桑园土壤非等径颗粒离散元仿真模型参数标定与试验

为获取土壤离散元仿真模型的土壤颗粒物理参数和接触参数,本文采用试验与仿真相结合的方法,以桑园土壤为例,对土壤颗粒的接触参数进行了仿真标定。首先利用粉体仪、斜面仪、等应变直剪仪等,分析了试验地不同深度土壤的粒径分布,测量了试验地不同深度土壤休止角、滑动摩擦角、剪应力、内聚力、内摩擦角;然后,根据实测土壤粒径分布,利用EDEM软件建立了非等直径土壤球形颗粒模型。在此基础上,以土壤颗粒间及土壤与65Mn钢间的静摩擦因数、滚动摩擦因数、恢复系数为试验因素,土壤休止角、土壤-65Mn钢滑动摩擦角为目标值,建立了基于中心组合试验设计（CCD）方案,并利用Design-Expert软件对仿真试验结果进行了分析,得到了仿真标定的土壤-土壤间静摩擦因数、滚动摩擦因数和恢复系数的最优值分别为0.89、0.45和0.43;标定的土壤-65Mn钢间静摩擦因数、滚动摩擦因数和恢复系数的最优值分别为1.15、0.05和0.4。利用以上标定的最优参数对桑园土壤进行了休止角与滑动摩擦角仿真试验,试验结果表明,休止角仿真值与试验值相对误差为1.69%,土壤-65Mn钢的滑动摩擦角仿真值与试验值相对误差为2.88%。在此基础上,依据实测的土壤剪应力,采用试错法,以实测土壤内摩擦角为目标值,优化标定了土壤-土壤颗粒Hertz-Mindlin with Bonding接触模型中的粘结参数,标定法向粘结刚度、切向粘结刚度分别为1×108、5×107N/m3,临界法向应力和临界切向应力均为10kPa,接触半径为1.1倍颗粒半径,直剪仿真得到内摩擦角为30.24°,仿真值与直剪试验内摩擦角平均值相对误差为5.53%。本文提出的土壤颗粒建模方法、标定方法及其所标定的参数值,可用于砂质壤土桑园耕作机械触土部件与土壤相互作用的离散元仿真分析及其结构优化。     

配肥撒肥机研究及发展现状

化肥能够为农作物提供生长所需的营养成分,施用化肥对于农作物增产增收有重要意义。使用配肥撒肥机撒施肥料有助于减少化肥使用量,提高化肥利用率,对农民节省开支和增加收入以及环境保护等有积极的影响。分析了国内外配肥撒肥机的研究和发展现状,并针对国内配肥撒肥机存在的问题提出了发展对策。      

空载状态下往复式棉秆切割器动力学仿真与试验

为了能够迅速、可靠地确定空载状态下往复式棉秆切割器的切割阻力和功耗等数据从而优化其设计,选择一种以偏置式曲柄连杆机构驱动的往复式棉秆切割器作为仿真与试验研究对象。采用SolidWorks进行了虚拟样机设计,利用ADAMS对空载状态下往复式棉秆切割器进行了动力学仿真研究,依据仿真数据应用响应面方法对切割峰值阻力与机架所受振动力进行了试验分析,确定了割刀平均切割速度为0.8m/s、配重块质量为1.5kg、安装位置滞后于曲柄位置170°时切割峰值阻力与机架所受振动力最小,分别为450和380N。利用研制的往复式棉秆切割试验台,对空载状态下的切割阻力随着割刀平均切割速度的变化进行了试验研究,并与仿真数据进行了对比分析。结果表明,切割峰值阻力的实测值与模拟值相对误差为7%,机架所受振动力的实测值与模拟值相对误差为7.7%,仿真数据可靠,能替代试验数据作为参考依据,为低功耗棉秆切割收获装备的研发提供了一种设计参考。     

AMR果蔬自动收获机器人动力学建模与实时控制

现代农业的高速发展促使我国农业向精细农业、精准农业的方向深入发展,由此果蔬自动收获机器人的发展进入快车道。为此,设计研发了带有6自由度机械臂的果蔬自动收获机器人AMR1。该机器人为通用型果蔬自动收获机器人,可改装各种专用末端执行器以实现专用采摘。为了验证本机器人结构的合理性与实用性,通过利用SolidWorks软件进行了实体建模,并建立了相关的运动学、动力学模型,进一步设计了6自由度机械臂的PID-SMC控制算法,实时控制机械臂末端的轨迹跟踪。通过试验仿真,验证了所提出的动力学和控制模型,为果蔬自动收获机器人AMR1的进一步应用提供了参数数据。     

果园割草机器人甩刀设计与分析

果园割草机器人的除草性能与草的物理特性以及甩刀的设计参数紧密相关,结合柑橘果园杂草种类情况及其物理特性,基于Y型甩刀式割草机构设计一种果园割草机器人。运用D-H法建立甩刀切割单个茎秆的运动学模型,模型分析表明,在不出现缠草的条件下,甩刀轴转速1 500 r/min时在最优切割位内对单根杂草茎秆的碰撞力为74.25 N。刀片的切割轨迹分析表明,设计的Y型甩刀刀片切向速度与前进速度的比值λ>1时,割草机器人能有效地进行割草作业。割草机器人实地割草试验结果表明,刀片座间距43 mm、刀轴转速1 500 r/min、前进速度1.0 m/s时,重割率最小。     

