基于机器学习的空气源热泵干燥能耗回归预测

为了降低空气源热泵干燥过程能耗,研究了空气源热泵干燥能耗特性,采用多元线性回归模型(multivariate linear regression model, MLRM)和BP神经网络(back propagation neural network, BPNN)模型来预测干燥工艺能耗。在分析干燥能耗影响特征参数的基础上,提出将干燥工艺过程进行切分处理的方法以降低数据获取难度。选取烘房设定温度、烘房设定湿度、烘房初始温度、烘房初始湿度、环境平均温度、环境平均湿度、物料质量和初始含水率8个特征参数作为模型输入,能耗和物料结束含水率作为模型输出。使用MLRM模型、BPNN模型和其他机器学习模型进行能耗预测,MLRM模型对能耗拟合的决定系数为0.739,对物料结束含水率拟合的决定系数为0.931;BPNN模型使用Sigmoid函数作为激活函数时对能耗拟合的决定系数最高,为0.828,使用Identity函数作为激活函数时对物料结束含水率拟合的决定系数最高,为0.942,拟合效果优于其他机器学习模型,能够满足实际生产需求。以复水豌豆为干燥对象设计加载物料65 kg、持续时间4 h的完整变温变湿干燥工艺进行验证试验,结果表明:试验总能耗为15.066 kW·h,MLRM模型和BPNN模型的预测总能耗分别为14.476 kW·h、15.183 kW·h,预测精度分别为96.08%、99.23%;试验结束含水率为8.541%,MLRM模型和BPNN模型的预测结束含水率分别为9.560%、8.889%,预测精度分别为88.07%、95.93%。该研究提出了一种使用MLRM模型和BPNN模型对空气源热泵干燥能耗进行分段精准预测的有效手段,对于优化干燥工艺和降低干燥能耗具有实际意义。

旋转剪切式青花椒采摘装置设计与试验

针对基于“下桩”采摘方法的青花椒采摘设备存在喂入困难、易堵塞而造成采摘效率低的问题,该研究设计了一种旋转剪切式青花椒采摘装置。首先基于花椒枝物理、力学特性确定旋转剪切式青花椒采摘过程包括花椒枝旋转驱动、花椒枝导向喂入和剪切采摘,剪切采摘功能由往复式切割器实现。并设计双动刀往复式切割器及其传动机构,确定了剪切采摘装置的结构和运动参数。进一步地,运用ANSYS/LS-DYNA构建花椒枝剪切仿真模型,确定最优齿形参数为:刀齿切割角20°,刀齿刃角50°,刀齿厚度2.5 mm,该条件下峰值切割力为3.739 N。最后通过单因素试验确定了花椒枝喂入角度、花椒枝喂入速度、花椒枝旋转速度的取值范围分别为40°~60°、20~40 mm/s、20~40 r/min;并采用BoxBehnken设计法制定三因素二次回归正交组合试验方案,运用Design-Expert 12对试验结果进行方差分析和响应面分析,得到旋转剪切式青花椒采摘装置的最优工作参数为:花椒枝喂入角度55°,花椒枝喂入速度33.21 mm/s,花椒枝旋转速度30 r/min;通过试验验证得出在最优工作参数下,单人单枝喂入时青花椒平均采摘效率为10.95 kg/h,平均采净率为95.57%,平均伤果率为12.87%。研究结果可为青花椒采摘机的研发提供技术参考。

薄层热风干燥过程含水率在线测量装置研制与试验

针对薄层热风干燥过程自动称量精度受温度波动、气流扰动及机械振动等因素影响的问题,该研究研制了薄层热风干燥装置及其控制系统,以实现干燥过程物料质量及含水率的自动获取、及时查看和数据存储。系统改进了传统称量结构,采用悬吊称量的方式,将称量传感器置于干燥装置外,与干燥环境相隔离以提高称量传感器使用寿命;采用变频器输出频率表征风速的方式,有效避免了热式风速传感器在变温环境中的测量误差;通过称量传感器温度-质量的归一化偏差校正方法及“停风-稳定-称量-恢复”准静态的自动称量流程,开展了温度波动、气流扰动误差特性及装置验证试验,保证了干燥过程中物料含水率的准确获取。试验表明:恒载标定时,采用温度-质量归一化偏差校正方法校正后的质量与恒载质量最大偏差值为0.368 g,与实测质量相比,平均绝对百分比误差降低了84.4%,测量不确定度降低了72.2%;采用停风检测方案后,实测质量与恒载质量的最大偏差值由37.1 g降至0.31 g;物料加载时,在干燥温度35、45及55℃条件下,以手动称量方式下获取的质量及含水率为标准值,自动称量方式下的质量绝对误差分别为0.337、0.415和0.472 g,含水率解析最大偏差分别为0.141%、0.304%和0.252%,均方根误差小于0.0065 g。系统称量量程为0~2000 g,干燥参数控制范围为进风风速0~5 m/s,干燥温度30~80℃,相对湿度10%~80%,含水率解析偏差不超过0.5%。该装置满足干燥过程中物料质量及含水率在线检测需要,能为农业物料干燥进程判断及产品质量保证提供自动化监控平台。

