大功率拖拉机驾驶室振动仿真与试验验证

针对路面不平度引起的拖拉机振动及驾驶员驾驶疲劳等问题,以大功率拖拉机为研究对象,基于车辆动力学理论建立六自由度人-椅-路面拖拉机振动模型,仿真拖拉机动态工况下人椅系统的振动传递过程。为验证模型的准确性,在田间及沥青道路上进行实车试验,测量动态工况下拖拉机座椅及人体头部、腰部、腿部的振动加速度,并与模型仿真结果进行对比;通过加速度响应的时域和频域分析,把加权加速度均方根值作为评价指标,对驾驶员的振动舒适性进行评价分析。结果表明:建立的人椅系统模型与振动试验的结果有很高的一致性,模型具有良好的预测效果,且驾驶员测量部位因振动产生的不舒适感由低到高为头部、腿部、腰部,为拖拉机减振及座椅设计提供了参考。

无人驾驶拖拉机路径跟踪控制方法综述

为加快农业现代化的发展,农机自动化、智能化是我国农业机械的发展趋势。无人驾驶拖拉机能够提高作业精度与作业效率,减少投入成本,是近年来智能农机装备领域的重要研究对象。为此,介绍了无人驾驶拖拉机的两种主要建模方法以及5种路径跟踪控制方法。同时,对该技术发展提出了建议:应进一步深入研究曲线行驶和转弯控制方法,分析不同路面的影响,综合考虑成本与控制方法鲁棒性、适应性之间的平衡关系。

基于UG的拖拉机大灯注塑模具设计

以拖拉机大灯为例,分析了UG注塑模具建模的设计方法和工艺方案,建立了拖拉机大灯模型,并完成了拖拉机大灯注塑模具的设计。研究结果表明:经过UG模拟开模出来的塑料件没有出现气泡、变形、缺料和银线等缺陷,整体也没有发现熔合条纹,设计的拖拉机大灯注塑模具满足设计需求。

一种拖拉机核心执行机构的可靠性分析

以拖拉机转向机构为研究对象,对不确定因素下转向机构的运动精度进行分析,并利用概率学相关理论对转向机构运动误差和可靠性进行建模,同时采用一次二阶矩阵进行可靠性模型求解。结果表明:受转向机构工作过程可靠性不确定因素影响,拖拉机转向机构结构件误差最大时,其失效概率并未达到最大值。

基于数字孪生的拖拉机混流装配智能排产仿真评价

车间排产对提高车间的效率至关重要,智能排产可以极大提高加工的自动化和智能化水平。但传统生产过程中大多采用固定的工时数据进行产线作业时间估算,而拖拉机混流装配以工人作业为主,工人作业时间不固定甚至存在较大差异。为满足智能排产要求,提出通过数字孪生车间对生产计划进行仿真评价以增强与实际车间的交互与反馈。搭建与现场拖拉机装配线一致的数字孪生三维模型场景及人机交互界面,根据MES系统中的过点信息实现装配线模型实时驱动,建立了一个拓展性强、可灵活复用的数字孪生系统。分析了生产计划评价指标,提出通过生产计划管理系统与孪生装配线的交互反馈,实现对基于数字孪生装配线的生产计划仿真运行及评价。通过数字孪生装配线采集到的实际工时仿真运行生产计划,可以得到优化后的生产计划。将低产、正常和高产月份各5 d内的实际生产计划与本系统生成的计划进行对比,结果表明本系统仿真评价后得到的生产计划更优越。

