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基于混合多位姿行星轮系取苗机构的设计与试验

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基于混合多位姿行星轮系取苗机构的设计与试验

作者：王系林浙江理工大学

学位级别：硕士

机械化种植能有效地解放劳动力的同时提高种植效率,实现机械化种植也是为未来智能化农业奠定基础。现有行星轮系取苗机构主要针对128穴、穴盘口径为32 mm×32 mm、底部为18 mm×18 mm和深度为44 mm的穴盘进行设计的,在进行取苗时夹钵片... 详细信息

机械化种植能有效地解放劳动力的同时提高种植效率,实现机械化种植也是为未来智能化农业奠定基础。现有行星轮系取苗机构主要针对128穴、穴盘口径为32 mm×32 mm、底部为18 mm×18 mm和深度为44 mm的穴盘进行设计的,在进行取苗时夹钵片进出钵穴前后的摆角较大,从而无法同时满足多种型号穴盘的取苗工作需求,造成在实际应用中存在一定的局限性,并且现有取苗机构所配套使用的取苗臂因取苗时夹取到钵体长度过短和推苗速度过慢而影响取苗成功率和推苗效果。对此,本文利用混合多位姿综合方法设计一种取苗时夹钵片进出钵穴前后摆角较小的行星轮系取苗机构,从而使取苗机构可以适用于更多型号的穴盘取苗,并提出一种能够实现渐进式取苗、快速推苗的齿轮摆杆取苗臂,以提高取苗机构的取苗成功率和推苗效果。本文主要研究内容如下:(1)分析国内外自动取苗机构的研究现状,基于本课题组行星轮系取苗机构的研究现状明确了本文自动取苗机构的设计要求,最后确定了本文的总体方案和技术路线。(2)根据取苗机构设计要求规划一条能实现较小摆角取苗的取苗轨迹,并选取取苗轨迹上十个位姿数据,其中包括四个精确实现位姿数据和六个近似实现位姿数据,然后先将取苗机构简化为平面2R机构,建立了平面2R开链机构的混合多位姿综合设计方程,并基于设计方程建立综合求解目标函数,然后通过同伦算法进行求解,最后求解得到满足设计要求的平面2R开链机构的机构参数。(3)基于求解得到的机构参数进行轮系机构的设计,包括角位移曲线的计算、传动比的分配、非圆齿轮节曲线的计算,求解得到取苗臂夹钵片进出钵穴摆角小于45°的行星轮系取苗机构,并对非圆齿轮节曲线进行优化。基于设计好的非圆齿轮节曲线进行大重合度非圆齿轮的设计,基于MATLAB的GUI界面开发混合多位姿综合方法辅助设计软件,以简化行星轮系取苗机构设计过程。(4)分析现有取苗臂在进行取苗工作的过程中所存在的问题;根据农艺要求并基于现有取苗臂确定了新取苗臂的设计要求,再根据新的设计要求提出一种能够实现渐进式取苗、快速推苗的齿轮摆杆取苗臂,并简述其基本组成和工作原理,最后确定齿轮摆杆取苗臂中齿轮连杆机构和凸轮的机构参数。(5)进行取苗机构的结构设计和三维模型的建立,并基于三维模型进行虚拟样机的运动学仿真,获得取苗机构的仿真取苗轨迹,验证理论设计和仿真结果的一致性,并且分析齿轮摆杆取苗臂夹取钵苗的仿真过程,验证齿轮摆杆式取苗臂设计的可行性。(6)进行取苗机构实物样机的加工、装配和调试工作,搭建取苗机构试验台,并进行取苗机构的空转试验,获得实际取苗轨迹,并将其和理论轨迹和仿真轨迹进行对比,验证理论设计的正确性。最后针对穴盘口尺寸为25 mm×25 mm的小穴盘进行了不同转速下的取苗试验,得到了在25 r/min、35 r/min和45 r/min转速下的取苗成功率分别为97.1%、95.0%和94.4%,并对试验结果进行了分析和说明。

