茶园病虫害监控系统设计

为了实现茶园病虫害的绿色防治,设计了一种基于物联网技术的茶园病虫害智能监测系统。该系统以Arduino单片机为主处理器,搭载外围传感器作数据监测节点,用ESP8266搭建网络服务器作数据查询、预警服务单元。利用各个传感器和气象站对影响病虫害发生的环境因子进行实时采集和记录,数据处理单元对传感器数据进行分析和处理,并结合相关的气象因素对病虫害发生进行预测;预警服务单元利用网站方式向用户提供病虫害监测结果、预警信息和防治指导。该系统能够实现茶园病虫害的实时监测、动态预警和精准防治,保护茶园生态环境。

手提式多种水果套袋机

为解决人工套袋质量参差不齐、套袋过程繁琐、效率低以及现有水果套袋装置局限性较大、仅能使用单一规格的果袋对特定水果进行套袋等问题,设计了一款能适用于多种水果套袋的手提式多种水果套袋机。本文针对上述问题,对水果套袋装置进行了模块化设计、结构设计、SOLIDWORKS三维建模以及ADAMS运动学仿真分析,完成了手提式多种水果套袋机的设计,不仅能够对多种水果进行套袋,还能够对不同尺寸规格的果袋进行套袋。

糊辣椒加工装置设计

在现有对辣椒炒制和糊辣椒舂捣的研究中,存在着辣椒炒制温度及舂捣效果不佳等问题。为了解决上述问题,对炒制和舂捣集成一体的辣椒加工装置进行结构设计及仿真分析,得到了满足炒制温度和捣碎均匀的糊辣椒加工装置。本文利用电磁加热原理对干辣椒进行翻炒加热,通过内部设置温度探头实时监测温度变化,滚筒翻炒辣椒装置内部设计有4叶绞片一体化炒制干辣椒机构,设计可360°旋转滚筒翻炒辣椒装置,可保证内部辣椒均匀受热以达到表面呈现焦糊状;利用凸轮机构原理,设计糊辣椒舂捣机构模型,实现糊辣椒的舂捣目的;利用ADAMS、ANSYS、ABAQUS等软件进行仿真验证分析。仿真结果显示:电磁线圈加热能满足炒制干辣椒的温度需求;凸轮传递到筛网上的冲撞力足以达到捣碎糊辣椒的效果需求。

渐开线变齿厚直齿轮传动误差研究

基于齿轮啮合原理和变齿厚齿轮加工原理,建立平行轴渐开线变齿厚齿轮传动节圆锥模型和三维模型,并通过数字滚检试验及ADAMS仿真验证模型的正确性。为研究平行轴渐开线变齿厚直齿轮传动误差,建立齿轮动力学分析模型并引入动态传递误差,分析不同负载、转速、轴线安装误差对齿轮传动误差的影响。结果表明:随着负载增大,传动误差也随之增大,但逐渐趋于平稳;随着转速增大,传动误差近似线性增长,变化明显;轴线安装误差对传动误差影响较小,传动误差随轴线安装误差的增大整体呈“M”形变化,且都做周期性波动。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮修形设计及承载接触分析

为提高变双曲圆弧齿线(variable hyperbolic circular arc toothtrace,VHCATT)圆柱齿轮承载能力和改善其动态特性,提出齿面修形设计方法,即齿线方向的刀盘倾斜法和齿廓方向的抛物线修形刀刃法。首先,根据齿轮啮合原理和变双曲圆弧齿线圆柱齿轮修形齿面成形原理,推导修形齿面方程,利用软件MATLAB和UG实现齿面重构;其次,通过齿轮几何接触分析,计算齿面间隙,同时利用有限元法计算接触点柔度矩阵,进而建立承载接触非线性数学规划模型,获取轮齿承载啮合特性;最后,分析刀盘倾角、抛物线系数与抛物线顶点位置对修形齿面载荷分布与承载传动误差的影响。研究结果表明:取值合理的刀盘倾角和抛物线顶点位置可有效降低齿面载荷与改善系统承载传动误差特性;取值合理的抛物线系数可改善单齿和双齿啮合交替时的载荷突变情况。研究结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。

