摘要：金属波纹管广泛应用于机械密封系统,而刚度是金属波纹管设计的主要性能参数。介绍了利用ANSYS软件的Matrix27刚度单元模拟金属波纹管的方法,通过建立的简化有限元模型分析了金属波纹管的轴向刚度和扭转刚度。相较于波纹管实体模型,简化模型的规模和计算量大幅度减少,计算效率得到提高。将简化有限元模型计算所得刚度结果与有限元实体模型计算结果及EJMA工程实际经验公式计算值进行了比较,并利用已有的实验结果进行了验证。其结果吻合良好。该简化模型在研究含有波纹管的整体系统时尤其方便,如对基于整体系统响应的各类波纹管的结构参数优化等具有通用意义,并能有效提高有限元建模及分析效率。

摘要：将传统测量装置与计算机相结合,设计了一种基于LabVIEW系统的可视化空气比热容比快速测定仪。系统以LabVIEW为软件开发平台,结合BMP388气压温度传感器、Arduino单片机以及计算机搭建整个系统硬件平台,实现了数据的自动采集和温度压力变化曲线的实时绘制和存储,提高了实验的可视化和自动化程度,有助于学生理解实验的热力学变化过程。实验结果表明,系统操作方便,测量精度高,能够较好地满足科研测试和教学实验的要求。

摘要：针对无纺布容器苗在换钵移盆过程中存在的基质填充不完善导致根系过浅裸露,移栽机自动化程度过低导致移栽效率过慢等现象,设计了一种基于无纺布容器苗的全自动二次移栽机。对柔性机械爪的关键部件进行参数设计以及受力分析,结合RecurDyn刚柔耦合仿真对移栽机械臂运动状态进行优化设计,通过运动学分析进行优化。综合考虑影响移栽成功率的关键因素,确定以二次填土作用力率、苗体基质含水率、夹取针间距为试验因素,以60穴香榧幼苗为试验对象,通过正交试验确定最佳工作参数。试验结果表明:当二次填土机构作用力率为83.51%、夹取针间距为19.66 mm、苗体基质含水率为33.45%时,移栽成功率为95.29%,与验证性试验的95.33%基本一致,满足高速、高效移栽要求,为林木无纺布容器苗二次移栽领域提供参考。

摘要：针对我国丘陵山地番薯收获作业中存在的现有机型实用性较低、伤薯率高、明薯率较低,以及多为人工收获等问题,设计一种适用于丘陵山地轻量化番薯收获机。整机结构主要由变速箱、三点悬挂装置、挖掘装置、二次分选装置和升运分离装置等组成。该收获机挖掘番薯效率较高,并在其升运期间振动分离土薯,同时收集升运过程中掉落番薯至二次分选装置并振动分离土薯。进行了样机三维模型建立及样机田间试验。试验结果表明,满足番薯收获机工作需求,并以此为以后样机改进提供理论依据与现实基础。

摘要：为解决废弃山核桃蒲壳乱丢乱弃而污染环境的问题,将其变为能够回收利用的清洁能源,设计了一种小型柱塞式生物质成型机,将废弃山核桃蒲壳变废为宝,制成生物质颗粒成型燃料。采用控制变量法、转换法,通过试验研究,对比不同物料粒度、成型模具长径比、成型温度、原料含水率等条件下所得成型燃料的松弛密度,确定最佳成型工艺参数。试验结果表明,其较高含量的木质素纤维素有利于生物质颗粒的形成,在物料粒度为3 mm、成型温度为110℃、模具长径比为3.0∶1、原料含水率为16%时,加工成型的山核桃蒲壳燃料粒度品质最好,密度最高。设计的家用柱塞式生物质成型机不仅可以提高农林废弃物的利用率,减少环境污染,还可为全国实现碳达峰、碳中和目标作出贡献。

