旋耕机总体参数的优化设计模型

在分析旋耕机，拖拉机，土壤因素之间关系的基础上，建立了评价旋耕机总体参数优劣的数学模型，为旋耕机总体参数的计算机辅助设计提供了理论基础。     

旋耕机总体参数的计算机辅助设计

根据旋耕机总体参数的优化设计模型的特点，采用相应的优化方法，开发了旋耕机总体参数的计算机辅助设计软件，并给出了应用实例。     

基于理论力学的旋耕机核心结构布局研究

针对现有的旋耕机作业效率和作业水平较低、作业效果无法达到农民要求的问题，基于理论力学对旋耕机的核心结构布局进行了设计与分析。旋耕机的主要组成包括机架、传动系统、电源和动力装置、旋耕刀和工作部件、避障系统、耕深调节装置及悬挂装置。为了保证旋耕机在作业过程中的动力匹配，通过建立旋耕机各部件的功耗数学模型，以优化旋耕机的结构和运动参数，提升旋耕机的作业性能。为了验证旋耕机的性能，对其进行机械作业性能测试，结果表明：旋耕机的作业效果良好，最终确定的旋耕机的基本性能参数合理。     

旋耕机运动参数优化问题的讨论

在一定土壤条件（土壤类型、土壤含水率、土壤坚实度等）下，对旋耕机单位体积功耗Ｗ、机组前进速度ｖｍ和刀轴转速ｎ之间的关系进行分析并建立了相应的数学模型，从而借助计算机对参数进行分析和优化，所得到的结果对旋耕机运动参数的确定具有一定的参考价值     

旋耕机作业参数设计对拖拉机功耗的影响研究

本课题研究了旋耕机作业参数对拖拉机功耗的影响关系,建立旋耕机作业参数对拖拉机功耗影响的数学模型,以旋耕机作业耕深、作业推进速度、刀辊转速为影响因子设计正交试验,试验结果表明:影响拖拉机功耗的各因素主次顺序为作业前进速度、刀辊转速、作业耕深。考虑旋耕作业质量与旋耕作业效率前提下,较优的旋耕作业参数为:作业推进速度2.9km/h,刀辊转速275r/min,耕深为210mm时,功耗值77.3kW,碎土率达到85%。通过数据分析软件对旋耕机作业参数与功耗建立回归方程,回归方程相关性高,有效反应了各试验因素与功耗之间的影响关系。研究结果为旋耕机结构参数设计、拖拉机动力匹配等工作提供了参考依据。     

旋耕机齿轮箱直齿圆柱齿轮的参数化设计

针对旋耕机带内花键的直齿圆柱齿轮齿廓结构复杂,在So1idWorks中三维建模步骤繁琐、效率低下的问题,建立其数学模型,通过录制宏、编辑宏的方法,编写了齿轮参数化建模的源程序。使用VB6.0软件设计人机交互界面,对编写的源程序进行调试与修改,实现对So1idWorks的二次开发,生成可执行程序文件,实现了输入旋耕机内花键直齿圆柱齿轮基本参数和输出其三维模型的功能,为进一步旋耕机整机的参数化设计提供依据。     

降低旋耕机能耗的措施性研究

分析了引起旋耕机高能耗的主要因素，并通过运动学参数及刀片结构参数的匹配设计提出了降低旋耕机能耗的具体措施。     

旋耕机刀轴的模糊可靠性优化设计

为了使旋耕机刀轴设计结果趋于合理且能与工程且能与工程实际吻合，将机械模糊可靠性引入到优化设计中，在常规优化设计的基础上建立旋耕机刀轴模糊可靠性优化设计的数学模型，并给出了计算实例。     

旋耕机整机试验模态分析

以试验模态分析为手段，研究ＩＧ－１８０Ａ旋耕机整机振动模态特征，讨论了模态参数和频响函数分析用于旋耕机设计的问题，提出了旋耕机减重设计中应综合考虑强度可靠性和刚度可靠性的观点，并指出了补偿整体刚度的几种途径。     

旋耕实验建模方法的研究

采用实验建模的方法，将旋耕机看作是对外部输入激励产生相应的动态系统，应用系统辨识理论，分析输入，输出之间的关系，建立以实验为主的比功耗模型，获得斜置旋耕各参数之间的经验公式，在此基础上进行参数优选，确定了最佳斜置旋耕工作参数范围，为斜置旋耕机的设计提供了理论依据。     

遗传算法在潜土逆转旋耕刀参数优化中的应用

将建立的一种基于混合选择机制的遗传机制的遗传算子和引入的小生境技术应用于潜土逆转旋耕刀片几何参数运动参数的优化设计中，给出了潜土逆转旋耕刀片组合参数的功耗模型，优化结果与实验相吻合。     

