葵花籽压榨过程中的塑性模

对葵花籽散粒体侧限压榨下的应力-应变关系和侧向压力进行了试验.根据侧限压榨符合三次幂曲线模型的试验结果,采用Kuhn屈服准则并结合实际侧限压榨过程中的粘弹塑性过程,确定主要塑性模型的参数,建立了基于增量理论的葵花籽散粒体侧限压榨本构方程.并通过试验得出了葵花籽应变的理论计算值与试验实测值最大相对误差为19.7%,平均相对误差5.3%,验证了基于Kuhn屈服准则建立的压榨模型能较好地描述葵花籽压榨过程中的塑性变形.     

抓斗卸船机动态特性数学建模与仿真

应用机器人学理论方法，建立了抓斗卸船机工作机械平面三自由度运动学和动力学模型，确定了工作机械运动学模型的位移、速度和加速度递推算式和动力学模型的正、反向递推算子，确定了工作机构的运动学议程和动力学方程，提出了抓斗运行轨迹规划问题，并进行了试验和计算机仿真。     

基于多体动力学的双横臂独立悬架线刚度的计算

建立了以扭杆为弹性元件的双横臂独立悬架系统的空间多体系统模型，推导出了系统的动力学方程和双横臂独立悬架系统刚度计算公式，并用所编制的软件进行了悬架刚度的计算。在求解系统的动力学方程时，提出了解决动力学方程求解过程中“违约”问题的一种新方法，其基本思想是当约束方程不满足时，进行系统装配。通过应用此方法的软件，对具体车型进行了悬架系统刚度仿真计算。计算结果与试验相当吻合，说明文中所建的模型和提出的约束稳定的方法是正确的。     

农业轮式机器人PI鲁棒-滑模控制——基于RBF神经网络

农业轮式机器人机械多体系统朝柔性机器人方向发展,自由度越来越多,对应的结构也变得更加复杂,自动化和智能化水平越来越高,其动力学建模和实时控制难度增大。为提高机器人动力学建模效率,以通用性较强的具有6自由度机械臂的AMR果蔬收获机器人数学模型为研究对象,利用空间算子代数理论建立了轮式机器人O(n)阶效率的运动学和广义动力学模型。同时,利用Elman神经网络求解了机器人逆运动学问题,结合广义动力学模型和逆运动学模型,根据农业轮式机器人的特点,利用神经网络控制理论、PID鲁棒理论和Lyapunov稳定性理论,设计了一种6自由度机械臂的RBF-PI鲁棒-滑模控制算法,对机械臂末端进行心形轨迹实时追踪。最后,通过试验仿真,验证了本文提出的逆运动学理论、广义动力学模型和控制方法的合理性,为农业轮式机器人的研究提供了参考数据。     

三自由度苹果采摘机械臂动力学分析与轻量化设计

针对工业机械臂苹果采摘时运动规划复杂、自由度多、控制难等问题，本文研制了一款轻量化结构的三自由度苹果采摘机械臂。首先，针对苹果采摘工作要求完成了机械臂的结构设计与运动学分析。机械臂采用平行四边形结构，通过后置动力源减小整机转动惯量，且臂展长，工作空间大，运动时树枝干扰小，更适用于苹果采摘。其次，采用牛顿-欧拉方程建立动力学模型，完成机械臂苹果采摘仿真，通过动力学模型的理论数据，以减轻机械臂自身质量为优化目标，对臂及其关键部件应力及应变进行分析，计算不同轻量化方案下的应力、应变，从而选取最优的轻量化方案。通过对比轻量化前后机械臂仿真数据，骨棒型轻量化方案驱动力矩峰值分别降低21 N·m和15 N·m,均降低约20%,整机质量下降1.8 kg,降低32.1%,且轻量化后机械臂保持良好工作能力。根据优化结果，搭建了三自由度苹果采摘机械臂物理样机，通过试验得到大、小臂最大驱动力矩为92、63 N·m,基本符合仿真结果，验证了动力学模型的正确性。     

基于多体接触碰撞的松软地面车轮沉陷仿真

提出了一种大规模多体系统接触碰撞理论与车辆地面力学理论相结合的仿真方法,并基于多体动力学仿真平台开发了车轮土壤相互作用仿真模块。基于该方法建立的土壤动力学模型和车轮土壤接触碰撞模型,进行了车轮沉陷的仿真。根据记录,在普通配置台式计算机上模拟土槽系统30 s的运动,仅需20 min。在相同实验条件下,仿真结果与土槽实验结果趋势一致,仿真曲线与土槽实验曲线吻合良好。由此表明该仿真算法能够满足越野行驶仿真的需要。     

