农机滚子链传动系统动力学建模及分析

给出了链传动系统(包括链轮、链条和张紧器)的动力学模型。分析了链传动系统的振动响应特性并通过试验进行验证,理论计算与试验结果基本吻合。证明所建模型及计算方法可用于工程上链传动系统动力学的计算分析。     

对称窗函数的幅值谱特性

研究了对称窗的幅值谱｜Ｗ（ω）｜特性：１）在ω＝０处取得最大值;２）主瓣宽度大于４π／Ｔ,主瓣内至少有两条ＦＦＴ谱线;３）距原点（ω＝０）最近的两条ＦＦＴ谱线分别为最高和次高;４）有限域窗函数总存在旁瓣。根据１）可由搜索最大值的方法无偏估计单频信号的参数;特性２）、３）为由信号ＦＦＴ离散的谱线确定搜索范围提供了理论基础;特性４）表明通过选择窗函数消除旁瓣不可能。     

基于物元模型的土地整理经济效益评价

土地整理经济效益分析是土地整理的一项重要内容。把可拓学理论和方法应用到土地整理工程中,建立土地整理经济效益经典域物元、节域物元和待评物元模型,借助可拓方法中距,建立了关联函数模型;通过简单关联函数计算指标的权重值,建立各指标与标准等级的综合关联度模型,将关联度值进行加权处理,得到加权关联度值,并进行规范化处理,得到综合关联度值,然后计算出评价等级值。将该方法应用到实际项目中,计算该项目的经济效益等级值为2.204,属于"良好"级别。实例研究证明,基于可拓学的理论和方法建立土地整理项目经济效益评价模型具有科学性和可操作性,拓展了土地整理项目效益评价方法体系,取得了良好的效果。     

沈阳市植被覆盖度计算及其时空变化特征分析

根据沈阳市2018—2020年Landsat影像和GEE云平台,采用最大值合成法及像元二分法计算沈阳市2020年月尺度NDVI值和植被覆盖度,并深入揭示时空变化特征。研究表明：综合利用Landsat影像与GEE云计算平台可实现月尺度植被覆盖度的大面积估算,2020年沈阳市植被覆盖度达到中低水平,覆盖度值37.38%;植被覆盖度的高低与其生长周期保持一致,1月最低为32.2%,7月最高达到46.2%;从空间上,沈阳市东、南、西三面的植被覆盖度较高,而中、北部较低,应加强沙地植被建设,治理林下水土流失,注重特色经果林开发和植被恢复、保护。     

大偶数表为二个奇素数之和——1+1表法个数的两种计算方法简报

本简报的目的是,给出1+1表法个数的两种计算方法,并探讨了证明哥德巴赫命题的可能性。引言哥德巴赫命题(命题A)可表述为:凡大于4的偶数必为二奇素数之和。写成数学式为 x=p+p_1 (1)其中x表大于4的偶数,p、p_1都是奇素数。     

单子叶作物叶片气孔自动识别与计数技术

为实现作物叶片气孔的自动识别与快速计数,该研究采用卷积神经网络中高计算效率的YOLOv3算法,开发了一种全自动气孔识别和计数解决方案。该算法优化了物体检测性能,可准确识别显微图像中的气孔。其中,对指甲油印迹法获得照片的气孔检测精确率、召回率和F1值分别为0.96,0.98和0.97,便携式显微镜拍摄法照片气孔检测精确率、召回率和F1值分别为0.95,0.98和0.96,具有很好的鲁棒性。该算法检测速度快,可实现对30帧/s的视频文件进行快速气孔识别,实现了实时检测。此外,采用拍摄的小麦叶片照片进行训练得到的气孔识别模型,还可同时实现对大麦、水稻和玉米等单子叶作物叶片气孔的识别,其中,大麦的检测精确率、召回率和F1值分别为0.94,0.83和0.88;水稻的检测精确率、召回率和F1值分别为0.89,0.42和0.57;玉米的检测精确率、召回率和F1值分别为0.91、0.76和0.83;显示出模型良好的泛化能力。     

