摘要：随着碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic, CFRP)及其制造工艺的发展,可设计性较强的CFRP产品用来替代金属结构以实现轻量化设计,受到更多设计者的关注.以CFRP回转壳体为研究对象,基于ABAQUS建立CFRP回转壳体有限元分析模型,探讨缠绕角度对结构力学性能的影响,并设计了两种纤维缠绕方案.通过拉伸性能分析、压缩性能分析以及加速度过载性能分析对设计结构进行强度校核,最终确定以[90°/(90°/±20°/±45°)2/90°/±20°/90°/±45°/90°]s为成型方案.采用干法缠绕工艺对该方案的CFRP回转壳体进行制作,通过试验法进行对比验证.结果表明:纤维缠绕角度为0时,CFRP回转壳体抗压性能最优;抗拉强度/模量偏差率为24.23%/18.71%,抗压强度/模量偏差率为9.56%/18.62%,过载强度模量偏差率为3.22%/2.72%,验证了有限元模型具备一定的准确性;根据安全系数计算可知,该纤维缠绕设计方案能够达到技术性能指标要求.

摘要：碳纤维复合材料(CFRP)具有高刚度、高强度等优势,是进行轻量化结构设计的先进新型材料。铺层优化设计是CFRP制件结构设计的重要内容之一。基于ABAQUS对CFRP耐压支撑管铺层结构进行优化。确立以[(90°/±20°)_(5)/90°/(±20°)_(9)/90°/(±20°/90°)_(5)]为最终铺层方案。采用干法缠绕成型工艺制备CFRP耐压支撑管,以有限元法和试验法对方案进行验证。结果表明:模拟分析CFRP耐压支撑管的抗压强度为817.4 MPa,抗压模量为167.7 GPa,对应的强度安全系数为1.84,模量安全系数为1.86。CFRP耐压支撑管的平均抗压强度为683.85 MPa,平均抗压模量为137.9 GPa,对应的强度安全系数为1.54,模量安全系数为1.53,均能够满足技术性能指标要求。

摘要：针对大豆垄三栽培模式下播种机施肥开沟器土壤扰动影响种-肥、种-种的空间配置关系问题,设计了一种双锥环型种床整理装置。通过理论分析确定在典型东北黑壤土、含水率20%和仿形机构下拉弹簧刚度4.48 N/mm条件下,双锥环型种床整理装置关键结构参数取值范围;应用三因素三水平正交试验方法,以作业速度、收土整形环母线长度和仿形下拉弹簧预伸长量为试验因素,选择种床平整度、垄顶5 cm深度土壤坚实度变异系数、播种深度变异系数、种子横向偏移离散度和种肥间距合格率为评价指标,实施关键结构和运用参数组合优化试验及田间对比试验,结果表明:当作业速度小于等于14.4 km/h、弹簧预伸长量为90 mm、收土整形环母线长度为42 mm时,增设该种床整理装置的播种单体可以实现种床平整度达6.22 mm、垄顶5 cm深度土壤坚实度变异系数达17.39%、播种深度变异系数达13.74%、种子横向偏移离散度7.65%、种肥间距合格率达87.86%,较未设置种床整理装置播种单体的播种深度一致性和种肥间距合格率分别提高19.71%和24.26%,种子横向偏移离散度降低44.02%。研究结果为大豆垄三栽培配套高速精量播种机的研究提供了参考。

摘要：针对育种单株大豆脱粒过程中的大豆籽粒混杂和机械损伤等问题,设计了一种柔性差速带式单株大豆脱粒机的脱粒装置。为寻求脱粒装置的结构与工作参数对其性能的影响规律和最优参数组合,采用4因素5水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,以脱粒间隙、上下带速度差、下带速度和脱粒行程为影响因素,以大豆籽粒的未脱净率、夹带损失率、破碎率和平均生产率为评价指标,对其进行优化试验研究。结果表明:对于籽粒含水率16%~18%的收获期大豆种子,当脱粒间隙7.55~13.00 mm、上下带速度差0.59~0.70 m/s、下带速度0.84 m/s、脱粒行程660 mm时,脱粒装置的未脱净率低于1.2%、夹带损失率低于0.9%、破碎率低于0.8%、平均生产率高于35 kg/h。

