水稻田间育秧精密播种机设计与试验

为提高田间育秧播种机的播种合格率和播种稳定均匀性,设计了一种适用于南方水稻田间育秧的精密播种机。在深入分析螺旋勺轮式播种器的播种原理,以及播种器行走控制系统的基础上,采用正交试验方法,研究了螺旋勺轮的凹槽深度、螺旋升角、播种器行走速度对播种合格率和空穴率的影响规律,得出杂交稻播种合格率和空穴率影响因素的最佳参数组合：凹槽深度h为3 mm、螺旋升角α为81.73°、播种器行走速度v为0.35 m/s。试验表明,采用闭环控制系统后的播种机播种杂交稻2-6粒/格合格率由87.14%提升到93.21%,常规稻3-8粒/格的播种合格率为92.14%,播种性能满足常规稻和杂交稻精密播种育秧的技术要求。

旋耕机刀片的耐磨性研究

结合旋耕机刀片的工况条件,运用摩擦学的研究成果,揭示了旋耕刀的磨损机理,并建立了冲蚀磨损模型。经试验验证,提出了影响旋耕刀耐磨性的因素,指出低碳高合金钢作为旋耕刀材料具有比高碳钢65Mn更好的抗磨损机能。

一种变压边力拉深装置的研究

根据拉深成形过程中不同变形阶段对压边力的不同需求,提出了一种具有变压边力的压力机械装置的研究方案,通过液压和电气控制系统对装置进行精准控制,使压边力的变化符合板料拉深成形过程对压边力变化规律的要求,有效地减小制件起皱和拉裂风险,提高制件的拉深成形质量。

基于ANSYS的柔性脱粒齿弹性振动分析

为减少脱粒过程中的破损率,获得更好的脱粒效果,对柔性杆齿脱粒过程中的弹性振动进行分析。基于Timoshenko Beam理论建立柔性脱粒齿自由弯曲振动的微分方程,通过ANSYS软件对其模态进行数值计算与模拟,得到其前几阶固有频率与振型。计算柔性脱粒杆齿直径、齿长对其一阶固有频率的影响,分析柔性脱粒齿对打击力激励的响应,得到在脱粒滚筒转速及喂入速度一定的条件下,有利于脱粒的齿长和齿直径。当脱粒齿直径为75mm,直径分别为4mm、6mm、8mm时,最佳的滚筒转速分别为631r/min、561r/min及650r/min。

水田平地机刚柔耦合多体动力学建模及验证

针对将水田平地机视为纯刚体多体结构不能反映其实际动力学特性,且机械系统动力学计算机仿真结果难以有效验证手段。该文提出刚柔耦合的平地机多体动力学模型及一种基于高速相机的模型运动学参数验证方法。其特点是结构与力学分析来对物理对体系统进行动力学建模,再通过计算机软件实现仿真,及非接触式的刚体质心与其姿态角的动态确定方法。从水田平地机机械结构、工作原理与实践结果出发,将平地机作业时变形较大杆件平行连杆作为柔性体,建立其多体机械系统的刚柔部件与运动副约束,即确定其动力学模型,以调平系统动力学部分为例借助多体动力学建模软件Maple Sim对模型进行仿真,得到典型动态激励作用下的平地铲质心位置点的三维坐标与平地铲的姿态角;然后在实际激励信号作用下利用高速相机及其图像分析软件TEMA测得平地铲表面不在同一直线上的3个目标点的三维坐标,基于这些点的坐标求解平地铲质心位置与姿态角度作为测量结果,与仿真结果对比实现模型验证。验证结果表明:平地铲仿真结果与实际测量结果运动规律基本一致,平地铲质心位置误差最大误差约为10 cm。验证平地机建模方法可行性,该文提出的结构与理论分析建模-计算机仿真-基于图像分析的运动参数测量实现模型验证的机械系统设计方法对农机作业机械动力学建模与验证具有普遍适用性。