冻胀反力系数在渠道衬砌冻胀弹性地基梁模型中的应用

为了探究渠道基土在冻胀过程中的非线性变形特性对渠道衬砌冻胀的影响,基于冻土三轴试验结果,建立考虑围压和温度的邓肯-张本构模型,参考室内三轴试验测定基床系数方法,应用数值模拟法建立冻胀反力系数随被约束冻胀量变化的计算式,并基于有限差分法离散弹性地基梁平衡微分方程。模型考虑衬砌不同点因被约束冻胀量不同引起冻胀反力系数不同的取值问题,克服以往模型中冻胀反力系数取常量的不足。应用解析解验证模型的合理性,探究冻胀反力系数分别为变量与常量时在梯形渠道衬砌冻胀力学响应计算结果上的差异。结果表明,对于边坡和渠底衬砌板,常量冻胀反力系数计算出的最大冻胀反力是变量的1.43倍,计算出的弯矩最大值平均是变量的1.12倍。因此在采用弹性地基梁理论分析渠道衬砌冻胀问题时,若冻胀反力系数采用常量,不考虑冻土的非线性变形,会使得计算结果偏大。研究结果可为大型梯形渠道衬砌抗冻胀设计提供参考。     

离心泵内部流动时序效应的CFD计算

为了研究导叶时序效应对离心泵性能的影响,采用CFD方法对设计流量工况下导叶不同时序位置时离心泵内部流动进行了数值计算,定义导叶叶片尾缘与隔舌夹角为0时为时序位置0,每增加10°增加一个时序位置。得到了泵内外特性随时序位置不同的变化规律,并分析了不同时序位置对隔舌处压力脉动及叶轮径向力非定常特性的影响。结果表明：随着导叶时序位置的增加,泵扬程和效率呈先上升后下降的趋势,导叶与隔舌相对位置在20°时达到最大值,扬程较最低值提高0.6 m;时序效应对隔舌处1倍和2倍叶片通过频率影响最大,且随时序位置的增加,主频和压力脉动幅值呈先减小后增加的趋势,时序位置1时幅值为4时的70%;导叶时序位置的改变主要影响泵底座-出口方向叶轮径向力分量。研究结果为离心泵径向导叶设计提供参考。     

更接近于气调包装条件下薄膜透气系数的测算方法

提出了更接近于气调包装条件下薄膜透气系数测算的新方法。新的测算方法是先假设一系列薄膜透气系数值，并逐一代入气调包装数学模型中，计算出相应时刻的气体浓度值，并将该计算值与包装中气体浓度实测值比较，当两者差的平方和最小值时，对应的薄膜透气系数假设值即为测算值。结果表明新方法测定的透气系数能客观地反映气调包装条件下薄膜的透气系数。     

水保工程土方计算新方法—矢量法

运用矢量代数知识，推导出计算多边形面积和多面体体积的精确公式，以此公式为基础，提出土方计算的新方法－矢量法，它的要点是：将计算对象近似为多边形或多面体，用基本公式求解。该法在优点是：把土方平衡计算归结为土方计算，普适性强，适宜于程序运算，并叙述了该法在水保工程中常见的３类土方计算问题中的应用，指出该法有待研究的问题。     

基于DTW距离的拖拉机传动轴载荷样本长度计算方法

针对工程领域载荷样本长度确定方法对农业机械载荷适用性较差的问题,提出了一种基于动态时间扭曲(DTW,Dynamic Time Warping)距离计算载荷样本长度的方法。首先,运用无线扭矩传感器获取犁耕作业下拖拉机传动轴的动态载荷,结合传动轴犁耕作业下的载荷特点,划分作业工况;再将作业循环叠加并经过归一化处理后进行DTW距离计算,确定传动轴载荷样本长度;最后,计算参数外推中均值混合正态分布函数的拟合参数相对误差。结果表明,运用DTW距离方法确定的载荷样本长度,能够使均值双正态分布函数拟合得到的参数相对误差保证在10%以内。近似均值精度估计法和均值曲线拟合法的拟合参数相对误差最大值分别为126.06%和80.62%,而基于DTW距离计算方法的拟合参数相对误差最大值为5.43%,验证了基于DTW距离的载荷样本长度计算方法的适用性。研究结果可为拖拉机传动轴田间试验载荷样本长度确定提供参考。     

