多功能草方格沙障自动铺设机械车

为有效提高草方格铺设的效率和质量、促进草方格铺设由机械化向自动化、智能化迈进,根据人工铺设草方格流程,以散草作为原材料,设计了一种自动进行草方格铺设的机械车,用于完成分草、送草、插草和固草动作,并在此基础上赋予机械车播种和喷洒土壤改良剂功能,解决人工铺草工序繁多的问题,将工程治沙、生物治沙和土壤改良剂使用相结合实现综合治沙。另外,进行路径优化,创新铺设模式,通过三边错位铺设模式和单边模式相结合,有效避免对已铺设草方格的破坏。为铺设散草、机械化向智能化转变提供解决思路。

清林机履带底盘架静力学分析及优化设计

以自主设计的清林机为研究目标,对其履带底盘架进行静力学分析并优化。首先对履带底盘所需主要参数进行设计计算,根据计算结果在Solidworks软件中初步建立了三维模型。而后利用Ansys软件对履带底盘架进行静力学分析,结果显示其强度满足使用要求,但材料性能有冗余,故对其进行了拓扑优化设计,根据优化结果重新建立了三维模型,并对其进行了静力学分析。分析结果显示优化后的履带底盘架性能仍满足使用要求,材料性能冗余的情况得到了改善,并且降低了履带底盘的重量,为之后类似机构的优化设计提供了参考。

阻燃秸秆板的制备及性能研究

采用自制的无机阻燃剂对玉米秸秆刨花进行处理,利用秸秆刨花板的生产原理,制备阻燃秸秆板。通过对性能指标进行分析,优化生产工艺,得出阻燃剂添加量为60%,热压时间为5 min,热压温度为180℃,施胶量为6%,板材密度为0.75 g·cm^(-3)。阻燃秸秆板的物理力学性能符合相关国家标准要求,MOR为23.0 MPa,MOE为3600 MPa,IB为0.52 MPa,SB为0.90 MPa,TS(2 h)为3.1%。阻燃秸秆板的OI达到41.2%,其阻燃性能达到B _(1)级。

果园采摘升降平台设计

为解决果园机械化采摘过程中费时费力、可达性差等问题,设计了一款高度和行距可调的果园采摘平台,以适应不同果园地形的采摘作业。整机采用履带式底盘,并搭载可调式升降平台,选用ZGL-E100×1200型液压缸为其提供升降动力,并通过输送装置完成水果的运输和收集。采用SolidWorks软件完成整机及零部件的结构设计和三维建模,联合ANSYS Workbench软件对部分零部件进行仿真模拟。有限元分析结果表明,垂直输送轴与水平输送轴强度、升降平台机架均符合设计要求,通过模态分析得出升降平台在作业过程中稳定性较好。

基于Ansys Workbench的双桁架码垛机械手动态性能分析

为了提高定制化门窗材码垛分类的效率,以双桁架码垛机械手为基础对静态、动态性能进行分析以满足定制化门窗材的码垛效率。针对双桁架码垛机械手在分类码垛过程中存在多种运动状态,在双桁架码垛机械手静态性能满足刚度和强度的基础上对其动态特性进行分析,动态特性分析采用模态和谐波响应方法。通过对双桁架码垛机械手的动态分析,得到了其在两个机械手不同频段时X、Y、Z向的位移量,通过响应曲线明确了频段对位移量的影响规律。两个机械手的响应曲线在规避特殊频率段以提高码垛效率、促进分类码垛的智能化发展具有重要意义。

履带式果园碎枝机的设计

针对传统果园碎枝机工作效率低、劳动成本高、环境适应能力差的问题,设计了一款适用于丘陵山地的履带式果园碎枝机。该机具由动力系统、传动系统、进料系统、粉碎系统、出料系统以及履带式底盘行走系统组成,利用SolidWorks软件对果园碎枝机零部件模型的构建和装配,确定动力总成、转子总成、喂料装置、粉碎装置、传动装置等关键部件参数及尺寸。设计的履带式果园碎枝机可实现丘陵山区果园枝条就地粉碎,具有适应性强、粉碎高效、购置成本低等优点。

