摘要：针对液压机械无级变速器在换段过程中的动力中断和换段冲击问题,该研究以三段式液压机械无级变速器第二段切换第三段为例,通过建立动力学模型分析理论换段点下两段位的液压路功率方向变化规律,提出基于液压路功率方向的两阶段换段离合器转矩交接方法,并使用分段函数对两阶段离合器转矩交接轨迹进行优化,通过仿真对转矩交接方法正确性进行了验证。为了实现转矩的跟踪控制,基于终端滑模控制的方法设计了离合器控制器,通过对油压的跟踪控制实现转矩的跟踪控制,通过试验验证了控制器有效性。仿真和试验结果表明:在负载换段过程中,所提换段离合器转矩交接方法能够实现动力的平稳过渡,终端滑模控制器能够实现离合器油压的跟踪控制,从而实现转矩控制。在输入轴转速1 000 r/min,负载700 N·m工况下,使用终端滑模控制器控制两换段离合器进行换段,输出轴转速的波动范围为-20.6~7.4 r/min,输出轴转矩波动范围为-117.4~107.9 N·m,换段过程中最大冲击度为-6.16 m/s3,换段离合器的最大滑摩功为508.45 J,换段过程中无动力中断。该研究可为液压机械段变速器的换段控制提供参考。

摘要：液压机械传动装置(hydro-mechanical transmission,HMT)是一种机-液耦合的强非线性系统,在换段过程中存在外界负载扰动和建模误差等因素影响其换段品质。该研究在分析HMT组成及工作原理的基础上,建立了HMT换段过程动力学模型和线性二次型控制模型,提出一种基于扰动前馈补偿的换段离合器控制方法,借助扰动观测器估计HMT换段过程的总扰动,将扰动补偿增益引入控制器的前馈项,实现扰动前馈补偿,并设计了抑制换段过程扰动的控制器。仿真结果表明,与未采用扰动前馈补偿控制相比,扰动前馈补偿控制的扰动值最大降低了48.9%、冲击度降低了27.8%、滑摩功减少了29.6%、换段时间减少了15.3%。最后通过试验验证了所提方法在快速处理换段过程扰动的同时,可较好地提升HMT的换段品质。研究结果可为液压机械传动装置的工程应用提供参考。

摘要：多分支管路合流分流结构能有效降低管路密度,提升空间利用率,但不合理的结构设计容易造成过大的压力损失、过大的流量分配差异。文中提出了一种多分支管路合流分流最优化设计的数值方法,利用参数化分析法研究了雷诺数、出入口面积比、公共腔室末端封闭腔长度、分支管间距以及分支管数量等参数对流量分配、压力损失的影响规律。结果表明:合流腔存在压力恢复区,其对各支路的流量分配及压力损失存在影响;雷诺数对流量分配存在影响,增大雷诺数会增加压力损失、增大流量分配差异;公共腔室末端封闭腔长度对流量分配、压力损失的影响可忽略;出入口面积比、分支管间距、分支管数量与流量分配、压力损失存在重要关联,管路结构的优化设计中需综合考虑这些因素。文中结果可用于指导多分支管路合流分流结构的最优化设计。

摘要：为研究某款东方红拖拉机带辅助油缸的液压提升系统压力冲击特性,以其液压提升系统和悬挂机构作为研究对象,建立农具提升和降落时系统的物理、数学模型,利用AMESim软件建立液压系统的仿真模型,并对拖拉机样机进行测试验证模型的有效性。研究结果表明:农具提升时三组油缸无杆腔压力冲击仅为4.72 MPa,整个提升过程压力平稳;农具降落时强压油缸的压力冲击较大,有杆腔压力突增至23 MPa,若农具突然着地强压油缸有杆腔产生的压力冲击与农具重量成正比,回油管路内合适的的背压可有效避免农具降落过快。该方法对研究拖拉机带辅助油缸的液压提升系统性能具有指导意义,为进一步优化设计提供一种思路。

摘要：针对非道路车辆尾气排放测试中常采用的一种便携式车载尾气排放测试系统(Portable Emissions Measurement System,PEMS)不能实时显示试验状态以及进度,造成试验冗余或不足等问题,设计了一种PEMS试验远程监测系统。该系统由车载端与远程端两部分组成,在基于SAE J1939通信协议下,车载端以C8051F120单片机为主控单元(Main Control Unit,MCU),实现了发动机电控单元(Electronic Control Unit,ECU)数据的解析、CAN总线上数据报文的接收与发送;远程端由C++Builder软件开发平台设计了一款人机交互界面,实现了发动机状态参数的实时显示、有效工作事件的筛选、试验累积功的计算以及试验进度显示等功能;同时车载端与远程端之间以无线方式进行通信。试验结果表明,采用本系统所得到的试验累积功的综合误差在±1.25%之内,证明所设计的系统不仅功能丰富而且具有较高的实时性、可靠性与稳定性,提高了PEMS试验的效率,具有较好的现实意义。

