摘要：针对现有水稻钵苗移栽机移栽行距固定、不能适应南方双季稻区不同行距移栽农艺要求的问题,在歩距式水稻插秧机基础上,设计了一种取苗轨迹简单、实用及性能可靠的变行距钵苗移栽装置。根据钵苗最佳拔取角度与取、投苗位置要求,确定取苗运动轨迹,设计取苗连杆机构,建立运动学模型,并应用Matlab对机构模型进行优化设计;根据取苗连杆机构运动参数与钵苗下落姿态的要求,设计苗夹开合与旋转运动控制凸轮,并进行取苗连杆机构与苗夹机构之间运动同步性的运动仿真分析;为满足钵苗经过输苗筒后下落至水田时刻的一致,以保证移栽时钵苗株距均匀性,对输苗筒的关键结构进行了理论分析及设计;进行不同取苗速度、不同行距的移栽试验,平均取苗成功率达到89.96%,平均倒苗率3.45%,表明该装置具有较好的移栽效果,可应用于水稻钵苗变行距移栽作业。

摘要：针对丘陵果园大型开沟施肥机无法进入,小型开沟施肥机因低功率限制无法达到所需开沟深度且功能单一的问题,设计了一种适宜丘陵地区25°坡度地形集开沟、施肥、覆土三大功能为一体的小型立式螺旋开沟施肥机。通过理论分析对开沟装置、施肥装置和覆土装置等关键部件进行了设计。根据丘陵果园土壤板结的特点选择Hertz-Mindlin with Bonding接触模型建立了开沟仿真模型,并以降低开沟旋转功耗、前进功耗、比功为目标,设计Box-Behnken试验对螺旋开沟刀结构参数进行优化。刀具优化仿真试验结果为:螺旋开沟刀的螺旋角、齿数、刃角、齿长分别取17.6°、10、30°、19.76 mm,此时,开沟旋转功耗、前进功耗、比功分别为6.74 kW、0.132 kW、0.165 kW·h/kg。将优化后的螺旋开沟刀试制并开展仿真验证试验,结果表明,试验与仿真测得开沟旋转功耗相对误差为5.6%,说明刀具优化结果正确。整机的田间试验结果表明,施肥机开沟深度稳定性系数、沟底宽度一致性系数、施肥均匀性系数、覆土率分别为96.91%、98.16%、97.08%、77.38%,各项指标均满足农艺要求。

摘要：为实现低矮密集型油茶林松土、除草、除灌一体化作业,解决油茶林土壤板结、草灌杂生等问题,设计了立式螺旋松土除草机。通过对油茶林常见杂草、杂灌根系的物理力学特性分析,结合刀具运动分析,设计了立式螺旋耕刀。采用Hertz-Mindlin bonding接触模型建立了根土复合体模型,以降低功耗为目标对刀具参数进行了仿真优化,分析其对根土复合体的扰动情况,并试制样件进行了土槽试验,检验耕作效果,验证了仿真分析的可靠性。仿真结果表明:优化后立式螺旋耕刀对根土复合体的扰动率可达到91.41%,切削土壤时最大功耗为0.16 kW;切削根土复合体时最大功耗为0.77 kW。土槽试验表明:耕刀的耕深稳定性系数为92.34%,碎土率95.00%,除根率95.30%;螺旋耕刀在切削土壤时,实际测得最大转矩为7.93 N·m,比仿真值低6.57%;切削根土复合体时,实际测得最大转矩为34.84 N·m,比仿真值低4.91%,两者比较接近,验证了设计的正确性。设计的立式螺旋松土除草机满足丘陵山地油茶林松土、除草、除灌作业要求。