关键词：取苗机构混合多位姿综合齿轮摆杆取苗臂快速推苗试验

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圆盘锯切技术在农机领域的研究现状及展望

现代农业装备 2024年第1期45卷 2-8页

作者：刘海涛邓干然何冯光郑爽周思理王系林华中农业大学工学院湖北武汉430070 中国热带农业科学院农业机械研究所广东湛江524091 农业农村部热带作物农业装备重点实验室广东湛江524091

圆盘锯切技术是我国农业机械领域切割技术的重要组成部分,高速旋转的圆盘锯在茎秆锯切上有着独特优势。在锯切过程中使用有限元仿真和正交试验来确定最佳工作参数,并对圆盘锯轮廓曲线及动态稳定性进行结构优化是目前研究的热点。本文对... 详细信息

圆盘锯切技术是我国农业机械领域切割技术的重要组成部分,高速旋转的圆盘锯在茎秆锯切上有着独特优势。在锯切过程中使用有限元仿真和正交试验来确定最佳工作参数,并对圆盘锯轮廓曲线及动态稳定性进行结构优化是目前研究的热点。本文对圆盘锯工作参数和结构的优化研究现状进行了概括,分析了我国圆盘锯切技术存在的问题,并对发展趋势做出了展望。

关键词：圆盘锯作业参数结构优化趋势

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蔬菜钵苗密植移栽机多行取苗机构设计与试验

农业机械学报 2023年第1期54卷 94-103页

作者：俞高红王系林刘建刚叶秉良李祥赵雄浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 农机智能控制与制造技术福建省高校重点实验室武夷山354300

为实现蔬菜钵苗密植自动移栽,提出一种能够降低因齿轮间的齿侧间隙引起的传动误差进而提高运动准确性的大重合度非圆齿轮传动机构,根据小青菜钵苗密植移栽农艺要求,设计了密植移栽取苗轨迹和一种基于该传动机构的非圆齿轮行星轮系八行... 详细信息

为实现蔬菜钵苗密植自动移栽,提出一种能够降低因齿轮间的齿侧间隙引起的传动误差进而提高运动准确性的大重合度非圆齿轮传动机构,根据小青菜钵苗密植移栽农艺要求,设计了密植移栽取苗轨迹和一种基于该传动机构的非圆齿轮行星轮系八行同步取苗机构。开展了取苗机构的逆向设计,并对其进行了运动学分析,自主开发了密植移栽取苗机构反求设计软件。为降低传动误差,该行星轮系取苗机构一级齿轮传动采用大重合度非圆齿轮传动,二级齿轮传动采用斜齿轮传动,每级齿轮传动的重合度均接近2。基于虚拟样机技术和高速摄像技术对取苗机构进行轨迹测试试验,得到试验和仿真取苗轨迹,并对比理论计算轨迹,三者轨迹基本一致,验证了密植移栽取苗机构设计的可行性。对密植移栽取苗机构进行取苗试验,取苗机构的取苗成功率为95%左右,检验了机构样机性能。

关键词：蔬菜钵苗密植移栽取苗机构反求设计精密取苗大重合度非圆齿轮

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大型预制钢沉井海上浮运稳定性分析

公路 2024年第6期69卷 178-184页

作者：王得林中国铁建港航局集团有限公司珠海市519070

在复杂海洋条件下,沉井的浮运稳定性研究一直是其保障浮运安全的热点关注问题。为保证沉井浮运过程中的稳定性及防止发生大角度转动和偏移,该研究采用有限元软件建立沉井结构海上浮运模型,探究影响沉井在浮运过程中稳定的因素。先通过... 详细信息