自动反拉式换位夹持苎麻剥麻机设计与参数优化

针对目前普遍使用且依靠人力喂入及反拉的苎麻剥麻机劳动强度大、安全性差、剥麻质量不稳定等问题,该研究以“川苎11号”苎麻为研究对象,设计了一种自动反拉式换位夹持苎麻剥麻机。首先对苎麻茎秆物理尺寸和力学性能参数进行测量,确定采用双夹持机构与同步带夹持输送、电机驱动夹持机构翻转换位、双滚筒反向剥麻的技术方案。进而对剥麻装置、夹持机构等主要部件进行结构设计和理论分析,确定苎麻剥麻机结构和剥麻滚筒转速、反拉速度、喂入角度等工作参数。然后分析苎麻茎秆剥打过程并建立仿真模型,运用ANSYS/LS-DYNA模块对剥麻过程进行单因素仿真试验,分析了木质部去除量、韧皮部损失量等,仿真结果表明,剥麻滚筒转速、反拉速度、喂入角度分别在350~650 r/min、0.2~0.4 m/s、5°~15°范围内时的剥麻效果较好。根据Box-Behnken试验设计方法,开展三因素三水平正交试验,通过方差分析和响应面分析,得出反拉式换位夹持苎麻剥麻机的最优工作参数为:剥麻滚筒转速451.047 r/min,反拉速度0.319 m/s,喂入角度10.728°;样机试验表明最优工作参数下的平均鲜茎出麻率为5.03%,平均原麻含杂率为1.14%,满足苎麻剥麻机技术标准。该换位夹持装置能够实现苎麻夹持喂入与自动反拉,简化剥麻机结构,提高剥麻机作业性能和剥麻质量,研究结果可为轻简型苎麻自动剥麻机的研发提供技术参考。

摩托车平顺性行驶试验方法和评价标准研究

参考多个关于汽车和振动的国家标准并结合摩托车自身的特点,制定了摩托车平顺性随机输入行驶试验的试验方案、数据处理方法和评价标准.将摩托车平顺性客观评价法在ZG250S型摩托车应用,得到的结论与主观评价结论相一致.

摩托车发动机弹性悬置减振研究

发动机弹性悬置可以减小发动机激振引起的摩托车振动,设计弹性悬置的主要工作是根据发动机质量、转动惯量和弹性元件刚度来计算弹性悬置发动机系统的自然频率,并修改弹性元件结构、材料以尽可能满足2倍最高弹性悬置发动机系统自然频率小于发动机最低工作激振频率这一条件。试验结果表明,发动机弹性悬置具有很好的减振效果。

摩托车发动机惯性力和力矩的计算研究

发动机的活塞-连杆-曲柄机构的惯性力和惯性力矩是摩托车振动的主要振源之一,准确计算其惯性力和惯性力矩对整车性能分析具有重要的意义.将活塞-连杆-曲柄机构简化为三质点模型,根据质系动量定理,推导得出了机构的惯性力和惯性力矩计算公式,并对某200CC摩托车发动机的惯性力和惯性力矩进行了计算.