大功率拖拉机多工况换挡自适应控制策略

拖拉机牵引不同农机具完成不同作业,其作业要求随着牵引机具的不同而变化。针对大功率拖拉机在不同工况下作业要求不同的问题,提出一种多工况换挡自适应控制方法。分析不同工况对拖拉机动力性经济性的要求,以滑转率、油门开度和速度为参数,根据工况要求计算兼顾动力性和经济性的理论换挡规律,采用神经网络离线训练换挡规律实现挡位智能控制;针对重载荷下随机载荷波动导致循环换挡问题,引入加速度和油门开度变化量作为参数,利用模糊逻辑判断拖拉机负载和驾驶员操作意图得到速度修正系数,对换挡速度进行修正,扩大挡位使用范围;通过对拖拉机纵向动力学分析,利用Simulink搭建大功率拖拉机数学仿真模型,并建立变速箱换挡控制系统硬件在环仿真平台验证换挡策略的有效性。仿真结果表明,在燃油经济性方面,道路运输和轻载荷作业工况燃油经济性分别下降5.78%、3.28%。在动力性方面,保证克服牵引阻力的同时,轻载荷和重载荷工况加速时间较快,速度波动减小且有效避免重载荷工况下循环换挡问题。

农用拖拉机动力系统智能化维修平台应用

通过对农用拖拉机动力系统故障识别和检修过程进行描述,基于CAN总线通讯的方式,进行拖拉机动力系统智能维修平台硬件结构搭建,并采用高性能中央处理器,实现智能维修平台的功能原理和硬件结构。应用结果表明:系统运行过程可靠,动力系统故障定位准确,能够有效提升维修人员对动力系统故障的定位和故障维修的能力。

拖拉机多路阀节流槽动态特性研究与试验

为优化部分拖拉机多路阀流量特性、减小压差等问题,设计一种具有U-半圆形节流槽结构的拖拉机多路阀,通过仿真试验研究U-半圆形节流槽拖拉机多路阀的动态特性。结果表明:U-半圆形节流槽出口流量呈现先小后大再小的特点。多路阀出口稳态流量为113 L/min,流量变化稳定无冲击,控制特性好。制定U-半圆形节流槽拖拉机多路阀试验方案,通过试验得出阀口压差随着阀芯位移的增大而减小,阀口最小压差为1.2 MPa;测得多路阀最大泄漏量为10.5 mL/min,满足泄漏指标。从而验证U-半圆形节流槽多路阀流量变化稳定,内泄漏量小。

农业拖拉机尾灯多色注塑模具设计

以农业拖拉机尾灯为研究对象,分析了尾灯的内部结构和工艺性,并针对双色模具的特殊性,分析了模具成型方案和设计流程,基于AutoCAD和CAE软件完成了尾灯双色塑件模具的设计。开模试验表明:该产品符合设计需求,整个产品结构稳定,透明度好,设计的模具结构合理、工艺流程可靠,能够满足实际的生产应用,工程应用价值较高。

基于拖拉机姿态特征的意象认知研究

目的挖掘拖拉机姿态与意象偏好的关系,进而指导拖拉机的造型设计。方法采用多元尺度分析法和聚类分析法筛选拖拉机的姿态样本;运用形态分析法分解并标定典型样本的姿态特征,通过语词聚类实验构建拖拉机姿态的意象空间;结合语义差分法和问卷调研获取用户对典型拖拉机样本的意象偏好,运用灰色关联分析法得到拖拉机姿态特征与意象的关联。结果得到拖拉机的8个典型姿态样本,获取了拖拉机姿态的四个语义维度下的五个代表性语义词对。明确了拖拉机姿态的特征框架和语义结构,归纳得到拖拉机姿态的意象认知规律。结论拖拉机的姿态特征蕴含着意象信息,研究结果可以为设计师解读用户的意象认知提供参考。

船式拖拉机直线工作参数优选研究

为提高船式拖拉机驱动性能,以单轮叶为研究对象,结合离散元法搭建了仿真模型与土槽试验平台,分析单轮叶与土壤的直线作业机理。验证仿真模型的有效性后,从单轮叶与土壤作业过程出发,对单轮叶直线作业过程受力进行了分析,发现单轮叶推进力和支撑力均随着转过角度的增加呈现先增加后降低的趋势变化。以单轮叶推进力和扭矩作为评价指标,探究单轮叶工作参数对驱动性能的影响规律,通过多因素法得到最佳的工作参数组合。研究结果表明:最优工作参数组合为入土角度11°、入土深度147mm、前进速度1.6m/s,此时轮叶推进力为172.51N、扭矩为69.82N·m,优化后的单轮叶推进力提高了40.82N,扭矩下降了34.77N·m。土槽试验表明:优化后的单轮叶损耗功率降低明显,驱动性能得到了有效提高,结果为船式拖拉机工作参数选择提供了理论依据。