摘要：为简化播种单体结构,适应大豆窄行密植农艺对播种机的要求,设计了一种大豆集排带式排种器。阐述了该排种器的基本结构和工作原理,并通过理论分析确定了关键部件结构参数。应用三因素五水平二次正交旋转中心组合试验方法进行了参数优化试验,建立了以气压、作业速度、清种振动频率为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标的数学模型,分析了各因素对合格指数、重播指数、漏播指数的影响规律。确定最佳参数组合为:气压4.4kPa、作业速度10.5km/h、清种振动频率44.6Hz,此时排种器性能指标为:合格指数90.65%、重播指数1.97%、漏播指数7.38%。表明该排种器满足播种机的技术要求。

摘要：为了简化播种单体结构,提高播种质量,适应大豆窄行密植农艺对播种机的要求,设计了一种集排式大豆精量排种器。阐述了该排种器滑落吸种、碰撞清种工作方式,通过对充种区域的种子进行受力分析,确定了种子吸附时排种器所需气压范围;分析下落种子相对滚筒的速度及其通过吸孔的次数;对多自由度密封结构进行了受力分析,确定了气室铰接的结构参数;应用高速摄像技术,选取合格指数A、重播指数D、漏播指数M为试验指标,气压、作业速度为试验因素进行了双因素重复试验。试验结果表明:当气压为3、4 k Pa,作业速度为4~12 km/h时,合格指数随作业速度增大呈下降趋势;当气压为5、6、7 k Pa,作业速度为4~12 km/h时,合格指数随作业速度增大呈先上升后下降趋势;漏播指数随气压增大呈下降趋势,且随作业速度增大呈上升趋势;当气压为5 k Pa,作业速度为4~12 km/h时,合格指数大于95%,漏播指数小于2%,该排种器能够满足播种要求。

摘要：为了解决机械式排种器种子充填力小、充填极限速度低的问题,该文提出了一种新的摩擦式精密排种器的结构,并研究了种子在充种空间内的受力、运动机理,该结构依靠摩擦式排种盘对种子的摩擦力驱使种子流动,增大种子充填力,改善充种效果。样机台架试验表明,在粒距为10 cm,种床带速为10.1 km/h时,排种盘型孔的极限线速度达到0.66 m/s,此时合格指数>95%,重播指数<5%,漏播指数<5%,该排种器能够满足高速精播要求。

摘要：针对2BMFJ系列原茬地免耕覆秸播种机播后镇压效果和播种深度一致性不理想的问题,设计了双自由度多铰接仿形免耕精量播种单体,应用保守系拉格朗日方程建立了种沟深度数学模型,初步确定了影响种沟深度的关键结构与工作参数。采用四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验方法,选取弹簧初始增量、初始牵引角、弹簧刚度、机具作业速度为影响因素,开沟深度合格率、土壤坚实度合格率和开沟深度变异系数为性能评价指标,得到影响开沟深度合格率各因素由大到小顺序为:弹簧刚度、机具作业速度、弹簧初始增量、初始牵引角,影响土壤坚实度合格率各因素由大到小顺序为:弹簧刚度、机具作业速度、初始牵引角、弹簧初始增量,影响开沟深度变异系数各因素由大到小顺序为:初始牵引角、机具作业速度、弹簧刚度、弹簧初始增量。对试验数据进行优化处理,结果表明,在初始牵引角0°、弹簧刚度10 N/mm条件下,弹簧初始增量15～19. 5 mm、机具作业速度6. 7～7. 8 km/h范围内,开沟深度合格率大于95%,土壤坚实度合格率大于95%,开沟深度变异系数小于10%。

摘要：为了简化机械式玉米排种器结构,提高作业质量,设计了一种夹持式玉米精密排种器,通过压种环在各工作区域的不同结构配合夹种块控制种子的位置及运动状态,实现排种作业。结合玉米种子几何尺寸,对充种过程进行理论分析,获得种子填充力的变化规律,阐述了清种、投种工作原理,设计了夹种块、压种环等关键部件。为检验排种器的排种性能,选用天农九(大粒)、红旗688(中粒)、黄金糯(小粒)3种不同几何尺寸的玉米种子为试验对象,以播种机工作速度为试验因素,以合格指数、重播指数、漏播指数为试验指标,进行单因素试验。试验表明,天农九排种效果较佳,在工作速度为11km/h时,其合格指数为90.1%,重播指数为9.1%,漏播指数为0.8%,满足排种作业要求。