基于精确约束原理的非轴端安装计数装置研究

农业小区内进行水稻育种、良种繁殖、栽培及土壤肥料等试验时,要在规定小区单位内完成定量秧苗插植,要求的计数值不能有任何误差。插秧机作业时要对插秧量进行计数,通过传动轴与插植轴的传动比可以得出插秧行数,目前由于结构问题大多数插秧机插植轴无法进行计数装置轴端安装,计数装置固定困难,以及由于未精确约束造成漏计数。本文提出一种适用于插秧机使用的基于精准约束原理的非轴端安装计数装置,分别将传感器和单齿转盘在离合器和传动轴上进行固定,计数装置在插秧机上实现精确约束,并将计数器预设值与实际插秧行数进行对比验证。试验表明:该计数装置可以在井关等主流插秧机机型上的狭小空间内有效实现精确约束,实际值与预设值相同,计数装置在工作时不会造成漏计的情况。

基于冲蚀磨损模型的水稻脱粒装置优化

冲蚀磨损是脱粒装置失效与破坏的重要原因之一。为此,利用几种主要的冲蚀磨损模型,结合Hertz接触应力条件下水稻脱粒的力学模型,建立了水稻脱粒装置的冲蚀磨损模型。以此为基础,研究了冲击角、冲击速度、硬度、强度、组织,对水稻脱粒元件冲蚀磨损的影响。同时,对脱粒装置的结构、形状、速度、材料硬度、热处理方式进行了优化。

不同氮肥施用水平对‘农香优676’农艺性状及产量的影响

为探索水稻品种‘农香优676’高产栽培的最适氮肥施用水平,本研究采用随机区组试验,按氮、磷、钾的施用比例为N:P_2O_5:K_2O=1:0.5:0.8,基肥比例为60%、100%和40%,设置施纯氮120、150、180 kg/hm^2 3种不同施用水平,对‘农香优676’主要农艺性状和产量的影响进行了研究。试验结果表明,每公顷施纯氮150 kg时,分蘖盛期和乳熟期倒3叶的SPAD值和叶面积最大,每穗总粒数和结实率显著提高,此时‘农香优676’的产量最高。当施氮水平为150 kg/hm^2时,‘农香优676’综合性状表现最好,单位面积产量最高。因此,‘农香优676’的最适氮肥施用水平为150 kg/hm^2。

水稻植株甲烷传输能力与根系特性的相关性分析

为了探明影响水稻植株甲烷传输的关键根系特性,以推广面积较大的水稻品种为研究对象,在水培条件下研究不同品种水稻根系指标与甲烷传输能力的相关性。结果表明,与早稻甲烷传输能力呈极显著、显著正相关关系的根系指标分别是根系比表面积、根系活跃吸收面积,即早稻甲烷传输能力与水稻根系活力有显著正相关关系;与早稻甲烷传输能力呈极显著、显著负相关关系的根系指标分别是根重、最长根长。因此,根系活力较低、根重较大的早稻品种植株可能具有较弱的甲烷传输能力。

一种全站仪免置平实现的刚体六自由度测量方法

刚体六自由度是机械系统重要参数,其测量既可应用于运动学与动力学理论模型的验证,也可作为已知条件求解系统的约束反力等动力学分析。针对目前六自由度测量对仪器需求高、操作复杂的问题,提出一种基于常规测绘仪器全站仪实现的世界坐标系下刚体六自由度的测量方法,特点是通过全站仪测量分别设置在世界坐标系(World coordinate system,W系)和刚体的体坐标系(Body coordinate system,B系)一组已知控制点,即可实现刚体六自由度的测量,而且测量过程中全站仪无须置平操作。论文基于矩阵分析法分析了本全站仪免置平测量六自由度方法的原理,提出了数学模型并通过最小二乘法和奇异值分解相结合,实现模型的解算,在此基础上提出了本方法完整的应用步骤。利用SGT320E型三轴多功能转台与KTS460RM全站仪对本文方法进行了试验验证,并进行了相关误差分析。结果表明,全站仪免置平实现的刚体六自由度测量所得欧拉角精度(按Z-Y-X旋转顺序)分别为2.738°、3.424°、2.344°;刚体质心位置精度(按X-Y-Z顺序)分别为0.006 m、0.013 m、0.009 m,证明全站仪免置平测量方法理论和实践应用的可行性,可以满足多体机械系统中刚体六自由度的测量需求。