小型辣椒农药喷洒机结构设计

现有的农药喷洒装置存在不可调节喷头喷洒高度和间距、叶子背面不能有效喷洒、不适于辣椒全生长周期喷洒等问题。作者根据辣椒生长和种植特点以及农药喷洒装置功能需求,设计了一款具有助力机构、易转向、可调节喷头间距和高度、实现叶片正反两面喷洒,同时能够充分将农药喷洒至叶片的小型农药喷洒机。该装置主要由机架、助力机构、转向机构及喷洒机构四个部分组成,其中喷洒机构具备农药雾化功能,可周期性变换喷洒范围。最后建立了农药喷洒机三维模型,加工了农药喷洒机样机并进行测试,测试效果良好。

基于工作室与项目式的机械专业创新实践教学

针对创新实践能力培养无法满足高质量人才培养需求的问题,提出基于工作室与项目式的机械专业创新实践教学方法,以“工作室课堂+项目实训”的教学方法弥补现有实践教学的不足,实践表明该创新实践教学方法效果良好。截至目前,我院学生已在全国大学生机械创新设计大赛、全国大学生工程训练综合能力竞赛等学科竞赛中多次获得国家及省级奖项,立项国家级和省级大学生创新训练计划项目数十项,实用新型授权专利6项,4人获得校级优秀毕业论文等。

手扶式山地辣椒移栽机设计

针对山地辣椒种植机械化程度低问题,设计了手扶式山地辣椒移栽机。该移栽机主要由发动机、减速器、放苗机构、栽植机构、底盘升降和行距调节机构组成,其中栽植机构是一种新的回转式栽植机构,通过速度补偿,理论上可保证绝对零速投苗。根据设计数据,利用SolidWorks建立了手扶式山地辣椒移栽机三维模型,经检测移栽机机构运动设计与装配合理,符合设计要求。此设计为山区辣椒机械移栽设备开发提供了参考,有利于辣椒机械化种植技术的发展。

基于分形理论的圆弧齿轮滑动摩擦接触力学模型

考虑到圆弧齿线圆柱齿轮传动接触之间的滑动摩擦与微凸体的连续性变形,结合分形理论和Hertz接触理论建立圆弧齿线圆柱齿轮的滑动摩擦接触力学模型,通过模型数值分析与ANSYS WORKBENCH分析的最大接触应力结果对比,证明该模型所反映圆弧齿线圆柱齿轮接触应力状态的正确性。该模型中,载荷与真实接触面积之间关系不仅与分形维数和特征尺度系数有关,还与齿轮节点曲率和齿轮齿线半径有关。同时,理论计算表明,分形维数一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着分形维数的增大先增大后减小,随着特征尺度系数的增大而减小;摩擦因数对真实接触面积的影响不大。该模型的建立为圆弧齿线圆柱齿轮工作状态的研究及强度分析提供了理论依据。

圆弧齿线圆柱齿轮啮合接触冲击研究

以圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,为了获得圆弧齿线圆柱齿轮的啮合接触冲击特性。基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型,提出了圆弧齿线圆柱齿轮传动啮合接触冲击的假说,并建立齿轮啮合接触冲击模型;给出可以解决冲击碰撞问题的有限元分析方法,通过圆弧齿线圆柱齿轮齿面数学模型建立精确三维数字样机,进而建立啮合接触冲击显示动态有限元模型,研究冲击速度、冲击位置与冲击应力、冲击合力以及冲击时间的关系。研究表明冲击速度和冲击位置的变化对冲击应力、冲击合力和冲击时间均产生了一定的影响。研究结果为圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。