半喂入式花生摘果试验台设计与试验

为深入开展半喂入式花生摘果装置作业机理、结构参数和作业参数优化等研究,设计了自动喂秧平台、控制系统、参数调节系统和保鲜库,选配高速摄像系统,并与已有试验台进行技术集成,研制成半喂入式花生摘果试验台.该试验台具备关键参数调节和采集、作业过程图像获取和植株保鲜等功能,主要包括机架、自动喂秧平台、夹持输送装置、摘果装置、控制系统、传感器、变频电机和高速摄影系统等.试验台的主要技术指标为:摘果辊长度500,800,1000mm,摘果辊直径160,200,240mm,摘果辊后端中心与夹持输送链的距离100~150mm,摘果辊的转速200~1000r/min,夹持输送链的速度0.5~2.5m/s.在试验台上,对前期尚未涉及的供给株数、链辊夹角等因素、摘果辊功耗等进行了试验研究,开展了摘果过程高速摄影试验研究.结果表明:供给株数对未摘净率和破碎率影响较大;链辊夹角对未摘净损失影响较大,对破碎率影响较小;摘果功耗随着供给株数的增大呈递增规律;高速摄像系统能够揭示摘果叶片与花生果系的作用过程、果秧分离行为和内在机理.该半喂入式花生摘果试验台可为进一步深入开展摘果作业机理研究提供参考.     

曲柄滑块滚轮滑槽用于蔬菜封膜装置设计与试验

针对托盘式蔬菜的封膜装置,在现有对保鲜膜进行三面切割的切割方式的基础上,为简化驱动、简化控制从而降低制造成本,提高蔬菜产品市场竞争力,基于曲柄滑块机构和滚轮滑槽的联动机构对托盘式蔬菜封膜装置进行了创新设计,提出了托盘式蔬菜封膜装置方案,运用MATLAB软件对作为传动装置的曲柄滑块机构进行了最佳传力性能设计,确定最小传动角42°,曲柄长度140mm,连杆长度340mm,偏心距109mm。对滚轮滑槽联动机构进行了结构参数设计,确定单个滑槽纵向长度226mm,横向长度97mm。通过Solid Works软件建模对摆动杆、纵切板和横切杆进行运动学仿真分析,并对强度较低的横切杆和摆杆这2个关键构件进行静力学仿真,通过模拟其工作状态的受力情况找出易破坏点。按照结构参数设计和静力学仿真结果进行了样机制作,并依照动力学仿真设定的参数设计试验。试验结果表明在气缸无阻力运行时的平均速度为79mm/s,最大速度为110mm/s情况下,气缸驱动纵切板和横切杆的切割速度最大可分别达到690和290mm/s,工作效率达到40次/min,与仿真效果吻合。装置实际运行过程平稳,无速度突变和抖动,且能够将气缸速度放大到切割构件上而便于对保鲜膜进行切割。其工作效率也远超过目前设备的效率要求。仿真与实测效果都表明本方案具有较高的可行性,为今后相关设计研究提供参考。     

虎杖根系脱土滑梳式辊指的设计与试验

根系脱土是中药虎杖收获的重要环节,采用直线梳刷式脱土辊指实现根土分离极为有效,然而直辊与根系作用时,常出现相互勾连、扯拉等不良状况,致使脱土功耗显著增加,为此该文融入滑切方式,设计了一种曲线滑梳式脱土辊指。根据滑切理论,确定了辊指滑梳的临界条件,利用对数螺线方程建立了辊指梳刃的曲线方程,通过辊指的动力学分析,建立了辊指作业的功耗模型,确定了辊指转速、辊指作业长度、辊指滑切角为功耗的主要影响因素,并根据摩擦角与滑切角关系,利用Matlab软件得到摩擦角和滑切角与功耗的伪彩色能量图,确定功耗最小所对应的辊指滑切角为67°。进行功耗及脱净率试验,利用多目标优化设计方法对试验结果进行综合评价。结果表明:在辊指转速为350 r/min、辊指作业长度为30 mm、辊指滑切角为67°时,脱土辊指的作业性能较优,此时脱净率为93.03%,功耗为76.73 W。研究结果可为虎杖根土分离部件的结构改进设计和作业参数优化提供依据。     

新型双齿辊破碎机生产能力确定方法的研究

新型双齿辊破碎机是近年出现的一种具有许多独特优点的破碎设备,为给它的设计及系列开发提供合理、可靠的理论依据,该文对其生产能力的计算方法进行了研究,推导出了该种破碎机适用的生产能力计算公式。并在模拟破碎实验机上进行了实验,证实了该公式对几种不同参数的新型双齿辊破碎机系列产品具有普遍意义     

