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°。

国内主要油茶垦复机械概述

随着国家加快推动油茶产业发展,油茶林机械化种植的比例逐年递增,油茶垦复机在油茶林机械化种植中起着重要的作用,但目前我国油茶垦复机械的发展相对落后。以油茶复垦机械为研究对象,根据油茶树的生长特点和习性,对国内现有的几款油茶复垦装置开展了相关研究,并结合国内相关政策及购置补贴,根据油茶林的具体情况选择最适宜当下的油茶垦复机。

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。

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。

喷播绿化技术的起源与发展

喷播绿化起始于美国高速公路建设期边坡水土保持需求,是以流体力学、土壤学、植物学等学科理论与技术为基础,能迅速大面积覆盖裸露边坡,防治水土流失,构建具有景观价值的一种机械化植被建植技术,在裸露边坡植被恢复工程中占据着越来越重要的地位。笔者结合研发和工程实践,在全面研读喷播绿化技术相关资料的基础上,从工艺流程、设备性能、资材配制等方面阐述美国、日本、中国3个国家喷播绿化技术的起源与发展。通过深入剖析比较,发现我国存在喷播技术体系尚未成熟,技术标准规范滞后,机械装备定型量产不足,资材标准化、产业化程度低等问题。要扭转粗放管理,实现绿水青山再生价值,完善喷播技术体系,加强喷播技术行业规范,补齐机械装备短板,注重环境保护与生态修复相结合。这是喷播技术发展的必由之路。

机械割胶装备切割仿形机构设计与试验

割胶是收获胶乳的重要途径,传统人力割胶技术专业性强且难度大,劳动强度高,近十年,机械采胶装备研发已成为破解产业掣肘的重要方向。为进一步提高割胶机械的割胶质量和工作平稳性,减少机械割胶伤树,按照传统人工割胶方式建立橡胶树割面的割胶轨迹方程,设计一种由导向器、割胶刀体、斜度装配体等部件组成的能够限深限厚的切割仿形机构。分析导向器、割胶刀体、斜度装配体等关键部件在割胶过程中的理论受力,并以手持式自动割胶机为试验本体,对设计的仿形切割机构开展大田割胶试验。结果表明:使用切割仿形机构割胶,更加贴合割面和割线,能够沿割胶轨迹切割出条状树皮,能够进行限深限厚仿形切割,减少伤树,切割平均负载电流稳定在1.0~1.5 A,与传统割胶模式相比,耗皮量比设置的上限值平均降低约10%,割胶深度约增加8%,验证切割仿形机构的设计,满足割胶技术要求。为天然橡胶产业机械化、智能化割胶装备关键切割部件的研发提供参考。

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。

基于北方寒地冻土的螺旋式挖坑机设计与试验

针对目前市场上缺少适宜冻土环境作业挖坑机械的问题,以适用于北方寒地的螺旋式挖坑机为研究对象,通过测量哈尔滨的冻土参数并与硬质土壤进行对比,获得工作对象土壤参数。结合移栽白桦树苗所需穴坑尺寸,对挖坑机工作部件进行参数设计。根据运动学分析确定了升运土壤的临界转速,对挖坑机的工作参数进行分析,并得到了装置所需的功率。为便于开展试验验证,运用相似理论对试验装置和作业穴坑进行了等比例缩放,试验用钻头长度为400 mm,叶片长度为200 mm,钻尖半径为100 mm,转速大于155 r/min,动力源额定功率为4 kW。试验结果表明:当刀片组合方式为平刀-锯齿刀时,可以获得最短的挖坑时间。研究结果可为北方寒地秋冬季节冻土条件下,树苗移栽时螺旋式挖坑机的设计提供参考。

基于多模光学信号的火灾监测系统设计

该文针对传统火灾监测系统适用场景单一、预警反应较慢等缺点,提出一种集成红外、紫外、可见光等多模光学信号的火灾监测技术,实现对明火、高温、烟雾等险情的快速识别。在该基础上设计一套完整的火灾监测系统,实现对火灾数据的监测、存储、报警,极大地丰富火灾监测系统的适用场景,缩短系统响应时间,提高系统的可靠性。

油茶种苗技术装备研发现状及对策研究

阐述了油茶的应用价值、产业规划、嫁接苗生长优势等,重点介绍了油茶苗木嫁接机以及油茶种苗培育过程中用到的其他通用型苗圃机械,最后对油茶种苗技术装备发展给出两点建议:加大研发力度,加强科研理论与生产实践结合度,有针对性地开发适于油茶育苗中嫁接、定植、圃间管理、移栽等各环节的专用装备,从而助力产业发展推动经济提质增效。

