甘蔗螺旋扶起机构的理论研究及虚拟样机仿真

根据田间生长的甘蔗实际状况和固有的力学性能，用系统动力学的观点，建立了田间生长的甘蔗力学模型。基于该模型，探讨了扶起搅龙与甘蔗的作用过程以及其对收获过程的影响。对扶起搅龙的工作过程进行了虚拟仿真研究以及高速摄影试验，从理论上解释了仿真和试验结果。该文的研究为扶起搅龙的改进设计提供了理论依据。     

联合收割机制动系统虚拟样机仿真及试验

在农业机械产品快速设计系统中,农业车辆的制动性能应满足一定的安全技术标准,该文采用了一种基于虚拟样机技术研究联合收割机制动系统性能的方法,可为农机专业底盘制动系统的设计和性能评价提供参考。该文研究对象是前轮液压钳盘式制动系统,首先依据国产某型联合收割机参数,应用Pro/E建立整车及制动器三维模型,然后在此基础上导入ADAMS/View中建立整车和制动系统虚拟样机,并依据实测数据配置仿真模型属性,选定Ⅱ挡10 km/h、Ⅲ挡20 km/h 2种典型工况对虚拟样机进行制动性能仿真。对比硬路面条件下仿真和实车试验性能分析结果,踏板力实测95.6 N时,车辆III挡速度下,制动盘上接触力为4 272 N,制动距离为7.83 m,与踏板力为100 N时仿真结论(接触力为4 827 N和制动距离为7.398 m)较一致,表明该虚拟样机研究方法可行。     

筛片参数优化对饲料粉碎机筛分效率的影响

传统锤片式粉碎机普遍存在着筛分效率低于粉碎效率的问题,为了寻求提高粉碎机的筛分效率的途径,该文通过试验台试验与颗粒动力学仿真相结合的方法,通过研究粉碎机筛片的结构参数和分离装置内的气流速度对筛分效率之间的影响规律,揭示物料的透筛机理。通过试验台试验发现:随着气流速度的增大,筛分效率呈先高后低的趋势;筛孔形状和筛片安装角度对筛分效率的影响较大;筛孔的排列方式对筛分效率的影响较小。利用颗粒动力学仿真软件EDEM-FLUENT对颗粒筛分过程进行模拟仿真,模拟结果与试验结果基本吻合,二者的相对误差不超过4%,结果显示:气流速度为6~15 m/s时,物料透筛效率呈先逐渐增大后又逐渐降低的趋势;筛片安装角度在20~70°范围内,最佳筛片安装角度为35~45°;在筛片开孔率相同的情况下,长方孔的筛分效率最高,圆孔的筛分效率最低。研究认为:在多种组合中,气流速度为12.37 m/s,筛片安装角度为40°的长方形的T型筛孔的筛分效率最高。     

锤片式粉碎机工艺参数对水草饲料适口性和成品率影响的试验研究

以龙须眼子菜为代表的沉水植物是一种富含蛋白质、矿物质及维生素的良好饲料资源,但是由于水草表面吸附一层灰分与硫酸钠,作为饲料影响牛、羊的适口性。为了去除水草表面的粗灰分,找出影响水草的粗灰分去除率的最佳工艺参数,以内蒙古乌梁素海龙须眼子菜为研究对象,在不同含水率、转速和筛孔下利用锤片式粉碎机进行粗灰分去除率的正交试验研究,并对粉碎后的水草进行营养成分的检测,从不同的指标对这些数据进行方差分析。结果表明,在含水率约为17%,转速为4000 r/min,筛孔为8 mm时,水草粗灰分的去除效果较好,总的去除率达到70.8%,其中硫酸钠的去除率为34.7%。在方差分析的基础上利用灰色系统理论建立数学模型,预测不同工艺参数时水草的成品率,其最大误差为-1.69%,可以为粉碎机工艺参数的优化提供理论依据。     

基于虚拟样机的倒立摆惯性参数实验台改进设计

针对倒立摆惯性参数测量实验台,提出了一种能快速获取被测物体质心坐标和惯性参数矩阵的测量流程及数据处理方法。利用ADAMS软件建立了倒立摆惯性参数实验台虚拟样机,并进行了虚拟测量,分析了台架转动部分质心相对于转轴的偏置量和自身转动惯量对测量精度的影响。结果表明：减小台架自身转动惯量和转轴偏置量能显著提高测量精度。在此基础上,设计了一种测试物体全惯性参数的无偏置轴倒立摆实验台,利用该实验台对动力总成进行了测量,获得了其质心位置和完整惯性矩阵。该实验台的设计为快速、准确地获取复杂部件的完整惯性参数提供了条件。     