基于MATLAB的旋耕机刀轴优化设计

针对旋耕机刀轴传统设计强度过于保守的缺点,采用机械优化设计方法,建立了旋耕机刀轴优化设计的数学模型,用经典力学方法给出初始值,再用Matlab软件进行优化。结果表明效果显著,可大大节约材料和成本．     

旋耕碎茬工作机理研究和通用刀辊的设计

根据旋耕、碎茬作业不同的工作机理和农艺要求,探讨了各参数之间的关系,运用最优化组合和螺旋线排列原理,设计了旋耕 碎茬刀的多头螺旋线排列及在同一刀盘上的配置,在此基础上设计了旋耕碎茬通用机的变速机构和通用刀辊。其特点是在同一刀辊的刀盘上,可分别安装旋耕刀和碎茬刀,变速箱的变速机械可适合旋耕、碎茬的不同转速要求。     

基于离散元法的油莎豆降阻挖掘装置设计与试验

目前油莎豆机械化收获方式以正旋旋耕挖掘为主,但工作过程中存在工作阻力大、碎土率低、埋果率高等问题,本文针对油莎豆旋耕挖掘方式进行反旋运动学分析,建立了旋耕刀与油莎豆团聚体离散元模型,结合EDEM进行挖掘过程离散元仿真试验,确定影响旋耕刀工作阻力和刀轴扭矩的结构参数和取值范围,利用Design-Expert进行试验优化与回归分析,确定旋耕刀的最佳结构参数为：弯折角130°、工作幅宽45mm,在相同参数设置下与正旋旋耕方式进行对比试验,工作阻力降低了8.6%,刀轴扭矩降低了5.9%,证明反旋挖掘具有降阻作用。为检验优化设计的旋耕刀作业性能,以埋果率和土壤破碎率作为试验指标进行对比试验,结果表明：反旋作业方式埋果率1.07%,土壤破碎率93.48%,与标准旋耕刀相比,新型旋耕刀油莎豆块茎埋果率减低了1.2个百分点,土壤破碎率提高了1.3个百分点。     

基于离散元法的筑埂机旋耕切削性能研究

为提高水田筑埂机筑埂质量和工作效率,探究旋耕弯刀的结构参数和工作参数对筑埂机旋耕切削性能的影响,构建了旋耕弯刀—土壤的离散元模型,同时对旋耕弯刀工作时复杂的受力情况进行分析。以IT245旋耕刀为基础,设计了几种不同的旋耕刀片,分别以旋耕弯刀结构参数和工作参数为试验因素,单位幅宽扭矩和扭矩为试验指标,进行两组正交试验。通过极差分析,得到影响旋耕弯刀功耗的3种主要工作参数,并探究其对旋耕弯刀碎土效果的影响规律。综合分析得到旋耕弯刀参数最优组合为:正切面端面刀高60mm,侧切刃包角27°,弯折角120°,幅宽60 mm,工作转速300 r/min,前进速度0. 3 m/s,工作深度100 mm。该研究为探讨刀具与土壤相互作用机理、降低水田筑埂机作业能耗及提高碎土效率提供了参考。     

斜置旋转耕耘机三维仿真研究

利用基于对象理论的斜置旋耕机械工作过程三维仿真系统，研究了牵引速度、刀滚转速、斜置角和相位角等参数对斜置旋耕过程的影响，对单刀、单列旋耕刀、位于同一螺旋线上旋耕刀和整个刀滚的切土进行了仿真，在此基础上，探讨了斜置旋耕的基本工作机理，提出了斜置旋耕的基本约束关系。     

基于离散元的双轴旋耕机功耗预测模型

针对双轴旋耕机结构参数复杂、功耗高,受耕作时节限制,难以用田间试验的方法进行减阻降耗研究的问题。基于离散元法,构建双轴旋耕-秸秆-土壤耕作模型,研究了双轴配置参数对功耗的影响,通过响应面试验分析,建立了功耗的数学预测模型。模型优化的结果表明,当前后刀轴回转半径均为195mm,后轴相对于前轴垂直距离为99.8mm,前后轴回转圆水平距离为100.6mm,获得的功耗最小为9.018kW。为了验证功耗模型的准确性,在固定工作参数下,进行了原尺度整机仿真试验和田间试验。试验结果表明：真实原尺度旋耕机的田间试验功耗与整机仿真值误差均值为9.5%,范围为5.8%~13.4%,结合响应面分析说明功耗数学预测模型较为准确,表明旋耕机刀组在缩放过程中误差变化较小,模型能够准确反映双轴配置参数对双轴旋耕机在稻茬田地作业功耗的影响。