摘要：针对河北一年生栽种防风采收过程中挖掘装置挖掘阻力大、碎土能力差等问题,设计了一种防风仿生挖掘铲。结合仿生学原理,采用高精度三维扫描技术对鼹鼠前爪最长的第3趾进行仿生数据采集,运用Imageware逆向设计软件对第3趾点云数据进行处理,以获取轮廓曲线点云数据,并经MatLab软件进行数据拟合得到仿生铲结构曲线。根据根茎类中药材挖掘铲设计原则及栽种防风农艺要求,确定仿生铲关键性能参数,并建立三维模型。利用EDEM离散元仿真分析软件从减阻性能、碎土性能两方面对仿生铲和普通铲的挖掘性能进行对比分析,结果表明:同一仿真条件下,仿生铲减阻率为12.50%,碎土率提升2.92%。通过土槽试验验证仿生铲的挖掘性能及离散元仿真模型的准确性,结果表明:仿生铲减阻率为13.42%,实测值与仿真值相对误差为6.86%,仿生铲具有较好的减阻和碎土性能,所构建离散元仿真模型准确程度较高。

摘要：为了研究立式螺旋开沟器在不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合工况下进行作业的功率消耗情况,设计了一套试验装置.该装置以上位机和数据采集卡为控制系统核心,利用LabVIEW编写的测控软件实现了开沟器转速、转矩等参数的采集、显示以及土壤切削功耗的处理和分析,以获得不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合作用下土壤功耗的变化情况.利用该试验装置在转速为250 r/min,开沟角度为0°,开沟深度为250 mm的情况下,进行了前进速度分别为3,4,5 m/min的单因素土壤切削试验,并将试验参数代入切削功耗的理论计算公式中,从而对试验结果加以计算验证.单因素试验结果表明:该装置能模拟开沟器在不同前进速度、转速、开沟深度以及开沟角度组合作用下的土壤切削全过程,并且以前进速度为单因素变量的试验测得的土壤切削功耗与理论计算的最大误差为11.05%.

摘要：针对现阶段果园开沟复杂的作业环境、人工开沟效率低、劳动强度大的生产实际,开发研制了一套与小型手扶拖拉机配套的圆柱型变螺距螺旋式果园开沟装置,分析了圆柱型变螺距螺旋的结构参数和主要运动参数,并借助高速数字化土槽试验平台开展了该装置的功能性试验。试验表明该开沟装置具有功耗低、集土壤切削、提升、抛撒于一体且矩形沟型的沟壁平整等显著特征。研究结果对实现果园机械化开沟装置的结构改进和优化设计具有重要的指导意义。

摘要：针对土槽试验台车进行土槽试验，设计了以ＣＺ－２００型磁粉制动器作为加载装置的计算机模拟加载系统。研制了计算机直接数字控制系统，进行了磁粉制动器的动态性能试验，验证了加载系统的加载精度和响应速度。

摘要：针对我国北方旱区在留有玉米根茬的未耕地上进行免耕播种时根茬不易破除且易挂茬等问题,设计了一种驱动圆盘破茬装置,并对常用的4种破茬圆盘刀的开沟性能进行土槽试验比较。试验结果表明,大波纹圆盘刀的功率消耗和土壤扰动量最大,能开出沟宽68mm的播种带,种床条件最好;缺口圆盘刀功率消耗最小,仅能开出宽14mm的窄缝。4种圆盘刀在不同地表状况下的功率消耗均随刀轴转速和小车前进速度的增加而增加,转速达到一定值时,4种圆盘刀均能有效切断结构和破除根茬。试验同时显示出不同地表覆盖量下的功率消耗差异较大,随地表覆盖量的增加,功率消耗也增加。

摘要：【目的】目前我国研制的喷施固沙装置主要依靠液体喷射产生的能量把固沙剂喷洒在沙地表面,喷施位置分散随意,无法有效控制并调节喷施覆盖度,还存在固沙层浅薄的问题,实际治沙效果并不理想。【方法】基于科尔沁沙地环境特征,同时根据低覆盖治沙理论和喷施工艺技术要求,研制了一款可旋周定位喷施工作装置,进行了旋周定位变量喷施固沙工作装置的流场仿真分析及物理样机开发,并结合土槽试验开展了工作装置的喷施性能试验研究。【结果】该喷施工作装置可以实现液态固沙剂的稳定运输、定位喷施以及覆盖度的连续调节,当牵引作业速度为1 km/h时,单根喷杆单次喷施流量约为225 mL/s,在规定的单位作业面积内喷施覆盖度范围符合低覆盖度治沙要求,可达到预期目标。【结论】该研究成果可进一步推动荒漠化的有效治理,为我国固沙技术设备创新发展提供参考。

