摘要：为了解决现有空间行星轮系式分插机构在再生稻宽窄行机械化种植取秧过程中出现侧向偏移量和侧向偏转角的技术难题,本文提出一种具有局部平面轨迹特性的空间轨迹不等速行星轮系机构,并开展基于取秧口和机构回转中心位置约束下的宽窄行分插机构综合研究。构建了基于关键位姿点(取秧起始点、取秧结束点、推秧点)的空间轮系机构运动综合模型,利用关键位姿点求解机构杆长参数与空间交错轴信息,并通过优选二杆相对角位移参数实现机构传动比分配。将不完全非圆齿轮副引入空间行星轮系机构,利用间歇机构锁止弧约束行星轴,实现机构取秧过程侧向零偏移量、侧向零偏转角的平面轨迹段。通过仿真分析与机构样机试验验证了机构实际作业性能与理论设计相一致,结果表明:分插机构取秧侧向零偏移量,取秧侧向零偏转角,推秧侧向总偏移量为50.24 mm、取秧角为5.18°、推秧角为71.56°、推秧侧向角为16.26°、插秧穴口宽度为22.43 mm、轨迹高度为289.76 mm,满足预期设计要求。最后通过田间试验验证,分插机构可实现等行距取秧口和既定机构回转中心下宽行(40 cm)与窄行(20 cm)间隔机插,满足再生稻宽窄行种植要求。

摘要：为探明茶树嫩梢芽叶形态分布及采摘部位受力形变规律,进行了嫩梢形态特征参数统计与力学特性试验。首先,以龙井43、中茶108、白叶1号等6类茶树品种为试验对象,分析适采期茶树嫩梢芽叶分布形态特征与采摘农艺要求;其次,对嫩梢进行了物理参数统计,包括各叶片生长基部到嫩梢顶端距离、茶梢茎秆径宽尺寸以及嫩梢含水率等;最后,开展了茶树嫩梢剪切与弯曲力学特性试验。结果表明,茶树嫩梢叶顶距与各茎秆段等效直径呈正态分布。六种茶树样本一、二、三叶位叶顶距分布范围依次为16~22、25~35、40~60 mm。茶梢的一、二、三茎秆段等效直径分别集中在1.2~1.4、1.4~1.6、1.6~2.0 mm范围内,含水率逐渐降低,大致保持在78%~86%。随着由上至下叶位的变化,茎秆的抗弯刚度和剪切应力逐渐增大,不同茶树品种之间存在差异,但变化趋势相似;茶梢茎秆在受压弯曲试验过程中存在压力突变区间,并以龙井43为研究对象,定量分析了嫩梢在下压过程中茎秆采摘部位的力学特征,该研究为进一步了解茶树嫩梢的物理特征和优化设计茶叶采摘装置提供了理论依据。

摘要：为了解决再生稻生产过程中,收获机履带碾压头季稻稻桩的问题,本文从机械栽植角度入手,在单位种植面积有效株数一定的条件下,通过合理增大栽植行距以增大履带行走行距。提出一种可实现大偏移、直取秧和小侧向穴口移栽轨迹的空间行星轮系分插机构。首先,结合栽植农艺规划宽窄行移栽轨迹并确定其上若干关键位置与姿态,建立了空间2R开链机构3精确位姿空间几何约束设计方程,采用同伦算法进行求解;然后,基于求解参数拟合、优化得到开链机构输入轴与输出轴相对角位移曲线,确定机构传动比与非圆齿轮节曲线,复演得到满足移栽要求的空间轨迹;最后,通过依附非圆齿轮副将开链机构两转轴运动耦合,设计得到一种由平面非圆齿轮与斜齿轮组合传动的轮系式再生稻宽窄行分插机构,并进行虚拟仿真与样机试验,结果表明样机实际运动轨迹姿态与理论设计基本一致;取苗至推苗横向偏移量ΔS_(1)为65.59 mm、侧向推苗角γ_(1)为16.13°、侧向穴口宽度ΔS_(3)为23.69 mm,满足再生稻宽窄行移栽要求,验证了轮系式宽窄行分插机构设计的可行性。

摘要：针对榨菜机械化收获中存在的合格率低、叶缨过长等问题,根据其需要同时进行打叶和切根的联合作业要求,设计基于定刀滑切原理的单刃口收获割刀,研制可同时进行切缨作业和切根收获作业的榨菜联合收获机。阐述整机结构与工作原理,对样机关键部件进行结构设计和理论分析,测定青菜头物理外观特性,分析不同刀具刃口滑切作业的受力情况,设计单刃口的V形滑切刀,确定切割刃角数值为25°和滑切角范围为20°~55°。基于收获作业高度及牵引需求,设计高度可调的割刀刀架和履带式底盘,对履带式行走装置的行走速度、接地比压、最大牵引力等相关数据进行计算,明确联合收获机工作机理,确定影响打叶切缨和切根收获作业合格率的主要参数,并基于正交试验对整机进行参数优化。确定最佳工作参数为:切根刀具入土角5°,刀具滑切角40°、打叶刀轴中心高度400 mm、打叶刀转速1500 r/min,行走速度0.5 m/s,其中,割刀入土角度对切根合格率影响最大,行走速度对打叶和切根作业的合格率影响较小,在最佳此参数下进行收获作业,打叶合格率和根切合格率分别为96.8%和91.2%,各项指标满足榨菜机械化收获的作业要求。

