基于DEM-CFD耦合的气吸式大豆排种器种盘参数优化

针对气吸式排种器在高速气流场下种子的运动规律及受力特性复杂、难以准确分析计算的问题,通过离散元(DEM)与计算流体力学(CFD)耦合的方法,对气吸式大豆排种器的工作过程进行气固两相仿真并对其种盘参数进行优化。分析充种过程中种子所受曳力的变化规律,对充种各阶段临界点进行划分,定义各阶段充种性能评价指标。以吸附持续时间和种子移出阻力作为充种性能评价指标,以托种台高度、托种台角度、搅种杆厚度为试验因素,进行三因素二次旋转正交组合试验,并对试验结果进行响应曲面分析和多目标寻优,确定最佳的排种盘参数组合:托种台高度为2.8 mm、托种台角度为31.2°、搅种杆厚度为1.4 mm。此时,排种器充种性能指标为:吸附持续时间0.104 s,种子移出阻力0.008 1 N。对优化结果进行台架试验验证,与优化前的排种盘在不同作业速度下进行对比。台架试验结果表明:优化后的排种盘的排种性能有显著提升,其合格指数和漏播指数均优于原排种器,满足大豆精量播种要求。

大豆秸秆力学特性的试验研究

通过研究大豆秸秆的力学性能,为大豆收获机、秸秆切割机、残膜回收机等机具的设计提供必要的基础参数数据。采集相同时节的豆秸秆,利用真空干燥箱测定豆秸秆含水率,在万能材料试验机上对大豆秸秆进行剪切、弯曲特性等试验研究,获得了在相同含水率下不同部位和不同加载速度的大豆秸秆的剪切和弯曲力学特性。结果表明:相同加载速度下,根部的剪切应力和弯曲应力比中部和顶部所需的力大;在不同加载速度下,加载速度越大,所需剪切力越小,弯曲力越大。试验所获得的数据,可用于大豆秸秆粉碎装置的设计与研发。

基于机器视觉的植保雾滴类型识别模型建立

为了提高水敏试纸图像处理算法评估喷雾质量的精确性。提出1种雾滴轮廓参数差异识别雾滴类型的方法,并基于机器视觉对K近邻分类模型、逻辑回归分类模型、决策树分类模型和支持向量机识别模型进行对比研究。以水代替农药利用无人植保飞机喷洒,选取10张不同稀疏程度的水敏试纸验证逻辑模型识别的准确性。结果表明,经接受者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估,ROC曲线与横轴围成的面积(area under the curve of ROC,AUC)取值以逻辑回归分类模型0.98最高。模型识别平均相对误差为4.05%,雾滴识别平均正确率为95.95%,最大相对误差6.62%。基于逻辑回归分类模型构建的雾滴图像处理算法能显著提高雾滴分辨准确率,快速了解田间农药分布情况,为后期田间植保作业提供有力的数据评估。

65Mn钢等通道转角挤压微观组织与显微硬度分析

65Mn钢是制造农机具刀具的理想材料。从ECAP成形原理入手,探究了ECAP成形细化65Mn钢晶粒的机理,阐述了材料微观组织演变的控制原理。研究表明:热挤压后合金发生大塑性变形,晶粒结构变化,晶粒明显细化;65Mn钢试样ECAP挤压后硬度提高到380 HV,相比于挤压前硬度305 HV提高了25%。试验结果可以为秸秆粉碎机械、土壤耕整机械以及谷物收获机械的设计和开发提供依据。

农业机械人才培养中采用双语教学方法的研究

逐步推广和实行农业机械人才中的双语教学,是培养复合型创新人才的重要举措。文章论述了农机专业双语教学的必要性和重要性,分析了农业机械化人才培养的现状和存在的问题,阐述了双语教学对我国农业机械化人才培养的意义,并结合教学实际探讨了解决问题的途径,为进一步提高农机专业双语教学的质量给出了建议。

小麦联合收获机复合除尘装置的设计

针对小麦收获机的扬尘治理,提出了采用静电除尘和喷淋除尘进行复合除尘的方法,分析了粉尘颗粒的运移规律、粉尘所处的电场和流场对粉尘运移的影响。结合SolidWorks三维绘图软件设计了机体改进部分的形状特征,分析了割台处的除尘效率,优化设计了喷淋除尘装置中水箱、泵体、喷头。通过理论分析,除尘效率能达到90%。该复合除尘装置的研制,为农业机械作业防尘装置的设计及其合理应用提供了一定的理论参考。