面向制造的弧齿线圆柱齿轮建模及动力学分析

以弧齿线圆柱齿轮为研究对象,在分析弧齿线圆柱齿轮加工工艺的基础上,利用UG/Open grip语言进行二次开发,实现了面向制造的弧齿线圆柱齿轮的参数化建模。借助ADAMS软件对不同齿线半径的弧齿线圆柱齿轮齿轮副进行动力学分析,揭示了齿线半径对弧齿线圆柱齿轮啮合力的影响规律,得到了弧齿线圆柱齿轮齿轮副平均啮合力随齿线半径的变化规律曲线。当齿线半径满足条件1.7b≤R≤2.3b时,弧齿线圆柱齿轮的平均啮合力达到最优。研究结果为弧齿线圆柱齿轮将来的设计及工程应用提供了理论依据。

水下管道智能巡检机器人

现有水下管道智能巡检机器人存在社会普及度不高、设计成本昂贵、信息处理不完善、路径规划自动程度低等问题。根据水下作业的特点及需求,设计一款成本低、自动化较高的水下管道智能巡检机器人。该机械装置主要由动力系统、报警系统、电源系统、控制系统、视觉及传感系统等组成,其中视觉控制模块对图像进行采集后,经过自动数据处理对巡检机器人进行路径规划、障碍物报警等。最后建立了水下管道智能巡检机器人的三维模型,并制造了样机进行测试,效果良好。

基于分形理论的圆弧齿轮法向接触刚度模型

刚度是影响圆弧齿线圆柱齿轮接触动力学的重要参数之一。文章基于分形理论,提出表面修正系数修正了微凸体分布函数,建立了圆弧齿线圆柱齿轮法向接触刚度的分形模型。通过MATLAB进行数值模拟分析,论证了表面修正系数构造的合理性,揭示了结合面各个参数对法向接触刚度的影响。结果表明,圆弧齿线圆柱齿轮法向接触刚度随着载荷、材料特性参数、表面接触系数的增大而增大;随着分形维数的增大先增大后减小;随着特征尺度系数的增大而减小。该模型的建立为研究圆弧齿线圆柱齿轮法向接触刚度提供了理论依据。

面向制造的圆弧齿线圆柱齿轮啮合接触冲击力研究

啮合接触冲击对圆弧齿线圆柱齿轮的传动性能有着较大的影响。文中分析了圆弧齿线圆柱齿轮的加工方法,给出了面向制造的圆弧齿线圆柱齿轮齿面方程,建立了齿轮精确三维数字模型。运用ANSYS/LS DYNA软件分析不同冲击位置(齿顶、分度圆、齿根附近发生啮合接触冲击)和冲击速度对齿轮径向、切向、轴向啮合冲击力的影响规律。结果表明:冲击速度和冲击位置对径向、切向冲击力有较大的影响,但对轴向冲击力基本无影响。研究结果为圆弧齿线圆柱齿轮将来的设计及工程应用提供了理论依据。

偏心激励下平行连杆加工的圆弧齿线圆柱齿轮啮合特性研究

以基于平行连杆加工的圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,利用UG NX10. 0建立存在偏心误差的圆弧齿线圆柱齿轮三维模型,利用Adams建立考虑偏心激励的圆弧齿线圆柱齿轮动力学模型,对传动系统主动轮存在偏心、从动轮存在偏心以及主从动轮均偏心等3种工况进行仿真,获取偏心激励下圆弧齿线圆柱齿轮的啮合特性。研究结果表明,3种工况传动系统啮合力均呈现周期性变化;最大啮合力、平均啮合力和啮合力均方根均随齿轮偏心量增加而增加,啮合过程中的冲击越大,平稳性越差。研究结果为圆弧齿线圆柱齿轮的设计和应用提供了理论基础。

圆弧齿线圆柱齿轮减速器设计及传动性能分析

为了比较圆弧齿线圆柱齿轮与传统齿轮传动性能的优劣,根据ZQA50型渐开线斜齿轮减速器结构参数,对圆弧齿线圆柱齿轮减速器进行了结构设计,并建立了ZQA50型渐开线斜齿轮减速器和圆弧齿线圆柱齿轮减速器三维模型。利用UG/Open grip,二次开发了圆弧齿线圆柱齿轮三维模型;通过圆弧齿线齿条和毛坯之间的运动,完成了齿轮的切制,进而利用有限元分析了两种减速器传动性能的优劣。研究结果表明:圆弧齿线圆柱齿轮接触区域在齿宽中截面附近,重合度大;圆弧齿线圆柱齿轮接触最大应力比传统齿轮最大应力小;传动轴上应力的大小满足强度设计要求,即圆弧齿线圆柱齿轮传动性能比传统齿轮优越。