摘要：为解决因人工劳动强度大、劳动力短缺、机械化程度低及浙江丘陵山区地势地貌特征等导致的浙贝母产业发展严重受阻的问题,根据浙贝母种植鳞芽朝上要求,在链勺式排种器的基础上,设计排种器关键部件种勺和传动链轮结构。应用EDEM软件对排种器进行离散元仿真试验,结果表明排种器作业最优参数组合如下:排种器前进速度为0.426 m/s,播种通道倾斜角度为16.048°,种贝掉落离地高度为84.017 mm。在该参数组合下,种贝合格指数为80.311%。试制排种器样机并进行田间试验,结果表明,种贝合格指数为79.25%,重播指数为13.22%,破损指数为1.12%,漏播指数为6.41%,符合浙贝母机械化种植技术规范。

摘要：针对茶园土壤板结较为严重、行距小、耕作阻力大且易使耕作机构发生缠绕等问题,提出了一种基于离散元法的仿生铲,并对其进行减阻性能研究。使用离散元仿真与试验结合的方法对茶园板结土壤的物理参数进行测量。以鼹鼠爪趾为原型,结合其挖掘动作,设计出基于四杆机构的耕作机构,并使用离散元的方法研究鼹鼠爪趾的趾尖、趾廓及两者复合的仿生特征的减阻效果。离散元仿真结果表明,在各个耕作条件下,趾尖仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为1.72%~5.04%和1.58%~4.84%,趾廓仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为34.06%~39.29%和29.02%~34.73%,复合仿生特征的平均扭矩减小比例和功耗减少比例分别为36.61%~42.06%和30.84%~38.15%,说明趾尖和趾廓两个仿生特征的减阻效果在一定程度上可以叠加,复合后的仿生特征有更好的减阻效果。

摘要：针对丘陵山区浙贝母人工收获方式劳动强度大、工作效率低和生产成本高等问题,课题组借鉴国内外地下茎块收获机研究发展现状,对浙贝母收获机升运链分离装置进行了设计。根据分离装置的运动特性和分离装置上贝土混合物的运动状态,确定了分离装置相关参数范围。以挖净率和破损率为试验指标,以机具前进速度、升运链倾角、振动器振幅为试验因素进行田间试验。通过田间试验结果分析,对相关参数进行优化。试验结果表明:机具前进速度为0.75 m/s,升运链倾角安装为22°,振动器振幅为60 mm时,浙贝母收获机挖净率为96.05%,破损率为3.52%,证明了样机的正确性和准确性。

摘要：针对中国机器人大赛采摘机器人赛项要求,设计了一种采摘机器人。根据竞赛要求,将机器人行走机构设计为差速转向,两轮独立电机驱动;控制系统基于Arduino内核,搭载视觉模块、语音模块、树莓派、OpenCV摄像头、步进电机驱动器与舵机控制板,其相互配合协调,共同完成行走及目标识别与抓取动作的控制。针对比赛任务的具体要求,开发了整车控制算法、视觉导航算法、手眼协调采摘算法。与其它此类机器人相比,机器人的设计尽可能控制制造成本,发挥整车最大性能,针对不同场景设计最优策略与算法,提高效率。在搭建真实竞赛场地进行实车测试,45°的坡可以平顺通过,行驶速度为0.14 m/s,光线良好情况下果实正确识别率为100%,光线昏暗情况下果实平均正确识别率为67%,果实识别速度为6 s/个,采摘速度为22 s/个。

摘要：针对果蔬自动化、智能化采摘的技术需求,中国机器人及人工智能大赛推出了采摘机器人子项目。在此背景下,课题组设计了一款用于果蔬采摘机器人竞赛的智能机器人。机器人采用轮式移动底盘与关节型机械臂结合的形式,能够利用视觉导航按照规划路径移动,可通过视觉方式检测沿途中固定和随机的作业对象,确定目标后实施采摘作业,并且根据竞赛规则搭建了场地,进行了实际测试与调试。试验结果显示,机器人性能稳定,作业可靠且效率高,而且最终在比赛过程中得以验证,取得了良好成绩。