丘陵山地作物移栽机井窖式成穴机构设计与试验

针对丘陵山地作物移栽的现有半自动和间歇井窖式成穴装备作业效率和质量较低、人工劳动强度较大等问题,为保证井窖穴体的大深度以及穴体轮廓直径一致的农艺要求,基于非圆齿轮-平行四杆机构设计一种井窖式成穴机构,在阐述机构的组成结构和工作原理的基础上建立其运动学模型。依据运动学模型运用Matlab开发成穴机构的人机交互可视化辅助界面,利用该界面结合二次正交旋转中心组合试验方法建立成穴机构响应指标与试验因素的回归方程,并通过响应曲面得到其影响趋势和交互关系;以回归方程为基础,采用多目标函数优化获取成穴机构的优化参数组合。根据优化后的机构参数组合研制成穴机构样机及田间作业平台并进行田间试验,试验结果表明：穴体深度为181.7 mm、穴体直立角度为90.5°、穴体直径最大值为75.6 mm、穴体直径最小值为68.5 mm、穴体直径方差为7.5 mm²、穴距为503.1 mm,优化后的成穴机构满足丘陵山地作物移栽井窖成穴的农艺要求。     

井窖式烟草移栽机设计与试验

针对井窖式烟草移栽人工栽植劳动强度较大、现有机械化装备作业效率和可靠性不高等问题,结合"井窖式烟草移栽技术"提出的农艺要求,设计一种用于井窖式烟草移栽的专用移栽机.在确定整机的结构和工作原理的基础上,对成穴移栽注水机构和栽植器进行设计,建立成穴移栽注水机构的运动学模型,以此建立其人机交互辅助界面,通过人机交互的方式获取...     

井窖式移栽机打穴机构轨迹发生器的研究

在开发井窖式移栽机的过程中,为了满足井窖式移栽的要求开发了一种轨迹发生器,并利用运动仿真软件对其进行了分析,结果表明该结构在输出点的运动轨迹满足井窖式移栽机在株距500～600 mm的要求。该轨迹发生器配合导向机构和打穴头部件,能满足井窖式移栽机对打穴放苗浇水的要求。该结构是井窖式移栽机实现机械化移栽的关键部件,可以对设计者提供参考。     

面向大窝移栽的螺旋成穴装置设计与试验

针对大窝移栽穴制作机成穴装置工作过程中成穴头振动过大、所制窝穴表面粗糙及窝穴合格率不高等问题,设计了一种带有圆锥芯螺旋成穴头的成穴装置,实现所制窝穴在不经任何处理的情况下窝穴表面有较平滑的弧度及较高的合格率。成穴装置核心部分由螺旋成穴头和防护罩组成,二者皆连接在输入轴上。基于螺旋升土原理,成穴头主轴设计成圆锥芯,外表面增设双螺旋叶片,可有效增加成穴装置的稳定性。运用EDEM软件对成穴过程进行仿真分析,验证了上述设计的可行性。田间试验表明:基于螺旋升土原理设计的成穴头,所制窝穴平均窝径为23.84cm,平均窝深为19.4cm,窝穴合格率为87%,各项指标均能实现大窝穴移栽穴制作机螺旋成穴头的预期要求。     

丘陵山区电动井窖式烟草移栽机设计与试验

结合烟草小苗移栽的农艺要求,设计一种适用于丘陵山区的电动井窖式烟草移栽机,整机具备机械化井窖成穴、投苗和浇水等小苗移栽作业能力。在完成移栽机的挖穴装置、投苗装置和浇水装置等关键零部件模块化设计和组装后进行田间试验。试验结果表明,井窖式烟草移栽机的作业效率为0.402hm2^/天,井窖成穴合格率＞90.8%,移栽作业合格率＞87.7%,满足丘陵山区烟草井窖式移栽的农业要求,为丘陵山区烟草小苗井窖式移栽技术的推广应用提供装备支撑。     

吊杯式移栽机成穴机构的成穴阻力试验

成穴机构是吊杯式移栽机的主要工作部件之一,其作业性能直接影响移栽机栽植质量、效率及成穴作业阻力。为深入研究吊杯式移栽机的成穴机构作业参数及结构参数对成穴阻力的影响规律,利用自主研制的仿形成穴机构土槽试验台架,模拟成穴机构田间作业状况进行成穴阻力正交试验,分析了成穴机构的前进速度、曲轴转速及成穴铲宽对成穴阻力的影响;利用成穴阻力试验数据,应用ANSYS Workbench 15.0对成穴铲进行有限元分析。结果表明:成穴机构的曲轴转速对成穴阻力影响最为显著;当参数组合为成穴机构的曲轴转速0.3m/s、成穴铲宽4 0~7 0 mm、前进速度0.3 m/s时,满足烟草钵苗移栽的成穴农艺和减低成穴阻力要求,成穴铲设计满足强度要求。试验结果可为成穴机构的优化设计提供依据。     