固溶时效处理对不同状态7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织和力学性能的影响

对于可热处理强化铝合金,焊后热处理是解决搅拌摩擦焊接头软化和提升力学性能常用的方法之一,对7075-T6与7075-O铝合金接头进行T6(固溶处理+人工时效)处理,研究T6处理对不同材料状态7075铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织与力学性能的影响。结果表明,两种接头经T6处理后焊核区均出现不同程度的异常晶粒长大(Abnormal grain growth,AGG),且T6-T6接头AGG区域占比明显高于O-T6接头;力学性能实验表明,T6处理不仅能够有效解决焊态下的接头软化问题,而且能够提升接头整体硬度,两种接头平均硬度均在180 HV以上,其硬度分布均呈直线分布;AGG能够直接影响接头拉伸性能,O-T6接头强度与塑性均明显高于T6-T6接头,强度可达575.5 MPa,伸长率为7.1%。

广东农垦茂名垦区4CJX-303B旋切式采胶机的生产应用研究

电动采胶机是机械化和智能化推动的产物。以广东农垦茂名垦区广泛种植的‘热研73397’为研究对象,通过比较4CJX-303B旋切式采胶机和传统推式割胶刀在茂名垦区3个农场中割胶试验的结果,从生产数据上反映4CJX-303B旋切式采胶机的实际应用情况。研究结果表明:在3个农场中,4CJX-303B旋切式采胶机的单株割速极显著(P<0.01)优于传统推式胶刀,总耗时比传统推式胶刀快14.23%~25.15%;鲜胶重与传统推式胶刀差异性不显著(P>0.05),干胶含量(30.55%、35.34%、38.00%)均高于传统推式胶刀(29.40%、33.71%、35.66%);割胶深度有2个农场表现显著(P<0.05)浅于传统推式胶刀,3个农场的单刀耗皮均极显著(P<0.01)低于传统推式胶刀,且4CJX-303B旋切式采胶机在实际割胶中比传统胶刀更节省劳动力。研究结果对4CJX-303B旋切式采胶机在生产中的推广具有现实意义。

一种绿化树木种植车设计

文章以绿化树木种植车为研究对象,对其结构进行了设计。绿化树木种植车包括三个主体结构,各部分相互配合,实现挖坑、储苗、植苗、压土、浇水等功能。绿化树木种植车运用了单片机控制系统,将电信号传递给电机,使各电机以不同的运行速度将运动传递给各执行机构,从而实现各部分协调运转与独立运动。该设计使用蓝牙模块连接手机,可以远程进行操纵,操作方便。研究结果表明,绿化树木种植车结构简单,功能完善,可以完成种树的所有流程,操作简单,只需在手机上点击按钮就可以进行操作。

基于Solidworks的育苗容器成型机支架结构优化设计

支架作为育苗容器成型机重要的零部件,其结构好坏直接影响安全生产。以初步设计的支架零件为研究对象,利用Solidworks对其进行静力学分析,得到其承受最大应力为150.7 MN·m^(-2),最小安全系数为2.333。为获得最优化设计,采取静力学有限元分析和设计算例迭代优化的方法自动更改参数值并优化计算。算例共获得7组参数,其中支架厚度4.5 mm、质量5.456 kg为最优设计。优化后的支架减少约16%的材料,此时其承受最大应力为156.0 MN·m^(-2),最小安全系数为2.254,各项数据满足强度要求。

林木容器育苗自动化播种装备设计与应用

针对传统林木容器育苗播种机存在各工艺环节都需要一台独立的生产设备、各生产环节间需要人工衔接、生产成本高、生产效率低等问题,在分析林木育苗容器播种装备整机功能和结构的基础上,设计和开发一套林木容器育苗播种装备。该装备自动化控制系统采用PLC为控制器,通过人机界面操作系统设计人机界面触摸屏实现集中显示和控制。整台装备集成苗盘进给、打穴、播种、覆土、压实和喷淋等作业工序,实现全工序自动化生产。播种装置采用气吸式精量播种,减少用种量(特别是珍贵树种的种子),达到节约成本、增产增效的效果。经测试,装备播种合格率达96.5%,性能可靠,操作方便,智能化程度高,满足苗木工厂化、集约化生产作业要求。