基于树莓派的喷雾质量检测系统设计

在大豆种植过程中,针对病虫害主要的防治手段仍为化学防治。虽然利用无人机的航空施药技术使农药利用率得到提高,但无人机的飞行参数对喷雾质量优劣有着直接的影响,需要及时检测喷雾质量以便对无人机飞行参数做出调整,达到较好的喷雾效果。田间作业工作环境往往大不相同且作业环境较为恶劣,对喷雾检测要求快速、检测过程不受周围环境影响且能保证一定精度。为解决田间喷雾质量检测过程中的时效性、稳定性等问题,设计了适用于田间喷雾质量检测系统。系统硬件部分使用以树莓派电脑为核心的控制单元与各组件相连,通过SolidWorks对各零件进行三维建模和装配,完成机体的设计。利用Python语言进行雾滴分析程序编写以求取可反映雾滴质量的参数,并针对图像处理过程中的图像畸变、雾滴粘连问题进行了相关算法。

3D打印技术在本科教学中的重要性

随着科学技术的发展,各种各样的新型科技层出不穷,3D打印技术的出现引起了大家的注意,文章在针对和分析3D打印技术原理和特点的基础上,结合本科机械教学及生活中的实际,探讨了3D打印技术在机械教学领域的应用及其重要性,3D打印技术应用于教学中对基础课程和专业课程的学习有着巨大的帮助,有助于以机械教学的顺利进行和提高学生的综合素质。

等偏距同转向空间RCCR机构的位移特性

针对等偏距同转向空间相交轴RCCR的位移特性展开了理论分析,得到了两传力杆间圆柱副A的绝对运动轨迹为椭圆,反映两回转轴夹角大小的α角应在-60°<α<90°范围内取值等若干重要结论。

基于FLUENT的菊花热风干燥流场特性仿真分析

在菊花干燥过程中,干燥机内部的流场分布特点是影响菊花干燥品质的主要因素。为进一步研究在菊花干燥过程中干燥机内部的流场分布及变化规律,针对负压式干燥机,建立了干燥机的物理模型。通过对模型进行网格划分、参数确定和求解计算,得到了菊花干燥过程中速度场、压强场、温度场在干燥机内部的分布情况,实现了对菊花干燥过程中流场分布的数值模拟。为验证模拟结果的准确性,着重将温度场的模拟结果和实测结果进行了对比分析,发现相对误差在8%以内,充分证实了模拟结果的可靠性。

等偏距反向转动空间RCCR机构的位移特性

对等偏距反向转动空间相交轴RCCR机构的位移特性进行了若干理论探讨,得到了两传力杆间圆柱副A的绝对运动轨迹为椭圆,该椭圆所在平面垂直于两回转轴间夹角的角平分线,α角的应小于60°等若干重要结论。

自动导航拖拉机田间作业路径规划与应用试验

为了实现自动导航拖拉机田间作业的全区域覆盖路径规划,提出基于全排列算法获得转弯耗时最短的路径规划方案。为此,将农田地块划分为直线作业区域和地头转弯区域,在地头转弯区域内建立了拖拉机沿弓形和鱼尾形转弯路径行驶的轨迹解析模型,计算得到地头转弯区域所需的最小宽度及转弯所消耗的时间。在直线作业区域内,根据转弯次数最少来确定直线作业路径在田间的相对方向,生成相应的直线路径簇。根据对两块典型农田地块田间作业路径规划试验,得到了直线作业路径遍历顺序的一般规律。试验表明:这两块农田的路径规划方案中转弯路径的耗时较梭形行走、离心行走及向心行走方式至少减少了51%。

小波域的冲击能量相关技术及其应用

针对传统小波尺度能量谱的不足之处,提出了一种改进型的小波域冲击能量相关技术。首先利用AR时序建模方法,去除振动信号中的周期谐波成分,然后采用连续小波变换将去除周期谐波后的信号分解到每个不同的小波尺度上,并计算不同尺度上小波系数的Teager瞬时能量。在此基础上,利用峭度和循环统计量对不同尺度上的小波Teager能量序列进行尺度筛选,确定能量序列进行尺度积分区间。最后,结合能量序列的时域相关运算,提取出冲击信号的发生周期或频率。结果表明:该方法能降低常规小波尺度能量相关法的误判率,而且在强噪声干扰下能准确地提取出弱冲击信号的发生频率,对旋转机械故障作出准确的判断。