基于DEM的无人驾驶拖拉机前馈稳速控制

针对农田坡度变化影响无人驾驶农机行驶速度稳定性,进而降低播种均匀性和肥药施用精度等问题,该研究设计了一种基于农田数字高程模型(digital elevation model,DEM)和前馈控制策略的拖拉机稳速控制方法。首先建立坡地干扰补偿模型,基于拖拉机实时位置从农田DEM中提取前方作业路径的坡度信息,计算拖拉机前方目标速度补偿量,实现拖拉机行驶的稳速控制。以DF1204无级变速拖拉机为试验平台,在中国农业大学烟台研究院开展3组不同目标速度的上坡、平地和下坡行驶对比试验。试验结果表明,拖拉机以目标速度4、6和8 km/h行驶时,上坡行驶的实测速度均值分别为4.03、5.94和7.85 km/h,平地行驶的实测速度均值分别为4.04、6.02和8.03 km/h,下坡行驶的实测速度均值分别为4.00、6.10和8.19 km/h,与对照组相比,在上坡、平地和下坡行驶时的速度均方根误差平均分别降低了46.63%、21.92%和37.15%,试验组上坡和下坡行驶的实测速度均值更接近目标速度。所提方法可有效提高无人驾驶拖拉机在起伏农田的稳速控制精度,有助于提高农机作业质量。

基于FBS-TRIZ的园艺拖拉机设计研究

目的关注园艺拖拉机使用过程中驾驶者的相关行为,提取园艺拖拉机驾驶者的使用需求,并将其转化为产品技术特性的设计要求,提升园艺拖拉机驾驶者的用户需求满意度。方法将FBS-TRIZ理论融合作为研究园艺拖拉机功能需求映射的方法。通过对用户行为特征的分析,结合用户访谈、问卷调研等方式获取用户需求,运用FBS模型,构建出园艺拖拉机功能需求模型,将行为作为连接功能需求与产品结构的纽带,通过分析获取解决设计问题的方法;运用TRIZ理论进行冲突问题的分析与转化,并针对设计层面产品特性的矛盾提出解决方案。结论FBS与TRIZ理论的融合应用能够将用户需求精准转化为技术特性层面的设计要求,对园艺拖拉机用户需求设计方面的不足提出了相应的解决方案,为设计师提供了将用户需求向功能结构的映射转化的指导,验证了该方法的有效性。

基于改进 PSO-BPNN 的拖拉机液压油品质监测

为实现对拖拉机液压油品质的有效监测,保障拖拉机液压系统的平稳运行,基于改进PSO-BPNN设计一种针对拖拉机液压油品质的监测方法。首先,为研究拖拉机液压油品质恶化情况,在液压油新油的基础上配制不同比例的液压油油样。随后,搭建拖拉机液压油品质监测试验装置,并依据试验装置采集与监测液压油粘度、介电常数和温度参数。然后,设计并搭建一种基于改进PSO-BPNN的拖拉机液压油品质监测模型,该模型利用正弦调整惯性权重的PSO算法优化BPNN的权值和阈值初始值,提高模型收敛效率。最后,为验证基于改进PSO-BPNN的液压油品质监测方法的可行性,与基于传统BPNN、标准PSO-BPNN的拖拉机液压油品质监测模型进行对比。结果表明,基于改进PSO-BPNN的拖拉机液压油品质监测方法具有较快的收敛速度,监测正确率达到97.78%,为优化拖拉机液压油品质监测方法提供参考。