摘要：针对山地丘陵果园生产作业中,病虫害防治和灌溉工作量大,人工成本上升,同时我国当前施肥模式粗犷、水肥浪费量大、肥液浓度不好控制等问题,结合物联网技术和互联网技术设计一种基于物联网的果园药水肥一体化控制系统。该套系统以基于CC2530的ZigBee节点为基础,结合MCU单片机及各类传感器,通过ZigBee网络实现远程监测和控制执行模块执行各种功能,同时采用模糊控制对水泵进行精准控制,实现对果树的精准施药、施肥和灌溉,并进行试验验证。结果显示,ZigBee网络的丢包率与距离没有明显关系,与上位机软件发包频率有一定关系;系统能够实现远程监测与自动控制,实时显示空气和土壤湿度、EC值和pH值等监测数据;混合药池的EC值经过系统调节690 s左右,达到设定值1.5 ms/cm,土壤EC值经过系统调节810 s左右,达到设定值1.2 ms/cm附近;同时系统根据不同的土壤EC值与混合药池EC值执行不同的灌溉方案与混肥、施肥方案,精准控制灌溉施肥,有较好的稳定性。

摘要：【目的】针对南方丘陵水稻机械化种植的农机下田作业难、水网平湖交织区泥脚深易陷车等问题,基于3WWDZ-16A六旋翼无人机不受地形限制、高效、便捷等优点,配套研制了一种定量供种离心式水稻播种装置。【方法】以长粒型杂交籼稻万象优华占、中粒型常规籼稻黄华占和短粒型杂交粳稻甬优12为试验对象,测试了其机械物理特性,并计算确定了种箱容积和结构;理论分析确定了定量供种螺旋直径和临界转速,开展了螺旋转速20~100 r/min播种量稳定性的台架试验,明确了定量供种螺旋转速与播种量的线性关系。以无人机前进速度(1.5~2.5 m/s)、作业高度(1.5~2.5 m)和螺旋转速(30~50 r/min)为自变量,开展了该装置的全因素飞播试验,并通过分布均匀度、实际落种量误差和有效播宽评价其播种性能。【结果】该装置能实现定量播种万象优华占、黄华占和甬优12,且落种量呈现中间集中两侧减少现象,其前进速度和定量供种螺旋的转速直接影响落种量,且实际落种量误差随着前进速度增大而逐渐趋于稳定,并构建了无人机播种的有效幅宽与前进速度、作业高度和螺旋转速的数学模型,分布均匀度主要集中在10%~35%,实际落种量误差处于0~25%范围。基于无人机飞播的最佳运行参数,开展了田间试验。当无人机前进速度为2.0 m/s、作业高度为2.00 m和螺旋转速为20 r/min时,该装置飞播野香优2号有效播宽6 m,播种量变异系数为18.70%,实际落种量误差为13.64%。【结论】研制的水稻播种装置满足水稻播种农艺要求和无人机飞播行业标准,为无人机水稻播种技术和装备研究提供参考。

摘要：【目的】相较于毯状苗移栽,钵苗移栽能够提高水稻的产量和品质。移栽装置作为水稻钵苗移栽机的核心部件,其质量直接决定整机工作性能。结合钵苗移栽的特点,提出了一种新型的曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置,为水稻钵苗移栽机的研制提供设计依据。【方法】设计了取秧机构、横向移箱机构和纵向送秧机构,通过SoildWorks建立了相应的虚拟模型,利用ADAMS软件对取秧机构的运动特性进行了仿真分析。试制了移栽装置样机,以漏拔率和伤秧率为指标进行了取秧性能试验。【结果】在ADAMS中对移栽装置进行运动学仿真,得出秧夹夹持点运动轨迹和位移曲线,且取秧机构在相应位置取放秧时,其左右秧夹夹持点之间距离分别为11.7 mm和0.5 mm。取秧性能试验,观测得到秧苗漏拔率(漏栽率)和伤秧率。随着取秧频率的增加略有增加,取秧频率为50次/min时取秧效果较好,移栽装置的伤秧率和漏拔率分别为2.14%和3.57%。【结论】曲柄摇杆夹持式水稻钵苗移栽装置各机构之间运动平稳,其取秧时伤秧率和漏拔率接近行业标准,基本满足移栽要求,后期将依照试验对机构进一步改进和完善,进而获得较好的移栽效果。

