植物茎秆柔性夹持装置刚柔耦合仿真与试验

针对现有植物茎秆夹持装置存在夹伤茎秆、夹持行程及夹持力不可调等问题,设计一种植物茎秆柔性夹持装置,夹持手内置弹簧可实现植物茎秆柔性夹持,能进行夹持力与夹持行程双调节,更好适应植物茎秆在力学试验、嫁接、茎秆切割试验等领域夹持需求。基于所建立夹持装置刚柔耦合仿真模型,进行夹持力、夹持行程、弹簧刚度等多因素动力学对比仿真与试验分析,以弹簧刚度为设计变量进行灵敏度及稳定性分析,研究不同弹簧刚度对柔性夹持装置夹持性能的影响。仿真与试验结果表明:装置最大夹持直径为68.8 mm,基于所构建夹持装置精准夹持力模型,可平稳调控夹持行程、速度及夹持力;随着弹簧刚度的增加,夹持力逐渐变大,夹持稳定性增加,综合比较发现当弹簧刚度为10 N/mm时,可满足装置施加400 N切割力时植物茎秆稳定夹持需求,柔性夹持力波动较小,能有效避免损伤植物茎秆。

变刚度柔性夹持装置的研究进展

变刚度柔性夹持装置既保留了软体驱动器的柔顺特性,又有效提高了夹持装置的夹持力。根据结构及驱动方式的不同,变刚度柔性夹持装置主要可分为包含内骨骼或外骨骼结构、基于干扰(阻塞)效应、内嵌低熔点合金或聚合物等3个种类。包含内骨骼或外骨骼结构的夹持装置无法实现刚度的灵活调节;基于干扰效应的夹持装置的两种典型结构中,层干扰比颗粒干扰的刚度调节范围更大,但其结构更复杂,导致制造困难;而内嵌低熔点合金或聚合物的夹持装置,其最大缺陷为响应时间过长,且对设备和驱动器的绝缘以及耐热性能的要求较高。通过分析和总结目前变刚度夹持装置的研究现状,指出目前在该研究领域被忽视的关键问题主要包含3个方面:1)缺少变刚度机理方面的深层次研究;2)缺少变刚度柔性夹持装置可靠性和寿命的研究;3)缺少变刚度柔性夹持装置的应用研究。

基于柔性夹持的青菜头收获机设计与试验

为解决西南丘陵山地青菜头机械化收获问题,结合青菜头生物特性和农艺要求,设计了一种具有柔性夹持功能的小型青菜头收获机。阐述了整机结构与工作原理,并对样机关键部件进行了结构设计和理论分析,柔性夹持装置初始间隙为60 mm,最大允许通过青菜头直径为150 mm,分析得到夹持输送带速度为0.37 m/s、所需最大夹持力为38.04 N;对割台架的仿地形能力和结构动力特性进行了分析,可得该结构允许地形起伏度为50 mm,在安装割刀位置振幅最大,前5阶固有频率为115.63~783.60 Hz,远大于发动机和地形产生的激励频率,因此不会发生共振现象。田间试验结果表明,切割及夹持输送机构运行平稳、振动小、切割有力、夹持力度适中;切割成功率为89.5%,青菜头损伤率为10.8%,实际工作效率为0.035 hm^2/h,各项性能指标基本满足设计和农艺技术要求。

高温动态应变测量技术研究

针对高温环境下的力学性能测试工况,开发了一种高温动态引伸计,用于最高1800℃条件下的材料拉伸、压缩和过零点疲劳测试领域,包括多自由度支架、柔性夹持装置、引伸计、多级过滤风冷装置等,具有结构精巧、操作便捷的特点,能够保证引伸计在高温条件下的正常使用,并有较高的动态测量精度。