园林修剪机器人臂端刀具优化设计与稳态分析

我国园林绿化面积不断扩大,但园林修剪机设备目前处于半人工半自动化状态。为此,提出并设计了园林修剪机器人,并对园林修剪机器人末端执行机构刀具进行优化设计与稳态特性研究,最终达到设备稳定修剪的目的;阐述了园林修剪机器人末端中机构的结构、工作原理及操作方法;以多种组合刀具为研究对象,利用ANSYS有限元分析以及其Ls-Dyna有限元显式求解程序对多种组合修剪刀具进行静力学分析、模态分析及动力学仿真计算,构建出应力值与应变值、刀具齿数、刃口形状的关系模型;然后,进行齿数、刃口形状对刀具进行稳态特性优化,研究稳态性能,找出刀具最优组合。结果表明:最佳刀具组合为100齿双刃,其最大应力、最大应变值分别为5.3475×10^(6)Pa、2.6342×10^(-5)m/m,刀具共振频率为243Hz。切割动力学仿真分析表明:刀具在切割外径8mm的树枝时,刀具修剪能量变化均匀,对树枝修剪产生的切割力呈现有规律的曲线,最大切割力为498N。智能园林修剪机器人修剪试验结果表明:修剪刀具在不同的转速下进行园林修剪,呈现出良好的稳态特性,运行平稳,刀齿端磨损较少,无共振现象,达到了设计目标要求。

一种基于北斗和STM32的无人水生植物种植机器设计

该文设计了一款基于STM32和北斗导航定位技术的种植机器,该机器能对水下环境进行多数据实时监测,并利用北斗短时报通信功能将数据返回终端,算出最佳种植区域和种植点后再传输给机器,进行无人自动定位种植。

齿梳式油茶花药采集器关键部件设计与试验

【目的】针对油茶花粉人工采集难度大、耗时费工、尚未实现机械化等问题,为实现油茶花粉的机械化采收,提出一种通过采集油茶花药来收集花药裂开后释放全部花粉的研究思路,设计一种油茶花药采集装置,并对其工作过程及关键部件参数进行设计与分析。【方法】基于油茶采粉与授粉农艺性状和力学特性的分析,设计一种齿梳式油茶花药采集器,并对油茶花药与齿梳分离机构相互作用过程进行力学分析,确定影响花药采摘性能的主要因素。以花药采净率、花朵损伤率为评价指标,采用单因素试验法,确定齿梳间隙、齿梳安装角度、齿梳辊转速的取值范围;并以齿梳间隙、齿梳安装角度、齿梳辊转速为试验因素,开展三因素三水平正交试验;以花药采净率、花朵损伤率为考核指标,运用Design-expert软件对试验因素进行参数优化,获得了各因素的最优参数组合。根据优化后的工作参数,进行油茶花药采摘性能试验,以采摘一朵油茶花花药的时间作为评价指标,测定齿梳式油茶花药采集器的采集效率。【结果】各因素对花药采净率影响的主次排序是齿梳辊转速、齿梳安装角度、齿梳间隙;对花朵损伤率影响的主次排序是齿梳辊转速、齿梳安装角度、齿梳间隙。综合分析选取较优参数组合为:齿梳间隙为0.59 mm,齿梳安装角度为58°,齿梳辊转速为322.23 r/min;该花药采集器采净率为97.02%,花朵损伤率为8.33%。采摘性能试验表明,齿梳式油茶花药采集器平均采集效率约为3.88 s/朵。【结论】提出的齿梳机构采摘花药的方法可行,研制的齿梳式油茶花药采集器运行稳定,满足油茶生产农艺要求,可为油茶机械化采粉技术与装备研究提供参考。

基于语义分割和融合算法的草坪杂草定位

【目的】探究基于多算法融合的草坪杂草精准定位算法,为草坪杂草的自动识别和清除机器人的除草作业提供技术支撑与理论依据。【方法】提出了一种基于语义分割的多算法融合的草坪定位算法。首先,通过PSPNet网络分割草坪和非草坪轮廓。其次,针对分割出来的非草坪轮廓提取感兴趣的区域,去除非杂草轮廓,保留杂草轮廓。然后,利用Zhang-Suen细化算法提取杂草轮廓骨架线,并获取骨架交叉点数量和坐标位置。最后,利用融合算法依据交叉点数量选择不同的定位策略,实现杂草根部的精准定位。【结果】融合算法定位的杂草坐标与真实杂草根部中心坐标的均方根误差为83.17像素,相比平均质心法减少了14%,相比最小外接圆减少了22%。换算到实际场景之下,融合算法定位的杂草坐标与真实杂草根部中心坐标的均方根误差为12.48 mm,误差在可接受的误差范围内。融合算法提高了杂草根部中心的定位精度,降低了杂草定位的误差。【结论】基于语义分割和融合算法的草坪杂草定位方法提高了杂草根部中心的定位精度,降低了单一方法的定位误差,可以为草坪杂草自动识别和除草作业提供技术支持。