摘要：针对甘薯人工削皮劳动强度大、效率低,传统去皮方式污染严重等问题,基于甘薯的物理特征,设计了一种柔性自适应仿形甘薯削皮机。为确保甘薯削皮厚度的一致性与削皮作业的稳定性,首先对甘薯削皮过程进行理论分析,确定了影响仿形削皮性能的关键部件结构参数及取值范围,以仿形限位球半径、仿形力、电缸与卡爪转速比为试验因素,以甘薯削皮厚度均匀性为响应值,利用Design-Expert 8.0. 6软件采用BBD法设计三因素三水平试验,建立了各因素与甘薯削皮厚度均匀性的回归数学模型,分析了影响削皮性能的主要原因。结果表明,各因素对甘薯削皮厚度均匀性影响的主次顺序为:仿形力、仿形限位球半径、电缸与卡爪转速比;最佳参数组合为仿形力68.1 N、仿形限位球半径28.1 mm、电缸与卡爪转速比0.95。甘薯削皮性能验证试验表明,在优化后的工作参数下,该甘薯削皮机削皮效果较好,平均每个甘薯削皮时间为10 s,工作效率达360个/h,满足甘薯削皮的工业化加工需求。

摘要：针对当前双人手抬式采茶机需要配置操作人员数量较多,使用舒适度差等问题,设计了一种适用于丘陵缓坡梯田式茶园的轻便自走式采茶机。分析了整机的结构及工作原理,对履带底盘、采茶升降机构、液压传动系统进行了理论分析和选型计算,开展了田间采茶试验,并对样机进行采茶质量性能测试。试验结果表明,该采茶机工作性能稳定,采下茶叶完整率为81.1%、可制茶率为93.7%、茶叶损失率为0.82%、漏采率为0.77%,各采摘性能指标均在标准范围以内,满足使用要求。

摘要：针对传统方法设计纵向送苗机构难度大,缺少适用于高效旱田钵苗移栽机的纵向送苗机构的问题,设计了一种棘轮连杆式钵苗移栽机纵向送苗机构。根据机构特点与旱田钵苗移栽纵向送苗要求,建立了运动学模型与优化目标,设计纵向送苗机构优化设计软件,得出满足设计要求的结构参数。建立了机构三维模型,试制了物理样机。根据软件优化结果,运用二次正交旋转中心组合试验方法对棘轮结构进行优化设计,以棘轮驱动面高度x1、棘轮定位面高度x2、取苗转速x3为试验因素,以送苗成功率y为试验指标,进行了参数优化试验,结果表明:x1=2.32 mm、x2=3.5 mm、x3=100 r/min时,送苗成功率达到99.85%。取x1=2.3 mm、x2=3.5 mm、x3=100 r/min进行验证试验,得出送苗成功率为99.17%,结果满足设计要求。

摘要：针对回转式蔬菜钵苗扎穴移栽机构破坏钵体完整性、穴口不对称造成栽植直立度差、打孔和栽植过程同时进行影响栽植质量等问题,提出了一种探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构。该机构可交替实现打孔和栽植过程,移栽臂栽植时,打孔器在前一株钵苗栽植位置完成打孔,保证了栽植时序且穴口对称,土壤回流均匀,有利于保证栽植直立性。在取苗位置执行探出式夹取苗钵动作,以保护苗钵基质的完整性。基于探出式蔬菜钵苗打孔移栽机构的运动学机理分析开发了优化设计软件,并完成了优化设计。开展了移栽机构的虚拟仿真试验和系列台架试验,分析了在取苗、打孔和栽植等关键位置的位姿。轨迹与位姿验证试验表明,该机构形成的特定轨迹和位姿可依次完成取苗、输送、打孔和栽植等动作。取苗试验表明,该机构可实现探出式取苗,有效保证了蔬菜钵苗基质的完整性。

摘要：为了实现茄子钵苗的全自动机械化移栽,设计了一种全自动茄子钵苗移栽机构,提出了一种以牛顿插值法构建的新型非圆齿轮,建立了茄子钵苗移栽机构运动学模型。通过农艺与农机的结合,以钵盘规格、基质体积比、土钵含水率为试验因素,取苗力与土钵基质损失率为试验指标,进行了三因素三水平的正交试验,试验结果表明,钵盘规格105穴、基质体积比1、土钵含水率70%~80%时,取苗力为2.70 N,土钵基质损失率为2.94%,利于茄子钵苗的全自动机械化移栽。根据移栽机构数学模型结合茄子钵苗农艺要求,开发了牛顿插值齿轮茄子钵苗移栽机构优化设计与分析软件,优化出一组满足茄子钵苗移栽要求的参数。根据优化的参数进行三维建模、虚拟仿真,运用3D打印技术制作物理样机进行了轨迹验证试验,验证了该机构的正确性与可行性,通过取苗试验与栽植试验,证明了该机构的实用性。

摘要：为了获得榨菜缩短茎的最佳切割要素组合,在TMS-Pro质构仪上开展榨菜缩短茎切割的单因素试验和正交试验,以最大切割力和平均切割力为试验指标,探究刀刃类型、滑切角度、切割速度、切割方式对榨菜缩短茎切割过程中切割力的影响。结果表明:滑切角度对最大切割力和平均切割力影响显著(P<0.05),刀刃类型对平均切割力影响显著(P<0.05),锯齿刃比光刃省力。为有效降低最大切割力和平均切割力,榨菜缩短茎切割的参数宜确定为锯齿刃,滑切角度20°,切割速度80 mm·min^(-1)。此时,最大切割力为86.2 N,平均切割力为53.1 N。研究结果可为榨菜收获机的切割装置设计提供理论依据。