摘要：针对黄淮海地区玉米免耕播种作业时,过量小麦秸秆残茬堵塞开沟器的问题,提出一种以拨离残茬和浅旋根茬形式实现苗床清整的斜置式防堵装置。通过理论分析对防堵装置结构参数进行设计,确定了各参数的范围和相互关系,并根据装置结构对耕刀拨茬入土和脱茬离土的过程进行受力分析,确定了影响工作性能的因素。运用离散元方法模拟防堵装置在田间作业过程,以秸秆清除率、土壤扰动系数和功耗为评价指标,对装置倾角、转速和前进速度进行回归分析和显著性检验,确定了各因素对评价指标的影响及主次顺序。通过对回归模型进行多目标函数优化求解,得到最优参数组合为:转速400 r/min、前进速度6 km/h、倾角18.5°,此时秸秆清除率为74.5%、土壤扰动系数为34.7%、功耗为1.36 kW。以优化得到的参数对装置进行土槽试验,试验结果表明:转速为400 r/min、前进速度6 km/h、倾角18.5°时,秸秆清除率为92.5%、土壤扰动系数为29.6%、功耗为1.51 kW,试验结果与仿真试验优化结果相吻合,满足设计要求。

摘要：深松铲在西南红壤坡耕地作业过程中,由于土壤黏附性强且板结严重,造成土壤过度扰动和耕作阻力过大的问题。采用工程仿生的技术方法,将具有减阻优异特性的克氏原螯虾和砂鱼蜥体表作为仿生原型,以深松铲铲尖为研究对象,设计仿生凸包、微刺—凸包、仿生鳞片、微刺—鳞片和微刺—凸包—鳞片混合表面5种仿生几何结构表面。通过室内土槽试验,考察深松过程中铲尖在含水率18.11%和12.57%,深松速度为0.2 m/s,0.4 m/s,0.6 m/s的牵引阻力与降阻率变化趋势,并与传统铲尖对比。试验结果表明:含水率一定的情况下,随着深松速度的增加,牵引力逐渐减小;含水率18.11%时,具有微刺—凸包几何结构表面的铲尖减阻能力最优,降阻率达20%以上;含水率12.57%时,具有微刺—凸包—鳞片混合表面的铲尖减阻能力最优,降阻率达15%以上。该研究提出西南地区红壤黏性土深松过程减阻的仿生设计思路,为在西南地区红壤土工作环境下设计和研发新装备提供参考。

摘要：针对水稻覆膜栽培机械作业过程中存在分插机构直接插秧造成秧苗根系损伤或开孔装置结构复杂造成同步性差、漏插等问题,设计了一种切膜开孔、分秧栽植配合精准的一体式高速水稻膜上插秧机分插机构。通过分析其结构特点和工作原理,建立分插机构运动学模型,基于Visual Basic 6.0软件编写了计算机辅助分析与优化软件,优化得到满足水稻覆膜栽培农艺要求的结构参数和秧针尖点和切膜开孔刀尖点轨迹,优化结果为:取秧角16.01°、推秧角62.43°、膜上开孔长度44.31 mm、膜孔与穴口偏差5.02 mm、栽植位置21.63 mm;将三维建模仿真与高速摄像试验相结合,对比分析可知,仿真轨迹、试验轨迹与理论轨迹基本一致,验证了分插机构设计的正确性和合理性;土槽试验结果表明,在速比特征系数λ=1.57时,分插机构能够依次完成切膜开孔与栽植动作,膜上穴口长度和栽植位置的实测值与理论值偏差均小于4 mm,符合水稻膜上探出开孔式分插机构设计要求。

摘要：搂膜作业是新疆目前残膜回收的主要工作方式,在残膜回收机回收工作过程中,因棉地环境复杂,现有残膜回收机整体仿形搂膜效果差,使得搂膜弹齿无法对起伏程度不同的棉地同时进行单组仿形搂膜,造成残膜回收率低等问题,针对此问题,该文提出了一种单组仿形搂膜机构。通过对该机构进行理论设计,利用搭建的土槽台架试验装置,以弹齿数量、试验车速度、弹齿直径为影响因素,搂膜率为评价指标,进行了二次旋转正交组合试验。通过Design-Expert 8.0.6数据分析软件,建立各影响因素与指标的数学回归模型,分析了显著因素与评价指标之间的关系,优化试验参数,确定最优参数组合:弹齿数量5个,弹齿直径12 mm,试验车速度1.85 m/s。根据该试验参数组合,进行台架试验验证,结果表明:优化参数组合下的搂膜率>88.5%,优化预测模型可靠。通过在新疆昌吉五家渠共青团农场对站立棉秸秆的田间进行搂膜试验,表明该搂膜机构能够满足残膜回收的技术要求,为单组仿形搂膜机具的设计提供了参考依据。