在复杂海洋条件下,沉井的浮运稳定性研究一直是其保障浮运安全的热点关注问题。为保证沉井浮运过程中的稳定性及防止发生大角度转动和偏移,该研究采用有限元软件建立沉井结构海上浮运模型,探究影响沉井在浮运过程中稳定的因素。先通过与现有实验结果对比,验证数值模型的可靠性。然后分别在波流作用下对沉井的稳定性进行了分析。研究结果表明:波流作用下沉井的y向位移呈非线性变化,且其位移峰值均很小;不同波高对沉井的z向位移影响较小,但流速对沉井的z向位移具有显著影响;沉井倾斜角度受水流和波流的影响较小,其最大倾斜角度不超过0.6°;波流作用下沉井的运动响应与其周围水流具有关联性,在研究沉井的浮运过程中考虑流固耦合效应则更为合理。

关键词：桥梁工程大型预制钢沉井浮运波流共同作用稳定性分析流场分析

面向AI生成的产品概念设计方案智能评估方法

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计算机集成制造系统 2024年

作者：王愫刘月林孙利燕山大学艺术与设计学院

面向批量生成的产品概念设计方案，为了实现在方案初筛阶段的高效且精准的智能化评估，提出了一种基于改进的卷积神经网络的方案选择方法和评估模型。首先通过主成分法进行指标降维，筛选出产品概念设计方案具有代表性的指标，其次为具... 详细信息

面向批量生成的产品概念设计方案，为了实现在方案初筛阶段的高效且精准的智能化评估，提出了一种基于改进的卷积神经网络的方案选择方法和评估模型。首先通过主成分法进行指标降维，筛选出产品概念设计方案具有代表性的指标，其次为具有更高的适用性，通过调查问卷建立结构方程模型，验证评估认知逻辑的合理性并得到评估指标的权重，作为数据集标注的依据。以头戴式耳机为研究案例，分别构建了带有方案感知价值标签的三分类和二分类数据集进行二分类对比实验，验证了方案图像分类效果与各评估指标的相关性。而后基于ResNet算法和卷积注意力机制对三分类数据集进行训练，获得方案图像智能评估模型，输出结果通过SHAP（Shapley Additive Explanations）算法进行可解释性分析，以助于设计师明确设计重点，为产品设计方案的初步筛选与设计迭代提供参考。将模型与其他经典卷积神经网络模型进行对比实验，结果表明产品概念设计方案评估模型的有效性和可行性。

关键词：生成式人工智能产品概念设计结构方程模型卷积神经网络设计评估

SiC纳米线基异质结可控制备及其光电化学型紫外光电探测器性能研究

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SiC纳米线基异质结可控制备及其光电化学型紫外光电探测器性能研究

作者：王沪林广西大学

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基于熵产理论的管道泵流动损失特性分析

农业工程学报 2024年

作者：王勇李明王雪王哓林赵建林陈杰苏州工业职业技术学院精密制造工程系江苏大学流体机械工程技术研究中心重庆工程职业技术学院浙江佳力科技股份有限公司

为了揭示管道泵运行过程中的流动损失特性，基于熵产理论，采用数值计算方法对管道泵吸水室和叶轮内的总熵产以及局部熵产率进行了研究，并结合压力脉动及涡核分布对其产生流动损失的原因进行了分析。研究结果表明，叶轮总熵产和吸水室... 详细信息

为了揭示管道泵运行过程中的流动损失特性，基于熵产理论，采用数值计算方法对管道泵吸水室和叶轮内的总熵产以及局部熵产率进行了研究，并结合压力脉动及涡核分布对其产生流动损失的原因进行了分析。研究结果表明，叶轮总熵产和吸水室总熵产保持高度一致性，吸水室内部流动影响了叶轮内部流动。随着流量的增大，叶轮和吸水室总熵产先减小，随后增大，这与其内部监测点的压力脉动主频幅值变化规律基本一致。叶轮总熵产显著大于吸水室总熵产，偏工况下更为明显，前者至少是后者的4倍。湍流耗散熵产占据吸水室和叶轮总熵产的90%以上，构成了流动损失的主要部分。吸水室高熵产率区主要分布在第二弯道及出口处，小流量工况下的熵产率是其余工况下的数百倍，该位置的大尺度带核涡以及附壁涡是导致熵产率增加的主要原因。叶轮高熵产率区主要集中在叶轮进口和出口，在大部分区域，小流量下的熵产率是其余工况的6倍以上，小流量工况下叶轮进口预旋和出口失速涡以及大流量工况下叶轮中上游的分离涡是导致熵产率较高的主要原因。该研究可为管道泵局部流动损失识别以及开展针对性优化提供参考。