双排移栽机械手联动式高速移栽装置设计与试验

为了提高自动移栽机移栽效率,设计一种双排移栽机械手联动式高速移栽装置。利用安装在两个移栽臂上的双排移栽机械手交替取苗和栽苗的方法,采用联动控制方式使移栽效率翻倍。通过优化移栽机械臂和移栽机械手结构,并对其关键部件进行参数设计和运动学分析,综合考虑影响移栽成功率的关键因素,确定穴盘苗苗坨含水率、苗龄、爪针限位孔中心距为试验因素,以200穴欧石竹穴盘苗为试验对象,进行单因素试验和多因素正交试验,确定双排移栽机械手联动式高速移栽装置的最佳工作参数。试验结果表明：当穴盘苗苗坨含水率为32.6%、苗龄为46d、爪针限位孔中心距为16.7mm时,取苗成功率为94.7%,与软件计算结果94.2%接近,符合花卉、蔬菜移栽作业的技术要求。     

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。     

移栽机穴盘苗定位取苗装置的设计

目前,我国的机械化程度还处于初级阶段,和日本、美国等国家还有着很大的差距。为此,鉴于我国新疆地区大面积的种植模式,针对人工移栽穴盘苗存在的劳动强度大、成本高、移栽周期长、移栽效率低等问题,设计了一种穴盘苗移栽机定位取苗装置。该装置利用双摇杆式定位推苗气吹取苗,完成对穴盘的准确定位,同时打破钵苗与穴盘间的粘结力。该定位取苗装置结构简单、成本低,对增加农民的经济收入及解决育苗移栽技术大面积推广问题具有重要意义。该技术有利于促进农业机械化,对大面积种植模式,尤其是新疆地区,具有促进作用。     

穴盘苗移栽机自动取苗装置的设计

穴盘育苗是我国现代化育苗的主要方式,针对穴盘苗人工移栽或半自动移栽作业效率低、作业劳动强度大、作业质量差等问题,为全自动移栽机设计了一种运行稳定、高效的自动取苗装置,基于齿轮-凸轮-连杆复合机构实现符合农艺要求的取苗工作轨迹。建立了取苗装置的数学模型,推导了凸轮槽的理论廓线方程和实际轨迹方程。采用SolidWorks软件和Adams软件,构建了取苗装置的三维模型和虚拟样机模型,得到了仿真工作轨迹。制作了取苗装置的物理样机,并进行了样机试验,结果表明:实际工作轨迹与理论轨迹、仿真轨迹具有较好的一致性。     

高速水稻钵苗移栽机送秧装置设计与试验

为满足高速水稻钵苗移栽机对送秧装置提出的稳定、精准、快速的送秧要求,设计了一种新型送秧装置。此装置减小了移栽机构在取秧过程中秧箱横向移动的距离,提高了高速工作时纵向送秧的精度和稳定性。对新型横向移箱装置和纵向送秧驱动机构的工作原理进行了分析,建立了纵向送秧驱动机构的运动学模型,并通过Matlab软件求得一组可行的设计参数。加工了试验台,并进行了试验验证。结果显示,其横向移箱装置较传统移箱方式,在移栽机构取苗过程中秧箱横向移动距离减少了37%;其纵向送秧单次误差控制在±2 mm以内,且未出现累积误差。研究提出的送秧装置及其设计方法可应用于移栽速度在200~250次/min的高速水稻钵苗移栽机上。     

蔬菜移栽机气动下压式高速取苗装置设计与试验

目前,蔬菜移栽机取苗机构单行取苗频率为40~90株/min,取苗频率低已成为蔬菜高速移栽（≥90株/min）技术及装备的发展瓶颈。为实现高速取苗作业,设计了一种气动下压式高速取苗装置及配套组合式穴盘,通过“有序供盘、连续送苗、气动下压取苗、自由投苗”等作业工序,可实现120株/min的高速取苗作业。建立了取苗过程钵苗力学模型,对气动取苗机构取苗单体布置形式、取苗气缸工作压力、顶苗器运动轨迹等进行分析和计算,优化顶苗器U型末端结构,设计并构建高速取苗时序控制系统。以60d苗龄辣椒苗为试验对象,在气缸工作压力为0.26MPa、取苗频率为120株/min条件下,以取苗成功率、基质破损率和茎叶损伤率为取苗效果评价指标进行了取苗试验。试验表明：取苗成功率平均值为100%,基质破碎率平均值为22.46%,茎叶损伤率平均值为3.54%,能够满足蔬菜高速移栽的取苗作业要求。     

旱田钵苗移栽机纵向送苗机构优化设计与试验

针对传统方法设计纵向送苗机构难度大,缺少适用于高效旱田钵苗移栽机的纵向送苗机构的问题,设计了一种棘轮连杆式钵苗移栽机纵向送苗机构。根据机构特点与旱田钵苗移栽纵向送苗要求,建立了运动学模型与优化目标,设计纵向送苗机构优化设计软件,得出满足设计要求的结构参数。建立了机构三维模型,试制了物理样机。根据软件优化结果,运用二次正交旋转中心组合试验方法对棘轮结构进行优化设计,以棘轮驱动面高度x_1、棘轮定位面高度x_2、取苗转速x_3为试验因素,以送苗成功率y为试验指标,进行了参数优化试验,结果表明:x1=2. 32 mm、x_2=3. 5 mm、x_3=100 r/min时,送苗成功率达到99. 85%。取x_1=2. 3 mm、x_2=3. 5 mm、x_3=100 r/min进行验证试验,得出送苗成功率为99. 17%,结果满足设计要求。     