基于RSM算法的烟叶含水率监测

为探讨将随机子空间RSM(Random Subspace Method)算法应用于烤烟烟叶含水率的监测中,采摘贵烟8号烟叶样本,在09:00-12:00时间段进行可见光采样,并对图像亮度进行梯度处理,以此模拟全天光线变化。采用烟叶样本实测含水率和图像RGB三阶颜色矩数据作为数据集,对样本使用RSM算法建立含水率回归模型,并与LM(Levenberg Marquardt)神经网络算法和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法进行比较。结果表明,基于烟叶RGB颜色矩的RSM算法具有较好的应用效果,其回归模型决定系数R 2为0.9202,均方根误差(RMSE)为0.56%,相对分析误差(RPD)为3.5483。故基于随机子空间RSM算法的烟叶含水率回归模型具有较好的稳定性,能实现对烟叶含水率的监测。

基于筛分配比的超薄纤维板物理力学性能研究

为优化超薄纤维板的生产工艺,提高超薄纤维板生产效率与生产质量,通过筛分重组,探究纤维尺寸、配比对超薄纤维板的影响。结果表明:在相同的热压条件下,粗纤维的含量越高,超薄纤维板的吸水厚度膨胀率越高。单一尺寸纤维制备的超薄纤维板静曲强度、弹性模量随着纤维尺寸的增大而提高。不同尺寸混合纤维制备的超薄纤维板,当粗纤维、中长纤维和细纤维的比例为6:3:1时,静曲强度和弹性模量达到最大。

喷箱辊筒式胶合板生产连续热压机设计

根据胶合板生产的工艺要求,结合并借鉴辊筒式单板干燥机的结构,设计了一型专用于胶合板生产的、采用辊筒加压、喷箱加热的连续式热压机;说明了喷箱辊筒式连续热压机的结构组成与工作原理,设计计算了压机的分段尺寸、液压系统与辊筒驱动系统的工作参数及其年产能;利用ANSYS Fluent软件,对喷箱喷孔的热气流流速均匀性、胶合板坯的加热均匀性进行了数值分析;设计与分析结果表明,该压机在结构设计上能够满足胶合板的生产需求,可以为胶合板连续热压机的开发提供借鉴。

灌木平茬机切割系统参数优化设计与验证

为分析圆盘锯式切割系统的切割机理,在Solidworks中建立单组圆盘锯及灌木枝条的简化模型,并在动力学分析软件ABAQUS中进行仿真分析,研究灌木切割过程中工作参数与圆锯片参数的关系。同时,以锯片转速、行进速度、枝径为影响因素,以锯切力为评价指标,对其影响的因素进行虚拟正交试验,并用Design Expert动态响应软件进行分析,得到响应面回归方程,得知当圆锯转速为2500r/min、前进速度为0.9m/s时平茬效果较好。用小型灌木平茬机上进行实地试验,结果表明破茬率和留茬高度均能满足农艺要求。

跟踪算法下的果树修剪机器人路径规划设计

以果树修剪机器人为研究对象,基于轨迹跟踪算法对修剪机器人进行作业路径规划,并分别与传统的往复式路径规划算法和跟踪算法进行仿真对比实验分析。分析结果表明:与传统往复式路径规划算法相比,修剪机器人作业过程中漏剪率降低3%,重复率降低2.5%;与传统跟踪式路径规划算法相比,修剪机器人作业过程转角范围增大36°,横向轨迹误差降低600mm。

基于领航-跟随法和人工势场法的巡检机器人编队

机器人编队技术正不断发展并逐步投入应用,为了提升巡检机器人的工作效率,提出了一种基于领航-跟随法和人工势场法的编队控制方法,保留了两方法的优点,使机器人编队在躲避障碍物的同时尽可能保持队形,通过施加随机扰动的方法改善人工势场法中容易出现的局部最小值问题。实验结果表明,提出的方法完成任务消耗的时间相较于领航-跟随法和基于行为法分别下降了28.5%和41.4%,在执行特定任务如协同围捕和依次排开时采用该方法的编队也能优秀完成。通过ROS(robot operating system)平台进行模拟环境仿真,进一步验证了方法的可行性。

