循环取投苗作业,PLC控制系统保证取投苗装置有序平稳运转。夹取爪核心部件由软性材料和弹簧钢片紧贴构成,其精确定位由水平和竖直运动机构实现。分析软性材料厚度、辣椒苗苗龄、夹取爪气缸压力对取苗失败率、运苗失败率和投苗失败率的影响规律,以取投成功率为优化目标进行正交试验,确定双排自动取投苗装置的最佳工作参数。试验结果表明：当软性材料厚度为10mm、辣椒苗苗龄为51d、夹取爪气缸压力为0.40MPa时,平均取投成功率达到94.6%,基本满足蔬菜移栽作业的技术要求。     

水稻钵苗振动排序正位装置的分析与试验

根据有序抛秧机的分秧要求,提出了一种水稻钵苗振动排序正位装置,把从秧盘上取下的无序钵苗整理成土钵在前的有序排列。对钵苗在振动排序正位装置上的受力情况、钵苗的重心位置进行了分析,发现钵苗的重心在土钵内或在靠近土钵上表面的秧株内,为钵苗在惯性力作用下自动正位提供了保证。通过对单棵和群体钵苗的试验与高速摄影观察与分析,证明钵苗能够在惯性力作用下,在振动排序正位装置上自动正位,钵苗自动正位是可行的。