液电混合直线驱动系统位置控制特性研究

提出了一种采用电-机械直线执行器和液压缸的液电混合直线驱动系统。为消除电-机械直线执行器和液压缸之间的耦合影响,液压泵和比例阀协同控制液压缸输出力和运行方向,满足系统负载力需求,电-机械直线执行器用于运动控制,并补偿液压缸输出力波动和外部干扰力。为实现上述目标,设计了基于扩张状态观测器的电-机械直线执行器自适应滑模控制方法,以估计的负载力调节泵压力和比例阀开度,对液压缸输出力进行调控。比例阀在系统运行中主要用于控制液压缸运动方向,阀开度较大,可显著降低节流损失。通过仿真和试验分析了系统的运行特性和能效特性。结果表明,该系统具有良好的位置控制特性,能量效率高,较传统阀控系统能耗减少51%。     

机械创新教学思维模式构建与探究 ——以机械创新设计大赛为例

机械创新设计能力的培养有助于提高学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神。在教学环节中有意识地将课程与机械创新实践活动相结合有利于学生理论联系实际,将所学知识应用到实践环节创作当中,为学生后续的工作研究打下坚实基础。本文结合机械创新的一般设计流程,对学生在产品设计时需要考虑的内容进行了系统陈述。列举了在教学环节中专业课程与竞赛的相互促进关系,教学活动要充分与竞赛相结合,将学生所学专业知识和技能付诸实践应用环节中,使机械创新大赛成为培养学生创造力的重要途径。     

小型高地隙植保喷药机研制

针对现有植保机械使用维护成本较高、驾驶员易出现农药中毒等问题,研制了一种遥控式小型高地隙植保喷药机。喷药机主要由具备四轮转向、四轮驱动的高地隙行走系统和精量喷药系统组成;高地隙底盘行走系统由底盘框架、驱动总成、转向总成组成,用以固定安装控制装置、蓄电池和精量喷药装置,前桥采用铰接式悬浮机构使底盘具备良好的行驶稳定性和田间通过性。精量喷药系统由精量控制器、测速模块、药箱、液泵、喷杆和喷头组成,能够根据作业行驶速度实时调节液泵流量,保证喷药量的均匀一致。测试结果表明:该高地隙植保喷药机能够在人工遥控模式下沿直线路径和田间道路自动行走,横向偏差小于20cm,行驶速度能够根据作业需要实时调节,喷杆喷幅为6.5m,喷药量调节范围为4.2～18 L/min。     

青花椒采收机环切式穗枝分离装置设计与试验

青花椒采收过程中,果皮上散生多数突起的油苞极易破裂导致果实干后变黑,有效成分挥发而严重影响质量。青花椒的油苞破损程度直接影响其品质,在保证花椒低油苞破损率的前提下,为实现花椒机械化采收,基于枝条环切原理,设计了一种花椒采收机的穗枝分离装置。通过理论分析得到影响采收效果的结构参数和作业参数,并根据花椒枝条物理特性和加工经济性进行优化。选取环切式穗枝分离装置的环切刀刃口角度、环切刀转速和枝条进给速度为试验因素,以花椒采收效率和油苞破损率作为评价指标,进行了单因素试验及二次正交旋转组合试验。采用响应曲面法对试验结果进行分析并找出主控因素,运用Design-Expert软件的多目标优化算法进行参数优化。结果表明,枝条进给速度是影响花椒采收效率和油苞破损率的主要因素,枝条进给速度与花椒采收效率成正比关系。各因素对花椒采收效率和油苞破损率的影响程度由大到小依次为枝条进给速度＞环切刀转速＞环切刀刃口角度。随着枝条进给速度的增加,花椒采收效率迅速提高,花椒油苞破损率先缓慢增加后急剧增加。随着环切刀转速的增加,花椒采收效率并无明显增加,在枝条进给速度＜0.4 m/s时,花椒油苞破损率随环切刀转速增加先小幅减小后趋于平稳最后小幅增加,在枝条进给速度＞0.4 m/s时,花椒油苞破损率随环切刀转速增加平稳减小。该装置最优参数组合:环切刀转速2 800 r/min,枝条进给速度0.45 m/s,环切刀刃口角度25°。样机田间试验表明,花椒采收效率和油苞破损率分别为50.7 kg/h和6.7%,优于目前人工采摘作业效果。      

