面向智慧农业与智能制造的增材制造教学改革探索

智能农机装备是智慧农业的核心载体之一,而智能农机装备制造是智能制造重要一环。增材制造作为新兴的制造技术,已在航空航天、医疗、汽车等领域展现出巨大的应用潜力。为适应“智慧农业与智能制造”人才需求,培养具备创新能力和实践技能的工程技术人才,高校需对现有的教学体系进行改革。本文通过分析当前教学现状和存在的问题,旨在探索工程训练课程下增材制造实验项目教学改革的有效路径及其人才培养模式,也为其他先进制造实践类课程提供借鉴。

翼型深松铲铲间距对土壤扰动的仿真与试验

土壤扰动是深松作业的重要性能指标,翼型深松铲铲间距对土壤扰动特性有重要影响,是深松机设计的关键结构参数之一.本文采用离散元法(DEM)建立了土壤深松03试验模型,研究了翼型深松铲5种不同铲间距(350,400,450,500,550 mm)在恒定工作速度(0.83 m/s)和恒定工作深度(300 mm)下对土壤扰动特性的影响.仿真与试验表明,铲间距越大,土壤膨松度越小,而土壤扰动系数先减小后增大;两翼铲间未扰动土壤高度、横向扰动宽度随翼铲铲间距的增加而变大,铲间距的大小对土壤深松效果将产生重大影响,而且离散元法能够较准确地模拟土壤深松过程中的扰动行为;离散单元法仿真试验与室外田间试验获得的土壤扰动轮廓大致吻合,不同翼铲铲间距深松作业下土壤膨松度、扰动系数的EDEM仿真值和田间试验值平均误差分别是11.2%和13.5%.

面向农业机械的惯性摆式俘能器特性研究与试验验证

俘能器可以俘获农业机械振动产生的能量并供电传感器。该研究设计并制作了一种惯性摆式振动俘能器,以配重块质量、惯性摆半径、不同激励振幅为控制变量,以俘能器输出峰值电压为优化目标,研究了俘能器的能量俘获特性。试验结果表明:俘能器能量收集能力与正弦激励幅值和惯性摆半径正相关;当俘能器惯性摆半径R较小的情况下(R=30 mm),俘能器能量俘获能力与其配重块质量正相关;当俘能器惯性摆半径R较大的情况下(R=60 mm),俘能器能量俘获能力与其配重块质量无明显相关关系。惯性摆半径为30mm,且安装配重块(40g)的俘能器在实测农业机械振动谱激励下可产生4.2 V的峰值电压输出,验证了其能够为储能设备供电(>1 V)的可行性。整流后的俘能器能够带动传感器负载(驱动电压为1.5 V的温湿度计)正常工作,显示了其实用性。俘能器在牧草收割机不同安装位置下的性能试验表明其安装环境适应性好,可以安装在农业机械典型振动部位,如工作部件、底盘、悬架、驾驶室和储货仓。为了得到更优的能量俘获性能,应优先考虑安装在振动较强的部位。该研究可促进农业机械传感器和执行器的无源化进程,符合未来智能农机的发展需求。