温室3P3R机械臂系统动力学建模与分析

针对温室等设施农业环境,设计了一种具有3P3R机械臂结构的机器人,为了分析机械臂的操作性能并实现精确运动控制,对机械臂进行了运动学和动力学分析;采用Kane方法和旋量理论分析方法建立了机器人的操作臂运动学和动力学模型,利用该模型,针对原理样机的具体结构,在Mathematica环境下研究了机械臂的操作性能,得到在一定作业任务规划下,末端执行器的位姿变化规律,以及按照该规划轨迹运动时各关节的驱动力;结果表明,结合了Kane方法和旋量理论的动力学模型具有准确、简单、有效等特点,能够满足机械臂的运动学、动力学分析的要求。     

液压机械无级变速传动拖拉机虚拟试验平台设计

采用计算虚拟试验技术搭建无级变速拖拉机虚拟试验平台,缓解液压机械无级变速器(HMCVT)研究中实物试验存在的成本高、周期长及试验场地限制问题.以模块化和参数化建模的方法,将拖拉机系统划分为发动机模块、HMCVT模块、中央传动模块及行走机构模块,搭建了虚拟试验平台.采用神经网络建立发动机模型,采用动力学方程建立液压机械无...     

无粘性散粒体的结构和依斯托敏娜的滤层设计准则分析

由于采用太沙基砂砾料滤层设计准则或依斯托敏娜的无粘性散粒体滤层设计准则,时有个别工程的反滤层发生淤堵失效或不起保土作用的现象,鉴于此,对无粘性散粒体的结构和依斯托敏娜的无粘性散粒体滤层设计准则与散粒体的结构关系进行了分析,指出了这个设计准则的适用范围及应注意的问题。可作为无粘性散粒体滤层设计准则的基本模式。     

三轮汽车钢板弹簧的建模及仿真

在整车仿真分析中,钢板弹簧模型的建立一直是个难点,对于三轮汽车的整车仿真来说更是如此。为了建立比较精确的钢板弹簧模型,本文根据三轮汽车钢板弹簧的结构及受载特点,以多柔体系统动力学理论为基础,利用UG、Hyperworks与Adams建立了钢板弹簧的多柔体模型,并对其特性进行了仿真研究,然后将仿真结果与试验结果进行对比,验证了模型的正确性。     

基于EDEM-Fluent耦合的颗粒肥料悬浮速度测定试验

为提供气力施肥装置的设计参考依据,以大颗粒尿素、磷酸二铵和硫酸钾3种颗粒状化肥为试验对象,通过计算流体动力学和离散元法耦合的方法对物料悬浮速度进行数值模拟,采用Lagrangian模型进行气固两相流耦合仿真,试验结果表明,大颗粒尿素悬浮速度7. 21～12. 97 m/s,磷酸二铵悬浮速度7. 68～12. 48 m/s,硫酸钾悬浮速度11. 09～18. 15 m/s。通过台架试验测定大颗粒尿素悬浮速度6. 68～12. 48 m/s、磷酸二铵悬浮速度7. 22～11. 96 m/s、硫酸钾悬浮速度9. 46～17. 81 m/s,相对误差分别为5. 3%、5. 1%、7. 2%。在颗粒肥料体积分数1. 0%、3. 5%、6. 0%、8. 5%时,分别测定肥料颗粒群的悬浮速度,结果表明,颗粒群悬浮速度随着体积分数的增加而减小,在不同颗粒肥料体积分数下,仿真结果与试验结果相对误差近似为常数,其原因为颗粒球形度对悬浮速度的影响,标定得出大颗粒尿素悬浮速度修正系数0. 90、磷酸二铵悬浮速度修正系数0. 96、硫酸钾悬浮速度修正系数0. 84。基于流固耦合的颗粒悬浮速度仿真具有较高的准确度,验证了基于EDEM-Fluent气固两相流耦合仿真测定物料悬浮速度方法的可行性。     

半环对撞流干燥的流动与传热传质分析

建立了半环对撞流干燥过程中的流动与传热传质数学模型,针对模型各部分的不同特点,分别采用合适的数值处理方法进行了数值计算,不同工况下,模型计算与试验结果吻合良好,能较好地预测干燥过程中入口空气温度,载带率及物料初始含湿量等因素对干燥过程的影响。通过对模型计算和试验结果的分析,提出了提高半环对撞流干燥速率与降低干燥能耗和费用的有效途径。     

散粒物料螺旋给料试验台的设计

随着畜牧业、粮食、建材、粉末冶金、橡胶和医药等行业的快速发展,对原料给料效率和精度的要求也越来越高。由于以上行业中的许多原料都属于散粒物料,一般的螺旋给料机的结构无法保证原料的给料精度和效率,所以如何保证和检验散粒物料的给料效率和精度成为以上行业亟待解决的问题。为此,设计了一套以计算机为信息管理平台,以单片机为数据处理和控制平台,完成螺旋给料机投料精度与效率检测的试验装置,对试验台工作原理、总体方案设计、给料系统、数据采集与处理系统、称重系统和控制系统等进行了介绍。试验结果表明,该装置满足工作要求,使用方便,为螺旋给料机投料精度和效率的检测提供了平台,为未来高效率和高精度投料奠定了一定的基础。     