油茶果采收机械与分选技术综述

油茶是我国特有的木本油料作物,发展油茶产业,有利于丰富我国食用植物油供给体系,促进农民增收。近年来,我国油茶的种植和产量逐年提高,传统的人工作业已越来越难以适应油茶产业的发展。油茶的采收、分选等是油茶生产加工过程中的重要环节,提高油茶采收和果壳籽粒分选的机械化、智能化可有效提升作业效率,降低人工成本,对油茶产业良性发展至关重要。首先,介绍了油茶的基本生物特性和国内种植现状;其次,分别对油茶果的采收方法,如人工采摘、半机械化采摘、机械化采摘、智能化采摘进行了总结和分类,同时对油茶果果壳籽粒分选方法,包括机械分选、机器视觉分选等进行了总结分析,在此基础上,对油茶果常用采收方法以及油茶果果壳籽粒分选技术进行对比分析;再次,总结了油茶果采收及果壳籽粒分选存在的问题和发展趋势;最后,给出了现阶段我国油茶果机械化采收和油茶果果壳籽粒分选的总体发展情况及需要解决问题的方向。系统介绍了油茶果采摘机械采收和油茶果分选装备及关键技术,可为油茶果采摘及分选装备研发提供参考。

基于响应曲面法的木材喷涂漆雾扩散角度与均匀度优化

【目的】探究木材喷涂喷头结构参数对喷口流速v_(2)、漆雾扩散角度γ和漆雾均匀性λ的影响,求解喷头最优结构参数,提高木材喷涂效率和喷涂效果。【方法】基于雾滴碰撞、聚集和积累理论初步探究v_(2)、γ和λ的影响因素,将优化参数设为原始喷头的7项关键内部结构参数,包括内壁倒角β、三段管道内壁长度L_(1)至L_(3)和三段管道内壁直径d_(1)至d_(3),利用Design Expert设计7因素3水平3指标的BBD响应曲面试验,探究各结构参数对v_(2)、γ和λ的影响显著性。BBD试验各组结果由3部分仿真获得,采用k-ε模型进行喷头内部流场仿真、KHRT模型进行高压平口雾化仿真。应用Image J测定漆雾扩散角度,通过Python运用“雾滴撒点法”完成对每组雾化仿真结果的均匀性标定,利用多目标优化方法求解喷头最优结构参数,并通过仿真喷涂和实机喷涂验证其喷涂效果。【结果】BBD响应曲面试验结果表明,7项关键内部结构参数对指标的影响十分复杂,但3项指标v_(2)、 γ和λ回归显著(P≤0.000 1),多目标优化下的理论最优漆雾扩散角度为21.28°、最优漆雾均匀性为3.053;最优喷头的喷涂仿真试验结果表明,优化后喷口流速v_(2)由35.8 m·s^(-1)升至107 m·s^(-1),漆雾扩散角度γ由16.74°升至21.09°(与理论相差0.883%),漆雾均匀性λ由3.62升至3.03(λ越小代表越均匀,与理论相差0.751%)。在木材喷涂实机试验中,优化前后木材喷涂试样漆厚标准差由21.71μm降至17.74μm,单面喷涂时间由6.2 s降至5.5 s,单面喷头移动行程由3 255 mm降至2 887 mm。【结论】基于“雾滴撒点法”的漆雾均匀性评判标准以及基于响应曲面法和多目标的喷头结构参数优化方法可对木材喷涂喷头优化设计提供一定参考,对提高木材喷涂漆面均匀性和木材喷涂效率具有一定效果和帮助。

自走引流式森林风力灭火机设计与试验

为提高森林火灾初期灭火的效率,设计一种应用于森林火灾初期快速灭火的新型自走引流式森林风力灭火机。首先对灭火机的整体结构、工作原理进行阐述,对风筒等关键部件进行设计计算。其次利用UG对灭火机的结构进行设计,用ANSYS静力学、模态分析模块对整机机架进行仿真分析,验证整机机架设计的合理性与工作特性。最后对样机进行试制,与我国常见的6MF-32便携式灭火机作对比试验,自走引流式森林风力灭火机距可燃物5 m,手持式6MF-32灭火机距可燃物2.5 m。试验结果表明,在7次对比试验中,当可燃物量大于2.5 kg时,6MF-32便携式灭火机出现灭火后复燃现象;当可燃物的质量达到3.5 kg时,风力灭火机会出现灭火后复燃现象。试验中,自走引流式森林风力灭火机的灭火时间比6MF-32便携式灭火机短,因此可以看出自走引流式森林风力灭火机在灭火距离、效率上的优越性。