大型收获机械发动机孔组位置度误差在线检测方法

发动机是收获机械的动力源,其安装位置精度将直接影响整机装配质量,进而关系机器的作业效率和可靠性。由于收获机械底盘机架结构复杂、表面粗糙度大,现有测量方法及设备难以满足大跨距孔组位置度误差测量需求,针对收获机械发动机安装孔位置度的自动化测量需求,提出了基于机器视觉的大跨距孔组位置度误差在线检测方法,通过建立孔组位置度误差模型,使用多部工业相机获取安装孔二维图像,通过相机在线标定、图像增强处理、特征提取、坐标变换等手段,实时测取并计算安装孔组之间的位置度误差。在此基础上,基于LabWindows/CVI平台,开发了自动检测软件,实现了发动机安装孔位置度的快速检测。以某型玉米收获机底盘机架发动机安装孔组为对象开展了试验研究,结果表明,利用该方法能够有效获取安装孔组的位置度关系,建立的孔组位置度误差模型能够进行误差分析与评定,在分辨率和测量精度上均优于传统测量方式,检测效率较高,能够满足生产线自动化检测需求。     

水中成堆草莓力学特性试验研究

针对草莓柔嫩易受机械损伤的问题,提出一种减损方法,即将成堆新鲜草莓置于水中辅助机械加工作业而避免损伤的方法,并对草莓物理参数和压缩力学特性进行试验研究。试验得到不同质量的中型果草莓尺寸差异性不大,其中大规格草莓形状较中小规格草莓更接近球形。压缩试验表明:成堆草莓置于水中,水面以下第2层可能受到的最大挤压力0.26N;当草莓变形量在允许范围内即小于1mm范围内变形时,所需压缩负荷远远大于0.26N,故草莓置于水中可有效防止机械作业时的挤压损伤;在变形量为1mm时,草莓刚度总体偏小,均小于0.2 N/m。研究结果可为草莓深加工机械设计提供参考。     

新疆酿酒葡萄振动采收装置设计与试验

酿酒葡萄收获具有季节性强、占用劳动量大等特点,而机械化采收是酿酒葡萄收获的必然趋势。为此,针对新疆酿酒葡萄种植特点及采收作业要求,在测定了酿酒葡萄果蒂连接力的基础上,设计了一种由牵引架、工作部件和驱动部件等组成的酿酒葡萄振动采收装置,确定了其工作参数及关键结构参数,并进行了初步试验。结果表明:采用振动原理开展酿酒葡萄采收作业在技术层面是可行的,装置的研究为酿酒葡萄收获机的研制提供一定的理论与技术基础。     

我国甘蔗中耕机械发展现状及趋势

随着农业产业结构调整和人工成本增加,发展机械化成为甘蔗生产节本增效的迫切需求。甘蔗中耕机械化作业能一次完成松土、除草、施肥和培土等工序,有效改善土壤状况,深层保肥保水,为甘蔗生长创造良好的条件。介绍了甘蔗中耕机械生产技术、发展历程、机型特点以及效益,指出存在的问题,提出应重点发展高地隙底盘配套技术、多功能肥膜药一体化轻便型耕作培土机以及驱动型中耕联合作业机械。      

果蔬采摘机械臂结构设计与性能测试

针对作业空间较小的大棚果蔬采摘环境,研制了串联式4自由度关节型果蔬采摘机械臂。采用SolidWorks建立了机械臂的3维模型,在拉格朗日法建立动力学分析模型的基础上,利用ANSYS和ADAMS分析软件,对机械臂进行静态结构分析和运动学、动力学仿真分析。静力学仿真结果表明,机械臂的最大应力为8.181 8 MPa,最大形变为0.000 329 11 m,结构设计合理,强度符合要求;运动学仿真结果表明,机械臂可以精确到达目标位置,运动过程平稳;动力学仿真结果表明,各关节的最大力矩均在安全合理的范围。为进一步验证设计的合理性,对研制的果蔬采摘机械臂进行了性能测试,结果表明机械臂定位精度最大误差±2.5 mm,平均误差±1.1 mm,带载能力3 kg,机械臂运动平稳,可以满足果蔬采摘作业要求。      

便携式山核桃高空拍打采摘机设计与试验

为了解决我国山核桃高空采摘困难、提高采摘效率、降低采摘成本,根据山核桃果实与树枝分离力试验结果,设计了便携式山核桃仿人工高空拍打采摘装置。阐述了采摘机关键部件设计过程,并对采打机构进行了数学建模与计算,应用ADAMS对采打机构进行仿真,确定了拍打机构的机构与工作参数,为采摘机设计提供了依据。山核桃采摘试验结果表明:果实采净率具有显著性影响(P=0.05),果实采净率随拍打频率的增大而增大,频率在13.33 Hz时达到最大值,采净率为90.3%;对枝芽损伤较小,但拍打频率越大,对枝芽损伤越明显,建议拍打频率采用10~13.33 Hz,此时平均采净率达到85.1%~90.3%,且对枝芽没有破坏性损伤。