电磁振动给料器数字控制及应用研究

针对大量粉粒状物料对自动定量给料要求 ,在分析传统电磁振动给料器给料性能基础上 ,研制了一种电磁振动给料器数字控制系统 ,实现给料器给料量自动调节控制。论述了应用电磁振动给料器数字控制实现混合式自动定量方法 ,并对给料器定量给料进行实验研究。实验表明 ,电磁振动给料器数字控制提高了定量给料稳定性、准确性和可控性 ,能适应不同工作环境 ,满足了大量粉粒状物料自动定量给料速度和准确度要求     

颗粒和粉体混合物沿斜管运动计算和参数测定

在分析简化基础上，建立了颗粒和粉体混合物沿倾斜管流动方程。实验测定了直径2～3mm的陶瓷颗粒和玉米秸秆粉混合物的堆密度和滑动摩擦系数。实验表明：混合物堆密度、滑动摩擦系数和混合物中各成分的理论体积系数呈线性关系，且线性式中各表观值大于纯物质相应的值。     

基于单神经元PID的变量喷雾系统精准控制方法研究

针对现存农用无人机变量喷雾系统响应时间较长、超调量较大、跟随效果不稳定等问题,设计一种基于单神经元PID控制的农用无人机变量喷雾系统.该系统采用传感器检测流量信息作为控制依据,运用单神经元自学习能力不断调整PID参数精确调控喷雾流量,实现变量调节快速稳定的目标.为验证本系统控制算法的实际变量控制效果,采用Matlab平...     

多功能饲草揉丝机内物料-气流耦合运动特性分析

多功能饲草揉丝机在实际应用中存在容易堵塞以及抛扔距离不满足使用要求等问题,这些问题均与机内物料-气流耦合运动特性有关。为了探究揉丝机内物料与气流耦合运动规律,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)以及离散元(Discrete element method, DEM)耦合方法,建立物料揉丝过程中气流与散碎物料耦合作用模型,并对物料与气流之间的耦合运动规律进行数值模拟,通过气流速度测试与物料抛扔距离试验验证耦合模型与数值计算的准确性。研究表明：出料口4个测点的气流速度仿真值与实测值相对误差均在8.1%以内;额定转速范围内3种转速下物料平均抛扔距离数值计算结果与实测值相对误差均小于5%,验证了物料-气流耦合模型与数值计算结果的准确性。饲草物料破碎后沿着揉碎室内壁面做环流运动,并沿着出料管远离进料口一侧被抛出机外。揉丝机稳定运转后室内颗粒运动的最大速度始终在某一平均速度上下波动,速度均值体现了物料颗粒在锤片打击力作用下获得动能的大小。颗粒物料获得动能越大,装置越不易堵塞,物料的平均抛扔距离越远。研究结果可为揉丝机内物料-气流耦合运动特性优化、避免...     

Design loads on retaining walls for granular material

“WALLDES” is an interactive computer program which may be used to predict the design loads on retaining walls for granular materials. This paper gives details of the theories which provided the mathematical models for the program. It also gives brief details of the program's solution procedures. The program has been used to determine the boundaries of validity for classical formulae and to quantify the errors due to the use of these formulae in the design of typical on-floor grain store walls. An example is given of how design data for retaining walls produced with the aid of the program can be presented as a simple nomogram. The loads on air tunnels in on-floor grain stores are discussed and an over-pressure factor is proposed with should be applied to the loads predicted by WALLDES when designing tunnel strucures.     

颗粒肥料离散元仿真摩擦因数标定方法研究

对分体圆筒法、倾斜法、抽板法和斜面法4种颗粒特性测试方法进行Plackett-Burman多因素显著性筛选试验,试验方差分析结果表明,不同的测试方法影响测量结果的显著因素与因素显著程度。根据分体圆筒法、倾斜法和斜面法的方差分析结果,提出一种基于颗粒物料整体特性的摩擦因数标定方法,将仿真试验与真实试验相结合,依次标定出尿素颗粒与PVC材料间静摩擦因数为0. 41,颗粒间静摩擦因数为0. 36,颗粒间滚动摩擦因数为0. 15。将所标定的摩擦因数采用无底圆筒法进行验证试验,休止角仿真试验结果为30. 57°,真实试验结果为31. 74°,相对误差为3. 69%,不同含水率下的实际试验休止角与所标定摩擦因数下的仿真休止角相对误差均不大于4. 59%,仿真试验结果与真实试验结果无显著差异,验证了所标定摩擦因数的有效性。本方法可用于其他颗粒状物料间摩擦因数的标定试验。