圆弧齿线圆柱齿轮传动误差研究

为了研究圆弧齿线圆柱齿轮传动误差,提出了圆弧齿线圆柱齿轮传动的扭转振动模型,并利用3D模型建立动力学模型,分析齿宽、齿线半径、负载及转速等对传动误差的影响。研究表明,不同结构参数和工况时,传动误差在0附近周期性波动;传动误差幅值随着齿宽增大而先减小后增大;传动误差幅值随齿线半径增大呈"W"形变化,即先随齿线半径增大而先减小后增大,然后再随齿线半径增大而先减小后增大;传动误差幅值随负载和转速增大而增大。研究结果为齿轮系统的降噪、润滑、故障诊断及轮齿几何修形等提供了理论基础。

考虑偏心误差的圆弧齿线圆柱齿轮传动特性分析

基于偏心误差对圆弧齿线圆柱齿轮系统啮合性能影响的研究相对较少的现状,介绍了不同加工工艺所得圆弧齿线圆柱齿轮特点,建立轴孔中心存在几何偏心的圆弧齿线圆柱齿轮三维模型,利用商业软件Adams建立考虑偏心误差的圆弧齿线圆柱齿轮动力学仿真模型,分别研究了主动轮存在偏心和从动轮存在偏心及主、从动轮同时存在偏心时圆弧齿线圆柱齿轮系统从动轮速度波动情况。研究结果表明,3种偏心工况下,圆弧齿线圆柱齿轮系统从动轮速度波动情况均呈现周期性变化,偏心量对系统从动轮速度波动情况有一定影响。研究结果为齿轮润滑、故障诊断及齿廓修形等提供了理论基础。

基于工作室的机械设计系列课程创新教学模式探讨

机械设计系列课程是培养学生机械创新设计能力、创造性思维和工程实践能力的重要课程,但传统的教学内容、教学模式和实践教学难以对培养目标提供有力支撑。文章分析了机械设计系列课程在传统教学模式、教学内容及实践教学中存在的不足,提出了基于工作室的机械设计系列课程创新教学模式,即"常规课堂+工作室课堂""三层次-三模块-四结合""以教孵项,以教孵赛、以项促教,以赛促教、学与做交融",强化学生创新设计能力与工程实践能力的培养。实践表明,基于工作室的机械设计系列课程创新教学模式教学效果良好。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面曲率特性研究

齿轮副共轭齿面间的曲率关系是表征齿轮传动质量好坏的重要参数,对齿面诱导法曲率、接触区形状、接触特性、润滑特性、磨损和齿面压应力都有直接的影响。作者基于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程对其曲率表达式进行推导并研究了其变化规律。首先根据大刀盘加工原理,利用坐标变换得到了变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程。基于得到的齿面方程,利用微分几何和空间啮合原理对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率的数学表达式进行了推导。根据所推导的数学方程利用计算机软件得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副的齿面数据点,并对该齿轮副的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率进行了仿真分析,得到了在啮合过程中齿轮曲率的变化规律。通过仿真结果可知齿轮副的凹、凸齿面在齿线方向的主曲率变化趋势是一致的,但略有差异;在齿廓方向主曲率都在逐渐增大,但增加幅度恰好相反,并且主曲率的变化趋势与齿形的凹凸性是一致的。齿轮副的高斯曲率和平均曲率都很小,在啮合过程中变化幅度很小,没有发生突变,这就证明了该齿轮副的光滑程度很高,齿面连续。诱导法曲率在齿线方向的主值很小,基本接近于0,在齿廓方向的主值为负值,从而证明了该齿轮副在啮合过程中没有干涉现象发生。通过曲率研究证明了该齿轮传动性能很好、传动平稳,同时也为该齿轮后续的研究、开发和设计提供了一定的研究基础。