高性能永磁汽油发电机的研制

高效永磁发电机是小型汽油发电机组的发展方向,对内磁式、外磁式两种永磁发电机的结构、特点进行分析,研制出了结构简洁、高效率外磁式永磁发电机。研制出的高性能的逆变器使整个发电系统能量转化效率达到了86.6%,波形畸变率小于3%。

摩托车概念设计动态仿真研究

在传统的摩托车概念设计过程中,设计人员无法把握产品的性能。该论文论述了革新摩托车的开发流程,在概念设计中使用动态仿真技术,实现在概念设计阶段预测新设计摩托车的性能和对设计参数进行优化。基于ADAMS的摩托车参数化概念建模系统可以快速、方便地建立整车、零部件的模型,多次快速地对新产品进行性能仿真、优化,以选择最满意和最具有创新性的概念设计。

摩托车车架建模及其验证研究

车架是摩托车的主要结构件,快速建立可信的车架分析模型可以有效提高设计效率和质量。本文提出了一种基于构架模型的车架特征化、参数化建模方法,可以实现快速建立车架的分析模型。提出用车架分析模态辅助模态试验规划,并用试验结果验证分析模型,实现CAE与CAT协同。

拖拉机液压底盘液控比例流量阀设计与试验

为提高液压驱动拖拉机行驶时的调速稳定性和低速行驶时的平顺性,设计了一种液控比例流量阀。该阀设计有压力补偿功能,以消除压力波动对流量的影响,提高了流量控制精度。通过传统计算和仿真验证的方法对该阀进行结构参数设计。基于阀口迁移理论设计了阀芯节流槽,以增大调速区间。仿真结果表明:该阀控制流量范围为0~5.67×10-3m3/s,流量变化平稳,流量调速控制压力区占总控制压力区间的68.4%;压力补偿阀控制补偿压力在0.3~0.7 MPa的范围内,可使比例换向阀流量稳定。试验结果表明:拖拉机空载、发动机怠速工况时,流量调速控制压力区占总控制压力区间的45%;拖拉机空载、发动机高速工况时,流量调速控制压力区占总控制压力区间的62%;拖拉机重载、发动机怠速工况时,流量调速控制压力区占总控制压力区间的49.5%;拖拉机重载、发动机高速工况时,流量调速控制压力区占总控制压力区间的48.5%;当控制压力为0.78 MPa时,液控比例阀流量稳定在8.33×10-5m3/s;当控制压力为0.84 MPa时,液控比例阀流量稳定在2.5×10-4m3/s。

玉米根茬收集装置的模态分析及试验研究

基于TRIZ创新理论研究了一种具有捡拾、输送、脱土和收集多功能的玉米根茬收集装置,通过分析与研究,建立了玉米根茬收集装置的三维实体模型,采用有限单元法进行模态分析,计算得出了玉米根茬收集装置前20阶固有频率和主要振动特征,并对玉米根茬收集装置进行了模态试验研究,采用频域和时域相结合的模态参数识别方法获得了装置的固有频率,应用计算模态与试验模态相结合的方法分析玉米根茬收集装置的振动特性,为进一步研究其动力学性能与结构优化设计提供了一定的依据.

基于ADAMS的摩托车参数化虚拟样机建模技术

以摩托车为研究对象,ADAMS/V iew系统为工具,利用ADAMS/V iew的二次开发技术,根据仿真模型的要求,开发了摩托车的参数化设计系统;解决了摩托车这类空间结构复杂的产品在ADAMS/V iew中的建模问题以及从其它CAD造型软件中导入模型存在信息丢失、模型规模偏大、后续仿真困难等缺点.利用该系统可以按照用户的需求,根据摩托车的基本尺寸,方便地生成摩托车在ADAMS/V iew中的仿真模型,用于后续仿真;缩短摩托车的开发周期,降低开发成本,而且可以进行摩托车的系列化设计.

基于离散单元法的荞麦播种机排种器设计与试验

为优化荞麦播种机外槽轮式排种器的最佳排种性能参数,满足3种典型荞麦种子的农艺要求,降低田间试验强度,采用球颗粒聚合法建立3种典型荞麦种子的EDEM仿真分析模型,通过试验测量计算3种荞麦种子在不同接触形式下的刚度系数和阻尼系数,基于离散单元法对荞麦播种机排种器进行数值模拟.采用L_4(2~3)正交试验法进行排种器工作过程模拟,研究不同转速、凹槽半径和槽数对排种器排量的影响.仿真试验结果表明:凹槽半径为3×10^(-3) m,槽数为20,槽轮转速为58.58 r/min时,排种器能够满足3种荞麦种子的最大播量要求.台架试验结果表明:台架试验与仿真试验的排量相对误差2.93%～9.90%;荞麦排种器的排量随槽轮转速的增加而增加,总体线性度相关系数R^2>0.98.

