问题式方法在材料力学课程中的探索与应用——以河南农业大学机电工程学院为例

材料力学是工科专业基础课,在本科教学中具有重要作用。鉴于近年来材料力学课时减少,传统课堂难以实现完整教学的现状,本课题组在材料力学教学过程中引入了问题式导入法,在课前引导学生预习新课,课后布置作业,并以作业作为课堂引入。通过在材料力学课程中的探索与实践,问题式教学模式收效良好。     

基于ANSYS的取土器钻头参数优化设计

根据取土器钻头的结构特点,首次给出了钻头切削部分的定义.通过对钻头工作过程的受力分析,建立了钻头的力学模型.利用ANSYS软件对钻头的刃倾角、主偏角等结构参数进行了有限元分析,得出了钻头应力的分布情况和变化趋势.结果表明:钻头最大应力总是出现在前刀面上端附近的过渡地带;刃倾角在15.时钻头最大应力处于最小值;适当增加主偏角和减小副偏角可有效增加钻头强度.为提高钻头的工作效率和使用寿命提供了可靠理论依据.     

气动翻转双向犁及气缸的设计

利用气压作动力,选用双向齿轮齿条传动活塞气缸,驱动铧式双向犁左右翻转,完成闭垄耕作,可替代国内外双向犁上常用的液压翻转装置。通过设计、受力分析,引用函数逼近法找出了气动背压机构的最佳参数。实验表明,其性能指标均达到国家有关标准要求,且结构和制造工艺简化,生产成本降低,增加了农用拖拉机的适用性。     

RC-18高强高效秸秆揉搓机的设计

目前国内中小型秸秆揉搓机主要存在工作效率和使用寿命较低的问题,使得畜牧饲料业的发展受到了一定程度的限制。针对影响揉搓机工作效率和寿命低的主要因素进行分析研究,给出了合理的设计方案,并介绍了机器的设计思路、结构原理及主要技术参数确定。设计出的RC-18型揉搓机工作效率和寿命得到明显提高。     

机械压力机气压式制动理论及其仿真

建立了气压制动过程的绝热热力学数学模型,针对JH23-63机械压力机推导出制动力和制动功的计算公式.分析了影响滑块制动到上死点的影响因素,指出气缸的直径、气缸的初始容积长度和进入气缸的初始压力是滑块制动到上死点的可控制因素.利用计算机仿真绘制出了这3个变量变化对制动力和制动功影响的关系曲线.     

QH-5强剪混合机研究设计

在治理猪牛羊和禽类等粪便对农村的环境污染并进一步利用粪便的系统工程中,需将粪便与添加剂进行混合搅拌。目前国内外生产混合机都不适用于牲畜排泄物的混合,因为牲畜粪便中纤维物较多,牛羊等粪便为团状,在混合中要求混合机的转子具有较强的剪切能力。为此,设计了QH-5强剪切混合机,并对其设计原理、结构和技术性能等主要参数进行了理论分析和论证。     

机动取土器取土杆结构的设计

土壤成分影响着农作物的质量与产量,因而对于土壤破坏的研究与修复,是一项重要的工作。土壤的取样,有时需在土壤表面取土,有时需要在地面下某深处取样,需要一种专用取土器进行取样。为此,着重研究了机动取土器取土部分,设计了一种新的取土杆结构,使得在只需更换取土结构的情况下,满足不同规格的取土要求,以便于方便、快捷取土。同时,应用Ansys软件对其进行有限元分析,确保所设计结构的可行性。设计的取土器能满足不同规格土壤取土要求,为取土器结构设计提供了一种新思路。     

多连杆机械压力机遗传算法优化设计

采用多连杆作为机械压力机的工作机构代替原机械压力机曲柄滑块机构.采用矢量多边形法建立了滑块的运动方程,并且采用遗传算法建立了优化设计数学模型.以JH23-63型机械压力机的技术参数为依据,设计的多连杆压力机在公称压力行程范围内滑块的最大工作速度仅为96 mm.s-1,并且在曲柄转角α=50°~100°范围内具有平均速度为105 mm.s-1的明显速度平台.该多连杆压力机的低速锻冲特性与原普通型机械压力机相比其工作性能有明显的提高.     

取土器取土筒入土对土壤扰动影响的试验研究 —基于离散元法

土壤的获取能否保持较好的原状性对相关土壤分析结果有很大影响,因而主要研究了取土器取土筒在入土时造成土壤扰动的原因。土壤是不透明的物质,不能直接观察取土筒内部土壤的扰动情况。为探究取土筒内部土壤扰动情况,先做取土筒入土时其外壁表层土壤的扰动试验,观察试验现象并进行分析;然后运用EDEM软件对取土筒入土时外壁表层土壤进行模拟仿真,对仿真进行结果后处理,对比察看仿真结果与试验结果所得的结论是否一致,如若一致,则可用EDEM对取土筒入土时内部土壤扰动机理进行仿真分析。试验采用电动取土器,用高速摄影仪记录取土筒入土时其外壁土壤的扰动情况,试验结果和仿真结果所得结论大致相同。对取土筒内部土壤进行仿真,结果表明:①在垂直方向,土壤的上部及下部扰动较大,上部土壤容易出现向上隆起(即涌土现象),下部土壤易受挤压变形,中间土壤扰动较小。②在水平方向,从筒中轴线到筒壁,土壤扰动逐渐增大。综合垂直和水平方向的土壤扰动规律可知:筒轴线中层处的土壤原状性保持最佳,进行土壤分析时最好以此处土壤为样本进行研究。     

直压式汽油机取土器的研制

为满足农学,资源及环境等学科对土样的集中获取需求,研制了一种以汽油机为动力,直压式进入土壤的机动取土器。阐述了汽油机取土器的主要组成和工作原理,对其核心部件取土杆、动力头分别进行了理论分析和结构设计。取土器工作时的阻力主要有端面阻力、外环摩擦力和内环摩擦力,给出了3种摩擦力的计算公式,并且以100 mm直径取土器为例计算出了其工作阻力。根据取土器的工作阻力和机械传动效率计算出了汽油机所需功率,根据市场提供的汽油机种类进行了选型。为验证所设计汽油机取土器的使用效果,进行了取土器的性能试验测试,测试结果表明:采集土样效果良好,取土效率是同类型手动取土器的2倍以上。