摘要：拖拉机重载作业模式下负载峰值功率和高频功率存在较大随机性,单一电源方案无法有效匹配电动拖拉机负载特性。通过分析拖拉机工况负载势变量功率谱密度和电源放电特性,基于电动拖拉机通过主、辅电源对低、高频功率分流的观点,设计了采用DC-DC转换器并联超级电容器的18.5 k W电动拖拉机复合电源方案,计算了系统参数。以平衡峰值功率和高频载荷控制超级电容器功率流方向为目标,设计了基于逻辑门的双DC-DC模式控制策略。根据负载时频分析需求,构建了基于Haar小波的双通道滤波器组,设计了功率分配控制器。以标准正态分布白噪声为基波,构造拖拉机犁耕、旋耕载荷波动间的互谱函数,建立了负载模拟模块。采用CRUISE/Simulink API动态联合仿真得出:基于功率分配控制的能量管理策略能够将动力电池电功率抑制在载荷波动基频附近,犁耕作业和旋耕作业下其电功率的截止频率分别为2、7 Hz,幅值符合正偏态分布;超级电容器平衡高频载荷,其电功率符合标准正态分布。

摘要：针对现有板簧式弹性金属车轮容易产生应力集中或塑性变形现象,对胎面出现应力集中和大变形原因进行了分析。建立了常规拱形胎面、双边弧形胎面结构三维模型,运用有限元分析方法,对2种胎面在平压、胎面中部承压、胎面单侧承压3种工况下的变形和受力状态模拟,分析表明,胎面两端固定的连接方式会对胎面的受力情况产生影响,造成胎面局部刚度过大或承载能力不足的缺陷。根据仿真结果进一步优化,提出耦合弹性胎面结构,改变胎面两端固定约束,将胎面径向位移转移到轮毂轴向外扩,通过轴向位移实现径向位移的拓展。有限元模拟表明,在3种相同工况下,耦合弹性胎面结构可获得更大的径向变形,且胎面具备均匀刚度,变形连续,不产生应力集中区域。试制了耦合弹性金属车轮,并进行车轮承压试验,结果表明耦合弹性胎面结构可有效扩大车轮的径向位移能力,且胎面具备足够的刚度,验证了设计耦合弹性胎面结构的优势。

摘要：为解决芦笋采收机器人选择性采收过程中成熟芦笋的判别和采摘手准确定位难题,提出了一种改进YOLACT++(You only look at coefficients)算法,利用该方法对成熟芦笋进行检测判别并定位采收切割。通过引入CBAM(Convolutional block attention module)注意力机制以及SPP(Spatial pyramid pooling)结构改进传统的YOLACT++主干网络,提高了特征提取的有效性;设计了适用于芦笋目标检测的锚框长宽比以保证覆盖到不同姿态的芦笋,以提高网络检测速度和准确率。利用生成的芦笋掩膜分段计算芦笋长度和基部直径,来判定成熟芦笋,并通过空间位姿向量计算成熟芦笋基部区域切割点位置。采收机器人田间试验结果表明,经过训练的改进YOLACT++模型的检测准确率为95.22%,掩膜平均准确率为95.60%,640像素×480像素图像检测耗时53.65 ms,成熟芦笋判别准确率为95.24%,在X、Y、Z方向的切割点定位误差小于2.89 mm,滚转角和俯仰角误差最大为7.17°;与Mask R-CNN、SOLO和YOLACT++模型相比,掩膜平均准确率分别提高2.28、9.33、21.41个百分点,最大定位误差分别降低1.07、1.41、1.92 mm,最大角度误差分别降低1.81°、2.46°和3.81°。使用该方法试制的芦笋采收机器人,采收成功率为96.15%,单根芦笋采收总耗时仅为12.15 s。本研究提出的检测-判别-定位方法在保证响应速度的前提下具有较高的检测精度和定位精度,为优化改进基于机器视觉的芦笋采收机器人提供了技术支持。

摘要：为满足拖拉机复杂多变的作业工况,设计了一种多模式机液复合传动装置。该装置综合了纯液压、分速汇矩、分矩汇速等传动模式的优点,对其调速特性、转矩特性、功率分流特性和效率进行理论分析,结果表明,所设计的多模式机液复合传动装置输出转速转矩连续,传动效率基本处于0.8以上,且除纯液压模式外,其他各模式的液压功率分流比控制在-0.2~0.3之间。建立了机液复合传动装置的仿真模型,对其进行仿真分析,结果表明,该装置调速特性良好,能够满足拖拉机复杂多变的作业工况。

摘要：使用单一能量系统的电动拖拉机驱动系统存在续航里程较低及难以适应较大功率段拖拉机作业的问题。为此,通过论证增程式电动拖拉机结构方案,研究了增程式电动拖拉机驱动系统设计方法。以东方红132.3k W拖拉机为实例,计算了主要动力参数,并基于AVL-Cruise平台,采用发动机启停+定点能量管理策略,对其动力性和经济性进行了仿真分析。结果表明:与传统拖拉机相比,增程式电动拖拉机最大爬坡度提高了6.1 2%,最大牵引力提高了4.3%,综合油耗降低了5.3 7%。该研究可为设计较大功率段电动拖拉机提供一定的理论参考。