农业无人拖拉机旋耕作业轨迹的设计与思考

人工驾驶旋耕作业误差大、效率低,无人拖拉机旋耕作业已成为当前研究的热点和重点,该文设计试验充分利用AF302北斗导航自动驾驶系统,分别采取回耕法、鱼尾法、套圈法及套鱼综合法等4种不同旋耕轨迹的田间作业设计,根据图像处理计算4种不同旋耕轨迹的作业面积、有效面积、重耕率、漏耕率及作业时间等测量参数。该项设计试验结果表明,回耕法旋耕作业漏耕率为1.57%,重耕率为4.34%,鱼尾法旋耕作业漏耕率为0.65%,重耕率为6.81%,套圈法旋耕作业漏耕率为1.3%,重耕率为6.25%,套鱼综合法旋耕作业漏耕率为0,重耕率为7.55%。4种不同旋耕方法中,其中套鱼综合法可以满足对地块的全区域覆盖作业,有利于在大面积旱田旋耕作业中推广使用。

农用拖拉机发动机负荷和燃料消耗特性研究

农用拖拉机负荷是影响其发动机工作性能的主要参数指标,直接影响拖拉机的田间工作效率及性能。相关研究表明:拖拉机发动机功率至少使用80%,且发动机转速较低时可以实现拖拉机高效运行。为此,对麦赛福格森-MF 8480的发动机在田间作物收获时的发动机负载参数进行了控制测试,构建相关数学模型反映发动机功率、发动机转速和燃料消耗特性之间的关系,并给出拖拉机运行期间不同发动机转速下的工作时间和油耗分布图,揭示了拖拉机田间运行效率及发动机各个参数运行关系。研究结果可为研究农用拖拉机发动机运行参数关系及提高田间运行效率提供理论依据及参考。

基于折叠技术的拖拉机底盘优化设计

基于折叠技术的应用现状,系统分析了折叠技术的建模与分析方法。以拖拉机底盘为例,以提高自走式拖拉机底盘灵活性和可操作性为研究目标,使用折叠式框架和前平衡旋转轴,改进机械和工具在自行式底盘中心区的机械化挂接方式,构建一种当前轴以接近90°的角度转动时拖拉机围绕其中一个后轮原地转动的动态模型,以减少拖拉机悬挂农业机具转弯的阻力矩。研究结果表明:使用前旋转轴可以解决机具和工具在中心区的自动挂接问题,提高机动性,简化自走式拖拉机底盘的转向驱动,且在拖拉机田间运行过程中可以任意改变前轮轨道的理想转弯。田间运行颤振结果表明:使用旋转桥可以解决自动连接机具的问题,并确保桥的摆动,保持田间作业稳定性与可靠性。研究结果可为提升折叠技术在农业机械装备中的进一步应用提供技术参考与方案优化。

基于动力性模糊控制拖拉机遥控换挡设计研究

为实现拖拉机遥控换挡,基于动力性模糊控制换挡设计了电控液压换挡系统,并在AMEsim中搭建仿真模型。根据发动机的调速特性,以油门开度、当前的车速和挡位为输入参数建立动力性换挡模型,并根据驾驶员意图和拖拉机状态建立二级模糊控制器对动力性换挡策略进行修正。同时,设置工况,在MatLab/Simulink中建立拖拉机传动系统模型,利用AMEsim-Simulink进行联合仿真,得到液压缸活塞杆位移曲线,对可行性进行了验证。对比传统换挡与动力性模糊控制换挡,以离合器冲击度、滑摩功等为控制目标进行仿真分析。结果表明:与传统换挡系统相比所设计的系统控制效果较优,满足拖拉机动力性适应性要求。

基于热处理工艺的拖拉机发动机铝合金组织性能研究

采用不同时长的热处理工艺,对拖拉机发动机铝合金组织性能进行了对比分析。结果表明:热处理后,铝合金性能得到了较大程度的提高,若优先考虑材料性能,则应该采用180℃×4 h的单级热处理时效;若优先考虑工艺效率和成本,则可以采用150℃×1 h+170℃×1 h的双级热处理时效。

基于UG的拖拉机齿轮传动系统仿真研究

设计了一款拖拉机复合行星齿轮的动力系统,并基于UG仿真软件,建立了齿轮参数化模型,得到了齿轮的渐开线和齿廓线,最后建立了齿轮传动系统仿真模型。齿轮传动系统可靠性实验表明:系统齿轮运动符合预期,满足设计要求,证实了系统的可靠性。