折腰转向无人驾驶植保车控制系统设计与试验

针对黄淮海地区作物多样,行距差异大,植保机械通用化低和智能程度低的问题,设计了一种轮距和离地间隙可调的折腰转向无人驾驶植保车。该植保车可使用遥控器远程控制,切换自动模式后,可根据预定路线进行路径跟踪,实现植保车的自主行走。对植保车自主行走模式建立运动学模型,确定了利用航向跟踪实现路径跟踪策略,并通过Lyapunov函数分析了折腰转向控制的稳定性。提出了传感器的扩展卡尔曼滤波算法和驱动电机的PID控制方法。利用Matlab阶跃响应对自主行走控制系统进行仿真分析,结果表明,当Kp=1、Ti=0.05、Td=0.01时,系统响应速度和精度能够满足自主植保车导航控制的需要。以作业平台转弯半径、直线行走偏移为控制参数进行田间试验,样机转弯速度3 km/h时,最小外轮转弯半径为2 m;行走速度为6 km/h时,100 m直线行走平均偏移量为5.51 cm;植保车满载情况下的平均续航时间达到2.54 h,整机达到设计要求。

复解析最优小波解调法

针对齿轮箱故障信号的多分量多频调制特点,结合基于复解析小波变换的信号分量的包络幅值提取原理,提出了一种基于峭度和平滑指数的最优小波解调技术。首先,采用连续小波变换谱的能量熵作为时间尺度分辨率的度量指标,将其应用到Morlet分析小波的参数优化选择中;其次,对常规小波峭度计算法进行改进,结合平滑指数对最优小波变化尺度进行迭代搜索;最后,针对解调谱线繁杂密集无法分辨的问题,采用频谱细化的方法提高了复解析小波解调谱的频谱精度。应用试验结果表明,该复解析最优小波解调方法较传统的解调方法,可以更加准确有效地提出齿轮箱复杂信号中的微弱故障特征。

吊篮式移栽机关键部件的设计与仿真分析

针对吊篮式移栽机在工作时稳定性差及套种模式下适应性差等问题,将槽型轨道机构运用到传统吊篮式移栽机中,设计了一种槽型轨道式新型移栽机。为验证该新型移栽机工作原理的可行性,运用Pro/E软件进行虚拟样机设计,并在ADAMS仿真软件中进行了装配模型的运动学仿真。仿真结果表明:槽型轨道式新型移栽机满足套种模式下的秧苗移栽要求。

农业机械学虚拟仿真实验教学设计

针对农业机械化及其自动化专业教学在《农业机械学》课程实验实习教学存在的设备购置与维护投入大、受到农业生产季节性影响等突出问题,基于虚拟现实技术在农业装备中的应用进行了农业机械学虚拟仿真教学项目的设计。项目围绕黄淮海地区主要农作物生产过程中“耕、种、管、收”等机械化作业环节,构建了不同模块的网络化的农业机械的虚拟认知、虚拟拆装、虚拟操作、动态仿真等实验实践项目,能够实现虚拟仿真教学与传统实验实习教学的有机融合。为培养服务于国家乡村振兴战略的复合型高级工程技术人才提供了有力保障。

优秀教学基层组织建设与实践研究

文章介绍了河南农业大学农机教研室作为优秀的校级教学基层组织,重视制度建设及教学过程管理;为了提高教师的业务水平,校级通过整体师资培养,以及开展教研活动与观摩;通过“三位一体”完善的实践教学体系,努力培养学生的实践动手能力;坚持以产、学、研协调发展来科研促进生产,以科研服务教学,取得了较好的效果。

基于科研实验室的本科生创新实践能力培养探讨——以农机专业为例

在国家提出推进"双一流"大学建设的背景下,如何有效地培养和提高本科生的创新实践能力成为国家和高校在学生培养过程中越来越重视的问题之一.以河南农业大学农业机械化及其自动化专业的本科生为例,对加入到科研实验室的本科生进行跟踪调查与分析发现:加入到科研实验室的本科生不仅可以参与到实验室导师的科研项目中,在导师和研究生的指导下学习并开展实验室的科研工作;而且实验室鼓励本科生参加与农机或机械类相关的比赛.这些本科生经过科研工作和比赛的锻炼之后,不仅学习并掌握了开展科研工作的方法,而且培养了团队协作精神.他们通过在科研实验室平台中的锻炼,激发和增强了自身的创新实践能力,培养和提高了在科技论文、专利等方面的写作能力,同时极大地调动了学习的主动性与积极性.

永磁同步电动机无位置传感器数字控制系统的设计

为了克服机械式位置传感器的诸多弊病,以无位置传感器永磁同步电动机在变频空调中的应用为背景,设计出一款无位置传感器基于滑模观测器的PMSM数字驱动控制系统,实现了永磁同步电动机在无位置传感器的情况下磁场定向控制驱动控制系统。