基于有限元的摩托车振动分析与控制

振动是影响汽车、摩托车等车辆乘坐舒适性和可靠性的重要因素,运用有限元分析和实验模态分析方法对车辆的 振动进行分析,可以将振动问题在设计阶段解决,以缩短产品开发周期,节约开发成本。以摩托车为对象,建立了摩托车 的有限元模型,对模型进行理论模态分析和谐响应分析,并用实验分析对比验证理论模型,通过分析找到摩托车振动的 原因和控制振动的有效方法。

微耕机土壤耕作部件田间测试平台的研制

针对室内土槽试验难以真实模拟田间试验的工作状况,在SR1Z–135型多功能微耕机的基础上,研制了微耕机土壤耕作部件田间测试平台。该平台由传动系统、测试系统、试验系统和行走系统组成,可在田间实际工况下对旋耕刀、深耕刀、防缠刀和起垄器进行性能测试,并实时显示和处理这些待测部件的转速、转矩及功率信息。田间验证试验结果表明:微耕机旋耕刀组平均转速为47 r/min时,平均转矩为226 N·m,平均功率为1.114 kW;微耕机旋耕刀组平均转速为100 r/min时,平均转矩为238 N·m,平均功率为2.568 kW,与室内土槽试验获得的旋耕刀组的基础数据基本一致。测试平台运转顺畅,行驶平稳,耕深稳定。

重庆市农业装备产业技术路线图研究

运用产业技术路线图的基本原理和方法,以种植业为例,对重庆市农业装备产业的市场需求、产业目标、技术壁垒和研发需求进行分析,在此基础上绘制重庆市农业装备产业综合技术路线图(种植业部分).最后,根据绘制的路线图提出发展建议:整合资源、搭建平台,提升技术创新能力;建设农机产业园,推动农业装备产业集群式发展;加大金融财税支持力度;加强农机化基础设施建设;大力发展农机社会化服务.

摩托车发动机的振动分析与控制

应用弹性减振器来控制由摩托车发动机引起的振动,结构简单、成本低。通过对摩托车发动机的振动进行分析,运用弹性悬挂理论知识推导出弹性减振器的设计理论,提出相应的设计规范。研究成果应用于实践,解决了某200型摩托车的振动问题,证明了研究成果的正确性。

双泵合流系统电-液联控合流阀设计与试验

设计了一种电-液联控合流阀,电磁阀和换向阀内反馈压力联合控制合流阀的开启和关闭,能够实现油液的双向流动,使流量调速区间更大,执行机构动作更为迅速。基于传统方法确定阀结构参数,设计U型过渡节流槽,在Matlab中建立通流面积模型并进行计算。建立电-液联控合流阀AMESim模型并进行性能仿真,仿真结果表明,该阀控制流量范围为0~5.83×10^(-3)m^3/s,流量变化平稳;在8~11.5 mm阀芯位移区间内,合流阀压力损失随阀口开度增加而降低,当阀芯位移为11.5 mm时,合流阀压力损失为0.18 MPa。起重机卷扬系统试验结果表明,该阀最大流量达6×10^(-3)m^3/s,最大流量下压力损失为0.27 MPa;单泵供油模式下卷扬起升工况,卷筒最低稳定微动速度为1.9 r/min,启动冲击为2.1 MPa,停止冲击为2.2 MPa,启动响应延时0.7 s,停止响应延时0.8 s;卷扬下落工况,卷筒最低稳定微动速度为2.17 r/min,启动冲击为5.2 MPa,停止冲击为1.9 MPa,启动响应延时1.1 s,停止响应延时0.75 s。安装有该阀的双泵合流系统供油时,卷扬起升工况,卷筒最低稳定微动速度为2.17 r/min,启动冲击为2.5 MPa,停止冲击为0 MPa,启动响应延时0.65 s,停止响应延时0.28 s;卷扬下落工况,卷筒最低稳定微动速度为1.57 r/min,启动冲击为2.7 MPa,停止冲击为1.6 MPa,启动响应延时0.57 s,停止响应延时0.31 s。

小型纯电动田间转运车设计

针对传统丘陵山地运输机械存在的高能耗和污染等问题,通过可扩展式车厢设计,驱动电机、动力电池计算选型以及传动比计算等,设计了一种小型纯电动田间转运车。在Cruise软件中建立整机模型并进行性能仿真,最后进行实车试验。仿真和实车试验测试结果表明:该转运车各项性能指标符合设计预期及相关国家标准要求,能耗低、操作轻便、适应性强、成本低,能够满足丘陵山区复杂地形的田间转运及道路运输等多种使用要求。