摘要：为获得甘蓝切根作业的最优切割要素组合,降低切根过程中的切根反作用力,该研究设计了一种可调式切根装置。首先基于显式非线性动力学分析理论建立切根作业数值模型,对双圆盘切刀切割甘蓝根茎的过程进行数值模拟,揭示切根作业力学机理,确定分力Fy可近似为切根力,切根反作用力Fy′为试验数据采集对象。并通过单因素试验研究,得到单个因素对切根反作用力的影响规律。进一步利用二阶正交旋转组合多因素试验,研究切刀转速、切割位置、行走速度、切刀重叠量和俯仰角度对最大切根反作用力的影响,并采用响应曲面法进行参数优化,建立最大切根反作用力与各因素之间的数学关系模型。结果表明,最优的切割要素组合为切刀转速200 r/min、切割位置17 mm、行走速度0.26 m/s、切刀重叠量22 mm、俯仰角度11°;此时最大切根反作用力为-22.5 N。在优化参数组合下进行验证试验,得到的最大切根反作用力为-21.8 N,切根合格率为96%。该研究可为甘蓝联合收获机切根装置的设计与改进提供理论依据和参考。

摘要：为满足大蒜定向播种的农艺要求,针对现有大蒜鳞芽调整方法对杂交蒜适应性差的问题,该研究设计了一种基于Jetson Nano处理器的大蒜鳞芽朝向自动调整装置。采用双卷积神经网络模型结构,其中一个神经网络模型对大蒜是否被喂入进行实时监测,检测到大蒜喂入调整装置后,一个ResNet-18网络模型对蒜种鳞芽朝向进行判断,当鳞芽朝上时大蒜鳞芽调整机构打开Y型料斗使大蒜以鳞芽朝上的姿态直接落下,当鳞芽朝下时大蒜鳞芽调整机构翻转180°带动大蒜一起翻转后以鳞芽朝上的姿态落下,实现大蒜鳞芽朝向实时调整。神经网络模型推理及舵机控制采用英伟达边缘计算处理器Jetson Nano进行处理。利用离散元分析软件EDEM结合正交试验方法对调整装置的关键结构参数进行优化,并以杂交大蒜为试验对象进行台架试验,试验结果表明:大蒜鳞芽调整成功率为96.25%,模型推理时间0.045 s,平均每粒大蒜调整时间为0.785 s,满足大蒜播种机播种要求。该文研究结果可为解决杂交大蒜直立播种问题及边缘计算在精密播种设备中的应用提供有益参考。

摘要：针对当前中国日光温室薄膜清洗效率低及清洗困难的问题,该文研制了一种半自动日光温室薄膜清洗机。整机包括清洗与行走部分,清洗部分主要包括直流电机、2组不同减速比减速器、清洁毛刷以及支撑滚筒,依靠拉绳收放完成升降,实现温室薄膜上下不同位置清洁;行走部分用来整体平移清洗部分,其上的放置平台采用偏心结构设计,方便清洗部分从薄膜放置到行走装置及再次清洗时移动到薄膜表面。以薄膜透光率为指标,开展了清洗速度、喷水压力与流量、刷毛长度对清洗效果影响的研究,得出合理的清洗爬升速度为2.8~5.6 m/min,喷水流量为2~3.5 L/min,毛刷接触薄膜长度为3 cm。通过对自然条件下使用3个月的新换薄膜进行试验,得到清洗后薄膜透光率最高可达90%,与同时更换未清洗薄膜相比提高15个百分点。该装置的使用在减小劳动强度的同时,提高了日光温室薄膜清洗效率、改善了棚内光照条件。

摘要：针对当前大蒜机械化播种单粒合格率低、漏充率高的问题,该研究设计了一种双充种室大蒜单粒取种装置。通过分析与计算,确定了取种装置关键部件参数,阐述了双充种室结构可降低蒜种漏充的作业机理。采用EDEM软件进行了单因素仿真试验,分析了一级取种勺速度、种层厚度对充种性能及种群规律的影响,得到第二充种室内充入蒜种与被清掉蒜种的速度变化关系,证明了装置设计合理性。运用Box-Behnken中心组合试验方法,以一级取种勺速度、取种速比、种层厚度作为试验因素,以单粒合格率和漏充率作为评价指标,开展了三因素三水平正交试验。利用Design-Export 8.0.6数据分析软件,建立各试验因素与评价指标的数学回归模型,并对试验因素进行了参数优化。圆整后一级取种勺速度为0.12 m/s、取种速比为0.75的条件下,种层厚度范围为360~390 mm开展室内验证试验,单粒合格率、漏充率、重播率均值分别为95.38%、1.18%、3.44%,变异系数分别为0.32%、6.11%和4.15%,验证试验结果与模型预测值相对误差小于5%。品种适应性试验试验结果表明取种装置对3类供试大蒜Ⅱ级蒜种适应性较优,蒜种机械损伤率为0.52%,符合标准要求。田间试验结果与优化结果一致,作业效果优于现有爪式循环、勺链式、轮勺式大蒜单粒取种装置,该研究可为解决大蒜播种机取种漏充问题提供指导参考。