基于虚拟样机动力学仿真的大豆扶禾器参数优化

针对大豆扶禾器因结构及作业参数不合理而造成割台损失增加的问题,在大豆植株性状及秸秆材料物理性能测定的基础上,应用Solidworks软件虚拟设计了大豆植株及扶禾器,并应用机械系统动力学仿真软件MSC.ADAMS构建其三维运动仿真模型,实现了在ADAMS/View环境下扶禾过程的运动仿真。利用Design-Expert6.0.10软件,采用二因素三水平正交试验方法,以作业速度及扶禾器倾角为影响因素,以扶禾器对植株x(作业方向)、y(垂直向上)、z(水平向左)三轴方向作用力为目标函数表征扶禾性能及割台损失,对影响扶禾性能的参数进行优化模拟试验研究,并进行了田间验证试验。结果表明,当作业速度为0.9m/s,扶禾倾角为22°时,扶禾器对大豆植株作用力x轴52.3N、y轴73.2N、z轴95.9N,扶禾效果最好且割台损失率1.19%。该研究为大豆扶禾器设计提供了理论参考。     

不同振动特性参数对杏树振动响应的影响

为研究振动时间、振动频率和振动激励点振幅等不同振动特性参数对杏树振动的影响,该文利用ANSYS软件对杏树进行了有限元建模分析;通过三因素三水平试验分析不同振动特性参数对杏树振动检测点的影响,利用Design Expert软件进行优化分析,并进行实验室验证试验。杏树自由模态振动响应分析表明最佳杏树振动采收响应频率范围为0～20 Hz;谐振动响应分析可知在最佳频率范围内,杏树振动激励点振幅为5、10和15 mm时,同一频率下,随着激励振幅的增大,相同位置加速度增大,但振动曲线整体变化规律和趋势一致。试验分析可知,各因素影响检测点1和2加速度的强弱顺序一致:激励点振幅振动频率振动时间;各因素影响检测点3加速度的强弱顺序为:振动时间激励点振幅振动频率;建立3个检测点的响应方程,由下至上3个检测点的回归方程决定系数分别为0.906 7、0.879 3和0.973 3;多目标参数优化结果为:振动时间7.207 s,振动频率15 Hz,激振点振幅10 mm,通过验证试验可知由下至上各检测点加速度为10.4g、10.2g和9.3 g,与优化值相近。该研究可为杏振动采收机械参数设计提供参考。     

叶片前缘磨损形貌特征对风力机翼型气动性能的影响

根据实际风电场中风力机叶片前缘磨损在不同阶段的形貌特征,通过对DU 96-W-180风力机翼型前缘进行改型,建立几何模型,结合SST k-ω湍流模型求解RANS方程,分析了翼型的升力、阻力及流场特性,研究了风力机翼型前缘磨损形貌特征对其气动性能的影响。结果表明,前缘磨损特征为砂眼和小坑时,对翼型的升、阻力系数影响较小;而前缘磨损特征为脱层时,对翼型的升阻特性影响显著,尤其随着攻角增加,升力系数大幅减小,阻力系数急剧增大,并且随着磨损的加剧,减小和增加的幅度逐渐增大。前缘磨损加剧了翼型吸力面尾缘附近的流动分离,使分离点前移;砂眼和小坑对气流在翼型前缘的流动影响较小;脱层对翼型前缘附近流动影响很大,导致翼型表面出现台阶流,气流绕过台阶先发生分离,然后再次附着翼型表面流动。     

振动影响齿轮泵困油压力的仿真与理论分析

为探讨外啮合齿轮泵的齿轮副振动对两困油区内困油压力仿真结果的影响,由困油的体积弹性模量定义建立出有关困油压力的仿真模型,并就有、无振动的两种情况,通过两困油区内来自困油的各种泄漏量的量值比较,分别对2个困油区内困油压力值的大小进行了理论分析,且佐以仿真运算和试验验证。结果表明,第2困油区内的压力峰值大于第1困油区内的压力峰值,振动下的峰值差距较无振动时为小;出口压力越高,峰值差距越大;振动下的仿真结果较无振动时精度更高,例第6组的仿真误差由16.7%改善到7.8%;在困油压力的仿真中,有必要考虑齿轮副的振动因素等,动态困油模型可为泵后续的进一步设计提供理论支持。     