日光温室卷帘机荷载实时测量系统设计与试验

依据日光温室卷帘机的工作环境和特点,基于虚拟仪器技术,在LabVIEW2010平台上设计开发了一套卷帘机荷载实时测量系统,据此进行了常用类型卷帘机的工作荷载在线实测,分别测量了卷绳式卷帘机和卷轴式卷帘机的实时工作荷载变化情况,测量总体数据误差不超过±6 N·m。结果表明,侧置卷轴上推式卷帘机最大工作负荷出现在温室顶部,后置卷绳上拉式卷帘机最大工作负荷具有位置不确定性;卷绳式卷帘机的工作负荷远小于卷轴式卷帘机;目前生产中实际使用的卷绳式卷帘机的最大输出荷载过大。该研究成果为卷帘机的设计、选用提供依据。     

苹果采摘机器人快速跟踪识别重叠果实

为解决采摘机器人在运动状态下对重叠果实的识别问题,减少采摘过程处理的时间,对重叠果实的快速跟踪识别进行了研究。首先,对采集到的第1幅图像进行分割并去噪,之后通过计算圆内的点到轮廓边缘最小距离的极大值确定圆心的位置,计算圆心到轮廓边缘距离的最小值确定半径,通过圆心与半径截取后续匹配的模板,经试验证明该算法能较准确地找到重叠果实的圆心与半径。然后,确定连续采集的10幅图像的圆心,根据每幅图像圆心的位置对机器人的运动路径进行拟合、预判、综合半径与预判路径确定下一次图像处理的范围。最后,采用快速归一化互相关匹配对重叠果实进行匹配识别。试验证明,经过改进后的算法匹配识别时间与原算法相比,在没有进行预判的情况下匹配识别的时间为0.185 s,经过预判之后,匹配时间为0.133 s,减少了28.1%,采摘机器人的实时性得到了提高,能够满足实际需求。该研究可为苹果等类球形重叠果实的动态识别提供参考。     

整秆式甘蔗收割机剥叶过程仿真分析与试验

整秆式甘蔗收割机剥叶机构的作业质量对收获后甘蔗茎秆的蔗叶残留有重要影响,合理的作业参数可有效改善剥叶机构的剥叶质量。该研究通过建立甘蔗剥叶过程仿真模型分析茎秆和剥叶元件的相互作用过程及其应力变化以及茎秆的受力情况,采用单因素仿真试验研究喂入辊筒转速、剥叶辊筒转速及茎秆与剥叶元件搭接长度对茎秆和剥叶元件所受峰值应力的影响规律。在仿真分析的基础上建立甘蔗剥叶作业试验台,采用Box-Behnken试验方案研究关键作业参数对茎秆未剥净率（剥叶后残留蔗叶和叶鞘占剥叶前全部蔗叶和叶鞘的比值）的影响规律并获得最佳作业参数：喂入辊筒转速250 r/min,剥叶辊筒转速540 r/min,茎秆与剥叶元件搭接长度13.9 mm,甘蔗喂入根数1.68根,此时茎秆未剥净率为2.2%。验证试验结果表明,在单根和双根喂入时,甘蔗茎秆未剥净率分别为2.0%和3.1%。通过高速摄像分析叶鞘的剥离过程,并获得最优作业参数下茎秆的输送速度区间为2.3～2.9 m/s。该研究结果为改善甘蔗收割机剥叶效果、提高作业适应性提供参考。     

基于时变理论的车辆制动系统可靠性评估及动态预测

为了研究整车制动系统的使用可靠性,以某越野车的盘式制动器为研究对象,针对制动系统在使用过程中会受到温度、车速、磨损等随时间变化的不确定性因素的影响,建立了基于时变理论的制动系统可靠性评估及动态预测模型,并应用模糊综合评判对各不确定性因素的影响程度进行了定量化,最后对此款越野车的制动系统可靠性进行了动态预测。结果表明,模型制动距离预测误差为2.1%,误差较小,该模型预测结果有效可行;同时该模型又可对未来t时刻的制动系统可靠性进行预测,可为整车制动安全性的主动预警提供有效参考数据。