摘要：大蒜机械化播种的植入环节中,在蒜种-土壤-触土部件强耦合作用下,正头后的蒜种直立度极易变低,如何“保姿植入”成为亟待解决的关键技术。针对此问题,该文以行星轮式大蒜插播机为研究对象,对插播鸭嘴的尖部运动轨迹进行分析,明晰了影响植后蒜种直立度的关键因素为插播鸭嘴的线速度、开启相位角及插播鸭嘴张开角度与凸轮凸起段对应的圆心角之比(开口速比)。运用Box-Benhnken中心组合试验方法对插播鸭嘴的线速度、开启相位角、开口速比进行三因素三水平二次回归试验设计,进行了插播试验,采用Design-expert软件建立响应面数学模型,对影响直立度的关键参数进行了综合优化,求解出最优工作参数组合为插播鸭嘴的线速度200 mm/s,开启相位角20°,开口速比2。大田试验结果表明,最优参数作业的蒜种直立度均值为63.2°,较优化前提高了21.8%,满足大蒜种植的蒜种直立度要求。

摘要：针对大葱联合收获挖掘抖土疏整装置可靠性差、作业阻力大、易壅土的难题,该研究设计研发了一种铲筛组合式大葱挖掘抖土疏整装置,该装置主要由挖掘铲、抖土筛、疏土整地装置组成。首先构建了挖掘铲、抖土筛、疏土整地装置力学模型,理论阐述了其作业原理和设计思路。进一步对铲筛组合式大葱挖掘抖土疏整装置与原有大葱挖掘抖土疏整装置进行离散元仿真和田间作业对比试验。仿真试验结果表明铲筛组合式大葱挖掘抖土疏整装置作业时的土壤挠动效果和土壤颗粒流动情况均优于原有大葱挖掘抖土疏整装置。田间试验结果表明铲筛组合式挖掘抖土疏整装置收获大葱的含杂率为2.94%,平均损伤率为1.66%,壅土概率为10%;较原有大葱挖掘抖土疏整装置收获大葱的平均含杂率降低0.51个百分点,平均损伤率降低0.77个百分点,壅土概率降低40个百分点。该研究可为大葱联合收获挖掘抖土疏整技术与装备研究提供参考。

摘要：针对当前大蒜机械化种植单粒率低的问题,采用"取多留一"的设计思路,设计了爪式循环单粒取种装置,采用离散元技术建立大蒜充种与清种动力学模型,通过单因素仿真试验明晰了该装置完成单粒取种的内在机理。充种过程以取种爪中间板圆弧半径、圆心角及侧板横向间距为试验因素,以目标率为试验指标,通过Box-Behnken试验设计原理进行多因素仿真试验,得到影响目标率的参数依次为取种爪侧板横向间距、中间板圆心角、中间板圆弧半径;清种过程以清种栅板倾角为试验因素,以合格率、漏播率为试验指标,通过One-Factor试验设计原理进行清种性能试验,得到其响应曲线。采用Design-Expert8.0.6进行取种参数优化,结果表明各参数最优值分别为中间板圆弧半径为48.52 mm,中间板圆心角为72.59°,侧板横向间距为25.11 mm,栅板倾斜角度为7.41°;模型预测的目标率为90.64%,合格率为92.52%,漏播率为3.30%。开展了室内及大田试验,试验数据与优化结果一致,为大蒜机械化播种单粒取种技术研究提供了参考。

摘要：针对我国当前蔬菜移栽机存在的栽植质量差的问题,设计了2ZBX-4型吊杯式蔬菜移栽机,阐述了该机工作原理并分析了工作过程。使用时由拖拉机牵引,人工投苗,可实现半自动化移栽,通过更换从动链轮可对株距进行调节。对2ZBX-4型吊杯式蔬菜移栽机进行了田间试验,结果表明:栽植株距和移栽深度稳定,可以进行多种蔬菜的移栽,损伤率、漏栽率低,直立度好,工作效率高,能满足不同地区、不同蔬菜的移栽农艺要求。

摘要：根据仿生学和烟草花叶病毒的摩擦接种原理,设计了以微创机构为核心的接种设备。应用电机带动800目的砂布条,由砂布条对烟苗进行摩擦微创,为避免对娇嫩的烟苗造成严重损伤,通过试验确定砂布条宽度3 mm,微创滚筒转速70 r/min。为方便烟苗的日常管理,设计了集接种、施肥和喷洒药物功能为一体的烟苗接种喷药施肥机。该接种喷药施肥机由机架、微创机构、控制系统、供药机构和行走系统组成。由基于Eclipse开发的手机APP作为上位机,STM32作为下位机,通过Bluetooth实现控制指令在上、下位机之间的传输,实现一体机喷药、施肥和接种3种功能的转换和一体机前进、转向的控制。试验表明,该苗床接种喷药施肥机达到87.3%的接种率,指标优秀。相比于生产中应用的烟草花叶病毒人工接种方式而言,该一体机实现了一机多用,突破了传统人工接种方式的限制,微创小,适应性更强,在很大程度上提高作业效率。