摘要：针对现有的半自动辣椒移栽机效率低、劳动强度大的问题,设计一种自动取投苗装置。该装置由夹苗部件、平移机构、垂直移动机构、控制系统和穴盘架等组成。控制系统驱动平移机构和垂直移动机构运动,分别带动夹苗部件和穴盘使其产生联动,实现夹苗部件依次从穴孔中将辣椒苗拔出,然后移动到导苗管上方投苗,完成整个取投苗过程。用72孔穴盘育苗,选取55天苗龄的辣椒穴盘苗为研究对象,对5盘共360株辣椒穴盘苗,以15株/min的移栽速度,进行取投苗试验,试验结果得到:取苗成功率为96.39%,投苗成功率为98.27%,茎叶损伤率为7.79%,满足辣椒穴盘苗移栽的农艺要求,该研究可为自动化移栽机的设计提供参考。

摘要：针对目前油茶果采摘机花苞损伤率高的问题,设计了一种油茶果分层采摘机构。利用Adams软件对油茶果与胶辊的接触碰撞进行仿真分析,得到油茶果的临界脱落速度为105mm/s;根据油茶花苞的生长特性,建立花苞与胶辊相互作用的有限元模型,在ANSYS Workbench软件中仿真分析了花苞与胶辊的碰撞过程。研究结果表明:在油茶果临界脱离速度条件下,花苞与胶辊发生碰撞接触后等效应力和等效应变的值随着胶辊速度和胶辊直径的增加而增加,随着胶辊间距的增加先增加后减小,且花苞均未与果柄发生分离;分层采摘机构室内试验结果与仿真结果基本吻合,研究结果可为油茶果采摘装置的设计提供参考。

摘要：为满足菜田土壤温湿度监控的需要,针对当前蔬菜种植过程中信息化、可视化程度不高等问题,围绕物联网三层架构模型,开发一套可用于菜田的土壤温湿度在线监测系统。该系统由无线土壤温湿度传感器、LoRa协调器主汇聚节点和Web物联网开发平台组成。无线土壤温湿度传感器可实时快速采集土壤温湿度信息,在软硬件上具体阐述低功耗的设计理念,采用模块化的供电方式和分时节能算法提高节点能量有效性,采用数据融合算法及自定义数传协议提高数据传输可靠性;LoRa协调器主汇聚节点实现中短程数据汇总,继而通过4G网络远距离传送至服务器;服务器部署有MySQL数据库、Socket网络端口监听工具以及Web物联网开发平台,用户可通过手机APP或PC浏览器查看实时或历史报表。对传感器数据准确性、通信可靠性和Web物联网开发平台进行测试,测试结果表明:该传感器温度及湿度标定曲线决定系数分别为99.54%和94.59%,整机通讯平均丢包率为4.73%,待机功耗小于11.28 mW,发射瞬时功耗小于662 mW。整个系统稳定可靠,具有成本低、测量精度高、实时性强等优点,可用于菜田中土壤温湿度的实时在线监测。

摘要：为提升联合收割机燃油总能转换效率,设计一种基于气-气式热管换热器的联合收割机尾气余热回收谷物干燥系统,建立以换热器换热量最高和排气系统背压增量最小为目标的优化设计模型,运用带精英策略的无支配排序遗传算法程序(NSGA-II)对热管换热器的无缝钢管选型、翅片厚度以及翅片间距则进行多目标优化,获取该换热器的最优结构参数组合,并采用数值模拟方法对优化前后的换热性能进行对比验证。结果表明,经过优化后的热管换热器在系统整体压力降相差不大的情况下,遗传算法优化结果换热器总换热量提升约1.5%,仿真试验也表明换热量提升1%。