全自动卸胶机螺旋卸胶刀优化设计与试验

为进一步优化天然橡胶干燥生产线全自动卸胶机的作业效果,降低机器作业过程中对橡胶块的损伤程度,以全自动卸胶机的核心部件螺旋刀为研究对象,以螺旋刀的外圆半径、导程、进给速度为优化变量,以螺旋刀所受最大扭矩和最大压力为评价指标,得到最优参数以优化全自动卸胶机的作业性能。基于螺旋刀的结构使用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics进行单因素分析并得到优化参数的最佳范围,而后搭建模拟试验台进行正交试验。结果表明:当进给速度为0.1 m/s、外圆半径为60 mm、导程为80 mm时,螺旋刀所受最大扭矩为174.2 N·m、最大压力为1463.4 N,相比优化前,最大扭矩减小10.5%,最大压力减小9.7%,满足卸胶作业需求。

基于PLC的橡胶树皮非线性力学性能探测装置设计与试验

为了获取橡胶树皮结构力学特性参数,解决机械化采胶装备研发中采胶深度精准探测和耗皮厚度精准控制技术无可靠依据提供参考的问题,设计一种基于可编程序逻辑控制器(programmable logic controller, PLC)的橡胶树皮非线性力学性能测量的试验装置,实现橡胶树皮力学特性的自动化连续探测和数据采集,以及树皮厚度的高精低损测量。并应用于热研7-33-97和PR107两个品系的15龄、20龄、25龄橡胶树上进行树皮力学性能试验研究,建立刺入过程中刺入力随刺入深度变化的数学模型。结果表明:该装置工作性能稳定,不同品系、不同树龄的树皮刺入力随刺入深度的变化曲线形态相近,均呈高-低-高的趋势变化,并与树皮结构分层特性高度相关;相同树龄下,热研7-33-97和PR107两个品系的刺入力情况差异不明显,同品系的大树龄比小树龄刺入力更大,在1.0 mm针刺下,刺入力最大峰值可达48.5 N。该试验装置满足橡胶树皮结构力学特性参数的探测需求,并为机械化采胶装备的研发提供理论基础。

草坪维护机器人设计与运动控制试验

针对城市内的小型复杂草坪环境,提升草坪维护工作的全面化及智能化水平,提出一种草坪维护机器人,设计其整体控制系统与平台结构,并采用模块化的方式实现草坪维护的功能。该平台采用后两轮差速式四轮底盘结构,具有更好的行驶灵活性。为实现机器人平台的精确控制,使其按照预期设定的指令行进,在对运动模型进行运动学分析的基础上,采用增量式PID控制算法实现速度闭环控制。对机器人平台设置直线行驶与旋转角度测试,测试结果显示机器人采用速度闭环控制方式在0.5 m/s的速度下直行3 m产生的平均竖直与水平误差均小于3 cm,在0.5 rad/s的旋转角速度下旋转45°、90°、180°角度平均误差均小于2°,验证了增量式PID控制算法的可行性。根据测试结果选定草坪维护机器人的具体行驶参数,为后续实现草坪的全自动维护工作提供了技术支持。

制造型企业服务转型背景下全域数字化服务场景创新研究——以格力电器为案例

传统制造型企业在应用数字技术创新服务场景中,面临技术应用不到位、技术与服务场景融合不足以及难以监测全服务周期的突出问题。通过文献梳理,本文基于全域营销、数字化赋能及服务场景创新相关理论,构建制造型企业全域数字化服务场景创新模型,提出创新策略与路径,最后通过案例研究,为企业实现数字化服务场景的更新与迭代,驱动商业价值创造提供实践建议与参考。

基于Design-Expert的电链锯锯齿结构参数优化

为提高电链锯的锯切效率,对电链锯锯齿的齿形结构参数进行研究,以单位锯切功为电链锯锯切效率的衡量指标,通过对电链锯锯切过程的仿真研究,得出不同结构锯齿的单位锯切功。以电链锯锯齿中的外形前角、侧刃楔角和顶刃楔角等结构参数作为影响因子,采用Box-Benhnken中心组合试验方法设计多因素正交试验,使用Design-expert软件进行数据分析得出最优齿形结构参数组合。研究结果表明,所选取的齿形结构参数对单位锯切功影响程度由大到小顺序依次为外形前角、侧刃楔角、顶刃楔角,并获得最优齿形结构参数组合,外形前角为10.92°、侧刃楔角为45.7°、顶刃楔角为45.41°。