摘要：集成化智能操纵台为高端农机的核心共性部件,广泛应用于拖拉机、喷雾机、收获机等大型农机装备,作为与驾驶员直接接触的媒介,对驾驶员的身心健康具有直接影响。针对驾驶员田间作业强度大、心理负荷高的问题,按照驾驶员主动健康要求,选择国产典型操纵台,基于感性工学理论,构建心理负荷指标体系,开展拖拉机智能操纵台的静态人机半物理试验,建立心理负荷主成分模型,优化设计面向最低心理负荷的操纵台。首先,构建心理负荷评价体系,基于国产大型拖拉机实机搭建人机半物理试验台,选择实际犁耕工况的驾驶员操控视频,设计试验方案;其次,选择10名具有驾驶经验的拖拉机驾驶员进行试验,记录心理负荷各指标数据;再次,根据试验数据进行心理负荷主成分建模,分析操纵台优化前的心理负荷设计缺陷;最后,基于主成分分析结果,面向心理负荷最小化要求,应用人机工程学理论从界面元素分布、元素颜色、元素形状等方面优化操纵台,得到优化后的操纵台并进行试验验证。结果表明,驾驶员的心理负荷主要由疲劳感受因素与疲劳缓解因素叠加而成;优化前操纵台的心理舒适性平均分为0.403,其中,疲劳感受因素的主要方面为视觉及头颈疲劳(权重为0.458),疲劳缓解因素的主要方面为作业自我效能感受(权重为0.578);优化后的操纵台心理舒适性平均分提升为2.048,能显著缓解心理负荷。本文研究成果可为当前智能拖拉机驾驶舒适性设计提供一定参考依据,助力补齐农机装备主动健康理论短板。

摘要：轮胎-土壤相互作用研究是非道路车辆地面力学发展的重要基础,其中轮胎-土壤试验技术和轮胎建模方法对非道路车辆驱动系统设计、驱动算法开发以及整车牵引性能评估均具有重要意义。为明确非道路车辆轮胎-土壤相互作用研究中轮胎建模方法与试验技术的未来发展方向,该研究首先概述了国内外轮胎-土壤相互作用研究中所涉及的核心试验技术,包括土壤力学性能试验和室内单轮土槽试验,然后重点总结了轮胎-土壤相互作用的轮胎模型建立方法,将现有轮胎建模方法归纳为经验建模、数值建模和半经验建模,剖析比较了三种建模方法的优缺点和适用场景,并就每种建模方法列举了若干应用实例。最后,结合智能传感、智能测量、机器学习、整车协同等先进领域最新进展,提出了轮胎-土壤相互作用下轮胎建模方法和试验技术的未来研究重点与发展方向,以期为非道路车辆轮胎-土壤相互作用研究提供理论依据和技术参考。

摘要：大功率轮式拖拉机质量大、车身重心高,在高速运输作业时受路面不平度影响,易产生剧烈的颠簸振动,直接影响拖拉机操纵稳定性和行驶平顺性,甚至危及行驶安全。基于此,综合考虑大功率轮式拖拉机车身振动加速度与悬架动挠度的变化及悬架系统充放油过程中的非线性控制等问题,提出了适用于大功率轮式拖拉机前桥悬架减振系统的设计与控制方案。首先,设计了前桥悬架减振系统,建立了带前桥悬架的1/4拖拉机振动模型;其次,在充分考虑前桥悬架控制系统特点的基础上,建立了基于参考天棚地棚模型的分层控制算法,构建了Matlab/Simulink仿真模型,并与常规PID算法对比分析,结果表明分层算法的控制性能优于常规PID控制;最后,搭建了前桥悬架系统硬件在环仿真平台和室内试验平台,开展了悬架减振控制策略和控制效果的试验验证。试验结果表明,基于参考天棚地棚模型的分层控制算法能快速调整控制参数,所设计悬架系统的车身振动加速度均方根降低至2.36 m/s^(2)左右,较被动悬架下降55.8%,同时悬架动挠度的均方根被限定在较小范围内,明显优于被动悬架系统,满足大功率轮式拖拉机前桥悬架的减振需求,且试验结果与仿真结果能较好地匹配,验证了减振方案的有效性。该研究可为大功率轮式拖拉机前桥主动悬架系统的研发提供理论参考。

摘要：针对传统POT外推方法存在的两方面问题:对非平稳载荷适应性不足以及缺少对外推重构环节的讨论,提出基于经验模态分解-峰值超阈值(Empirical mode decomposition-peaks over threshold,EMD-POT)模型的载荷时域外推方法。首先,以拖拉机传动轴为研究对象,对其在犁耕工况下的实测数据进行载荷特性分析,结果表明,拖拉机作业状态的频繁转换是造成载荷非平稳的主要因素。其次,针对第一个问题,结合EMD方法,在不考虑趋势载荷的情况下,实现对主成分载荷的无损提取;针对第二个问题,提出外推负载筛选、阈值限定与极值排序相结合的方法,实现外推载荷的精准重构。最后,将外推后的主成分载荷与趋势载荷进行叠加实现载荷时域外推。将改进的外推方法与传统POT外推方法得到的结果进行对比,结果表明,改进方法能够显著解决传统方法在处理非平稳载荷时外推结果失真的问题,提出的重构方法能够进一步提高外推与实测载荷循环的一致性,均值和标准差的稳定性分别提高了28.5%和31.2%。损伤计算结果表明,改进方法的累计损伤能够合理覆盖实测损伤,相比于随机重构方法,损伤一致性提高了9.4%。外推结果可为仿真分析及可靠性试验提供更准确的负载输入,进一步提高了载荷谱的编制精度。

摘要：针对农用拖拉机排放污染严重的问题,特别是限制氮氧化物(NO_(x))和碳烟(Soot)的排放,以中国一拖集团某型号农用柴油机为研究对象,采用系统建模仿真、台架试验验证和仿真分析结合的方法对发动机排放优化进行了研究。首先构建了农用拖拉机燃烧室三维模型并导入CONVERGE进行燃烧排放模拟与仿真,通过对模型缸内压力、热释放率试验值与仿真值的对比,证明该模型具有较高精确度,能够较好地描述发动机内部燃烧排放过程。之后以燃烧室的缩口率、凸台深度、燃烧室深度为输入,以发动机NO_(x)和Soot排放量为输出建立人工神经网络作为代理模型。计算决定系数R^(2)和平均相对误差(MRE)来验证人工神经网络的精确度。然后在此基础上提出一种改进的粒子群优化算法,从而获得燃烧室缩口率、凸台深度、燃烧室深度的最佳参数组合,形成新的燃烧室结构并导入CONVERGE软件中进行排放模拟计算并与原燃烧室的排放量进行对比。结果表明采用新的燃烧室结构后能够降低发动机NO_(x)和Soot排放,可为相关农用拖拉机燃烧室系统设计和开发提供参考和思路。

摘要：本文介绍了一种利用电子罗盘在地磁场中的侧向原理来实现打孔定向的系统装置,本系统装置主要包括定向系统(包括硬件系统和软件系统)和调整机构两部分,能保证所打的三个孔相互垂直且相互连通,具有较好的定向精度,满足生产需要。