基于改进最大最小蚁群算法的方格蔟采茧机采茧路径优化

方格蔟自动采茧机对纸板方格蔟进行采茧时,电磁采摘器需遍历整个方格蔟,由于方格蔟中存在较多的未营茧空格,还有部分黄斑茧等下茧,造成方格蔟采茧机遍历无效路径长、采茧效率低。为了提高方格蔟采茧机的采茧速度和采茧效率,实现采茧机的选择性高效采茧,对基于最大最小蚁群算法的信息素更新方式和状态转移概率函数进行改进并应用于方格蔟采茧机采茧路径优化,使采茧路径和时间更短。试验结果显示,对于不同营茧率的方格蔟,采用改进的最大最小蚁群算法较最大最小蚁群算法的采茧效率均有不同程度上的提高,当营茧率在75%～90%时,采茧路径节约率为3.8%～4.1%,时间节省率为10.0%～12.8%。     

切捆除膜机的设计与模态分析

拉伸膜裹包青贮饲料是目前世界上畜牧业发达国家较流行的一种青贮技术。青贮专用塑料膜是一种很薄的、具有黏性、专为裹包草捆而研制的优质可伸缩膜,将收割好的新鲜牧草经打捆机高密度打捆,然后通过专用拉伸膜进行缠绕裹包,在发酵所需的厌氧环境下形成优质饲草料。裹包青贮是一种先进的青贮调制工艺,不仅可以保持新鲜草料的营养成分,还可以提高粗蛋白含量,降低粗纤维,促进消化率明显提高,而且适口性好,并可以在野外不同气候条件下长期保存1~2年。针对人工手动或多个功能单一机械移除青贮圆捆或方捆塑料拉伸膜而造成的工序多、效率低以及成本高等问题,提出一种能将青贮捆集运输、切捆、除膜和装料等多项功能优化组合于一体的切捆除膜方法,并以此设计了一种切捆除膜机,同时运用Ansys Workbench仿真软件对切割装置进行前6阶模态分析。     

青贮秸秆铡揉机的设计与试验

鉴于铡揉的青(干)玉米秸秆、麦秸等农作物秸秆及牧草物料适用于养殖牛羊牲畜及生物质能发电等领域,可有效推动粮改饲政策进一步实施,设计了一种青贮秸秆铡揉机。为此,提出了青贮秸秆铡揉机的设计方案,并对青贮秸秆铡揉机的输送喂入装置、铡揉装置及抛料装置进行优化设计,并通过试验数据计算得到青玉米秸秆的物料相对含水率平均值为55%,秸秆铡揉长度为1 060mm,秸秆破节率的平均值达91%,标准草长率为8 9%。设计的青贮秸秆铡揉机对于助推畜牧养殖业的产业化发展,提高畜牧养殖产品肉奶品质、避免秸秆资源浪费及减少环境污染具有重要的现实意义。     

苜蓿调制试验台测控系统设计与试验

为研究调制辊工作参数对苜蓿调制性能的影响,在已有苜蓿调制试验台的基础上,利用LabVIEW软件设计了一套试验台测控系统。该测控系统主要由电动机控制系统、数据采集系统、调制辊间隙调节系统和上位机系统4部分组成,实现了调制辊转速在350～1 350 r/min之间的连续可调和调制辊间隙在2～4 mm之间的精确控制,数据采样速率最高可达1 k Hz,并在测控系统显示界面上实时显示与保存试验台工作过程中固定辊与传动轴之间的扭矩和转速曲线、电动机功率曲线以及浮动辊轴承座与间隙调节液压缸之间的压力曲线。利用配备测控系统的试验台,以紫花苜蓿为试验对象,采用Box-Behnken试验设计方法进行了三因素三水平响应面试验,结果表明,该测控系统能够实现试验台精确控制与数据实时精准采集。分别建立了单位能耗、苜蓿压扁率和压扁损失率与试验因素的二次回归模型,得到了试验条件下调制工作参数的最优解分别为:调制辊转速775 r/min、调制辊间隙3.3 mm、调制辊单位工作长度喂入量2.77 kg/(m·s);同时,得到了苜蓿调制试验目标值的最优解分别为:单位能耗909.25 J/kg、苜蓿压扁率96.67%、压扁损...     

“课程思政”视域下农业机械化及其自动化专业人才培养路径探究

课程思政作为协同育人有力抓手，是专业知识教育与思想政治教育的拓展与强化。乡村振兴战略下，对于农业高校来说，如何提高专业教育与思政教育融合度，对培养学生的家国情怀与服务乡村振兴起着不可忽视的作用。本文以农业机械化及其自动化专业学生培养为例，对农业机械化及其自动化专业学生的培养现状、存在的问题、人才培养路径手段和对策建议等方面进行探讨，探索课程思政下农业机械化及其自动化专业人才培养的可行路径，以期为高校课程思政及农业机械化及其自动化教育提供可借鉴的参考，为农业高校人才培养提供提供理论和实践支持。