关键词：管道泵流动损失熵产压力脉动涡数值模拟

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航空发动机用滑油泵组碟簧压紧有限元分析

排灌机械工程学报 2024年第3期42卷 230-235,249页

作者：王勇张旭王哓林董云江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 中国航发集团航空发动机动力传输航空科技重点实验室辽宁沈阳110015

为保证滑油泵组关键部件配流盘与偏心泵体的稳定压紧及泵盖的安全性,依据GB/T 1972—2005标准,选用2只单片碟簧以精准对合方式安装于滑油泵组上.在考虑潜在温度场热变形的影响下,采用热固耦合方法,基于Workbench平台对滑油泵组在不同碟... 详细信息

为保证滑油泵组关键部件配流盘与偏心泵体的稳定压紧及泵盖的安全性,依据GB/T 1972—2005标准,选用2只单片碟簧以精准对合方式安装于滑油泵组上.在考虑潜在温度场热变形的影响下,采用热固耦合方法,基于Workbench平台对滑油泵组在不同碟簧初始压缩量(0.6,0.7,0.8,0.9 mm)下进行有限元分析.研究结果表明:当初始压缩量小于0.7 mm时,滑油泵的主要部件受到的压紧力较小,主要受油液周向推力的影响;随着初始压缩量从0.7 mm增至0.9 mm,预压缩端的变形量呈现相应的增长趋势,同时滑油泵体挡板所承受的轴向力也随着初始压缩量的递增而呈现线性增长的规律;在此过程中,配流盘与偏心泵体所受到的轴向推力随着初始压缩量的增大而逐渐增大,确保其能够有效地被压紧且泵盖保持完好无损.研究结果不仅为滑油泵组的初始安装提供了理论依据,而且有助于指导实际工程应用中的安装操作,从而确保滑油泵组的正常运行与使用寿命.

关键词：滑油泵碟簧初始压缩量数值模拟热固耦合

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基于非机动单站的目标运动状态无偏估计

光学精密工程 2024年第7期32卷 1034-1044页

作者：林建军王骧予涵班晓军黄显林哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150000 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法。以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进... 详细信息

为了解决远距离场景下基于非机动单站的目标跟踪问题,提出了一种基于三维到达角信息且具有渐进无偏特性的目标跟踪算法。以相对运动模型为研究对象,在速率先验已知的条件下,建立基于非机动单站的运动模型与观测模型,并对系统可观测性进行了分析。为了解决伪线性最小二乘算法的有偏性问题,提出了一种具有渐进无偏性能的约束总体最小二乘法,并证明了该方法的无偏性。仿真结果表明,在百公里级别的三维到达角跟踪中,角测量标准差分别为0.1°,0.2°,0.3°时,约束总体最小二乘法50~100 s内的时均相对距离误差能达到6%,12%,21%,时均绝对位置误差达到9,19,35 km;而初始距离为70,140,280 km时50~100 s内的时均相对距离误差能达到1%,6%,30%,时均绝对位置误差为0.7,9,30 km,100 s时的相对距离误差均能降到10%以内,精度提升效果最明显,且算法运行速度与伪线性最小二乘法在同一个量级。约束总体最小二乘法收敛速度快、定位精度高,且具有较快的运行效率,受测角误差与初始距离的影响较小,能够为远距离场景下的非机动单站三维到达角目标跟踪提供有效方法。

关键词：目标跟踪三维到达角伪线性渐进无偏估计