大豆高速精密播种机凸勺排种器设计与试验

为满足大豆高速精密播种作业要求,设计一种凸勺排种器,阐述了其基本结构和工作原理,利用数值计算方法对其主要部件进行结构设计。利用离散元软件EDEM进行仿真试验,通过单因素试验确定凸勺半径和凸勺倾角的较优取值范围,并且对凸勺边缘结构进行优化试验,发现当凸勺边缘为两侧倾斜时排种性能较优;设计二次正交旋转组合试验,运用Design-Expert 8.0软件进行试验数据处理,建立凸勺半径、凸勺倾角与合格率和漏播率之间的回归模型,获得最优参数组合为凸勺半径6.8 mm,凸勺倾角-9.4°,凸勺厚度2.2 mm,型孔长度14.1 mm,此时合格率达到95.1%,漏播率为0.6%。台架试验结果与仿真结果一致,播种机前进速度在6~12 km/h时,合格率高于93%,漏播率低于3%,满足播种机高速精密作业要求。     

提土-全膜面覆土装置作业参数优化与试验

为进一步研究提土-全膜面覆土装置作业参数对其覆土性能及质量的影响,解析膜顶覆土过程与规律,建立了提土-覆土过程关键参数方程,确定了试验因素及其取值范围。以刮板升运带式提土器线速度、联合机前进速度和水平双向螺旋覆土装置转速为自变量,覆土合格率为响应值,进行二次旋转正交组合试验,构建各因素与覆土合格率之间的数学模型,并结合响应曲面对各因素交互作用进行分析,探知试验因素对覆土合格率影响的主次顺序为水平双向螺旋覆土装置转速、刮板升运带式提土器线速度和联合机前进速度,获得提土-全膜面覆土装置最优作业参数:水平双向螺旋覆土装置转速为432 r/min,刮板升运带式提土器线速度为1.56 m/s,联合机前进速度为0.50 m/s。田间验证试验表明,提土-全膜面覆土装置覆土合格率均值为99.6%,较优化前有显著提升;应用离散单元法进行提土-全膜面覆土装置在最优参数条件下的提土-输土-覆土动态作业过程模拟,仿真结果与田间试验验证工况基本一致,表明该装置作业参数的优化计算准确可靠。     

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。     

三七超窄行气吸式精密排种器设计与试验

三七播种行株距均为50 mm左右,属于密集型精密播种。为实现三七超窄行精密播种,设计一种超窄行气吸式精密排种器。通过理论计算与数值模拟,确定主要结构参数;以云南文山三七种子为播种对象,基于EDEM离散元软件,对水滴形窝眼孔加工倾角影响充种性能进行仿真模拟试验,得出较佳加工倾角为50°;以吸孔负压、排种轮转速和种层高度为影响因素,以合格指数、重播指数、漏播指数和各行排量一致性变异系数为试验指标,进行三因素二次回归正交旋转组合试验。试验结果表明:影响合格指数的主次顺序为吸孔负压、排种轮转速、种层高度;当种层高度为50 mm、排种轮转速为34～48 r/min、吸孔负压为560～660 Pa时,合格指数大于93. 0%,重播指数小于3. 5%,漏播指数小于3. 5%,各行排量一致性变异系数小于3. 0%,满足三七播种要求。     

油莎豆收获机双层滚筒筛式果杂分离装置设计与试验

针对油莎豆机械化收获过程中块茎(果)与土壤草团(杂质)分离不彻底导致收获损失率与含杂率较高的问题,设计了一种双层滚筒筛式果杂分离装置,通过理论分析确定了该装置的主要结构参数与工作参数。建立了分离装置-收获物料互作的EDEM-MBD耦合仿真模型,以双层滚筒筛转速、分离螺旋输送器转速、柔性齿段长度为试验因素,以块茎分离率和含杂率为试验指标,依据Box-Behnken试验原理开展三因素三水平仿真试验。对试验结果进行方差分析,建立了分离率、含杂率与各显著因素之间的回归模型,利用回归模型进行参数寻优,结果表明：当双层滚筒筛转速为24.9 r/min、分离螺旋输送器转速为148.5 r/min、柔性齿段长度为1 277.8 mm时,分离率最大,为96.23%,含杂率最小,为25.55%。田间验证试验结果表明：最优参数组合下的果杂分离装置平均分离率为93.19%,平均含杂率为26.65%,与回归模型寻优结果基本一致;果杂分离装置与清选装置联合使用时,分离率增加1.05个百分点,含杂率降低9.97个百分点,可满足油莎豆收获生产需求。