基于多柔体动力学的葡萄挑藤机构参数优化与试验

作     者：沈聪聪 马帅 谭好超 马俊龙 周慧能 徐丽明 SHEN Congcong;MA Shuai;TAN Haochao;MA Junlong;ZHOU Huineng;XU Liming

作者机构：中国农业大学工学院北京100083 

基　　金：财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系资助项目(CARS-29) 新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(2022B02034-1) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2024年第40卷第16期

页      码：24-33页

摘      要：针对目前中国北方露地葡萄栽培区缺乏春季葡萄藤上架作业机械的问题,该研究提出了曲柄摇杆式挑藤机构,该机构采用曲柄摇杆结构带动推藤杆和挑藤杆运动,推藤杆用于聚拢葡萄藤,挑藤杆按照既定轨迹进行挑藤。采用Matlab软件对挑藤杆的挑藤轨迹进行了参数优化,得到较优的挑藤轨迹。通过物理试验和计算确定了挑藤机构的弹簧预紧力、弹性系数等结构参数,分析了挑藤过程。其次,基于多柔体动力学(multi-flexible-body dynamics, MFBD)仿真技术建立了葡萄藤的柔性体模型与挑藤作业模型,以前进速度、弹簧预紧力和曲柄转速为试验因素,以平均挑藤角度和角度变异系数为评价指标,设计Box-Behnken仿真试验并进行回归分析。依据多目标优化原则,得到最佳参数组合;进一步基于土槽试验,验证曲柄摇杆式挑藤机构优化结果的准确性。仿真优化结果表明,当前进速度为0.2 m/s,弹簧预紧力为128 N,曲柄转速为67 r/min时,其平均挑藤角度最大、角度变异系数最小,分别为40.6°和6.0%。土槽试验的挑藤机构平均挑藤角度为43.2°,与仿真挑藤角度相对误差为6.4%,角度变异系数为14.8%。土槽试验结果表明仿真优化结果可靠,挑藤角度准确且挑藤均匀性较好,满足葡萄藤上架的角度要求。该研究可为后续葡萄藤挑藤绑藤一体机的研制提供参考。

主 题 词：农业机械 葡萄藤 仿真 葡萄挑藤机构 曲柄摇杆结构 RecurDyn 

学科分类：0828[工学-建筑类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.202401072

馆 藏 号：203140811...