离心泵叶片参数对磨损规律影响的试验研究

针对离心泵过流件磨损问题，进行了叶片几何参数对磨损影响的试验研究。并就固－液两相流泵的叶片参数选择提出了见解。     

基于自适应频率切片小波变换的滚动轴承故障诊断

频率切片小波变换(frequency slice wavelet transform, FSWT)在汲取短时傅里叶变换和小波变换优势的基础上引入了频率切片函数,使传统的傅里叶变换实现了时频分析功能。FSWT通过对比不同频带处理的结果以确定最合适的中心频率及最佳带宽,实现了对信号任意频带及局部特征的重构及描述,但这种方法效率很低、无自适应性且无法保证手动筛选出的频段中包含所需要的故障信息。针对这个问题,该文提出一种自适应频率切片小波变换(adaptive frequency slice wavelet transform, AFSWT)。首先,连续分割信号的频谱,频谱分割覆盖了全频带且避免了手动选取频谱边界的过程,均分的方式可提高计算效率。其次,引入谱负熵作为评价依据,计算每一个频段内信号的复杂程度以筛选可能包含周期性冲击的循环平稳信息。最后,选取其中谱负熵最大的频段并将其定义为最佳的中心频率和带宽,重构该频段信号分量并包络解调分析,实现故障诊断。该方法均匀分割频谱并依据谱负熵筛选信号分量可以提高计算效率且提高筛选准确率。通过模拟信号及实验信号证明了该方法可应用于滚动轴承圈故障诊断。     

虚拟现实技术在温室中的应用

虚拟现实技术,即通过计算机等,最有效的模拟人在自然环境中视、听、动等行为的高级人机交互技术。这种技术已被广泛应用于工业、农业、军事、医学、建筑、造船、飞机制造和各种飞行训练等。该文概述了虚拟环境技术国内外研究进展,论述了“虚拟温室”研究的意义、研究的方法、应用以及将来的研究方向。     

基于虚拟仪器的发动机断缸故障振动诊断

为了达到发动机不解体故障诊断的目的,进而提高诊断效率,该文通过采集发动机缸盖的振动信号实现发动机状态监测与故障诊断。借助加速度传感器BZ1185、数据采集卡PCI8210及计算机等硬件,构建了发动机振动信号采集系统;基于LabVIEW软件平台开发了虚拟仪器分析软件,对振动信号进行时域分析、相关域分析(自相关分析、互相关分析)、频域分析(傅里叶变换、自功率谱分析、互功率谱分析、倒频谱分析)、联合时频分析(短时傅里叶变换、小波分析)实现离线故障诊断。以4G65发动机为研究对象,在不同转速下,应用自功率谱和小波分析法对发动机断缸故障进行了试验研究,结果表明该系统用于4G65发动机的实时状态监测与故障诊断是可行的。该研究也可为其他发动机的故障诊断研究及推广应用提供参考。     

基于变分法和剪切波耦合算法的蝗虫切片保纹理图像降噪

保纹理降噪在农业领域图像处理中具有非常重要的作用。现有降噪方法由于无法正确识别纹理和噪声导致降噪效果不理想。针对该问题,该文提出多尺度插值小波框架下的变分法和剪切波变换耦合降噪方法,其中变分法可以识别图像中的主要目标物轮廓,但把纹理识别为噪声;而剪切波变换可识别图像中的纹理细节,但也容易把噪声当作纹理。耦合方法首先对图像进行错切变换,实现图像中纹理区域的降噪,然后通过变分法消除剪切波变换中误将噪声作为纹理重构出现的人工伪影。耦合方法结合了2种方法的优点,使图像降噪效果得到提高。最后以蝗虫切片图像的降噪为例进行数值验证,相对于变分法,峰值信噪比PSNR提高了6.37%;相对于剪切波,PSNR提高了5.90%,数值结果表明了该方法的有效性。     

基于虚拟仪器技术的重力式种子精选机测控系统的研制

采用计算机虚拟仪器(VI)技术开发的重力式种子精选机测控系统，实现了选种过程的实时检测与控制。借助于Labview图形化编程软件，通过实时检测的千粒重值与预置千粒重值的比较，据此调整控制影响选种质量的工作台面纵向倾角(XL)、横向倾角(YL)、工作台面振动频率以及进入工作台面的风量(ZL)等工艺参数，从而达到重力式种子精选机选种参数的优化调整，保证精选种子的千粒重始终保持在预定水平。与传统的测试与控制方法相比，基于VI技术的重力式种子精选机测控系统测控更方便、显示更直观。     

农村社区动态交互式三维虚拟漫游系统的实现

为了提高农村社区规划建设的可视化宣传效果,为用户提供直观的操作工具辅助实现农村社区规划建设信息的管理,提出了一种基于虚拟建模现实语言(VRML)的农村社区动态交互三维虚拟漫游系统的实现方法.在本方法中,农村社区三维虚拟场景是通过社区布局VRML建模、社区纹理数据和层次化数字高程模型(DEM)数据的VRML表达两个过程建立;通过将社区中建筑物、树木等对象实体设置为具有三维坐标和属性集的锚点,并利用Java与虚拟现实建模语言对锚点的操作实现空间定位、距离分析、三维虚拟场景属性和空间位置查询等实时动态交互过程.该方法已经在北京房山八十亩地村网络虚拟漫游系统的实现中得到应用,应用效果表明系统仅需在带宽100 kB网络条件下即可快速响应用户的各种操作请求,适合在大都市周边农村地区大规模推广应用.