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油茶果采摘机冲击组件的设计与仿真

西北农林科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 143-154页

作者：张贺飞黄国庆衣雪梅闫锋欣西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100

【目的】设计冲击式油茶果采摘机及冲击组件,采用数值模拟方法研究油茶果采摘过程,为油茶果采摘设备的研发提供依据。【方法】测量油茶果和花苞的物理特征参数,利用Creo软件对冲击式油茶果采摘机进行整机及冲击组件设计,通过Abaqus软件... 详细信息

【目的】设计冲击式油茶果采摘机及冲击组件,采用数值模拟方法研究油茶果采摘过程,为油茶果采摘设备的研发提供依据。【方法】测量油茶果和花苞的物理特征参数,利用Creo软件对冲击式油茶果采摘机进行整机及冲击组件设计,通过Abaqus软件分别建立油茶果-果柄-果枝和花苞-花枝动力学模型,以油茶果和花苞的应力与形变量作为试验指标,仿真分析有套筒和无套筒冲击组件在机械采摘过程中对油茶果和花苞损伤的影响。【结果】在采摘作业中,有套筒和无套筒冲击组件使油茶果脱落的最大临界转速分别为399和372 r/min,最大应力分别为36.87和51.34 MPa,最大形变量分别为0.73和1.04 mm;花苞所受最大应力分别为0.86和1.34 MPa,最大形变量分别为0.86和1.74 mm。增设套筒的冲击组件使油茶果最大应力与最大形变量分别减少了28.2%和29.8%,使花苞最大应力与最大形变量分别减少了35.8%和50.6%。【结论】所设计的冲击式油茶果采摘机可有效降低油茶果和花苞损伤。

关键词：油茶果机械采收冲击组件碰撞仿真有限元法

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墨尔本大学工学教育对我国新工科人才培养的启示

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高等职业教育探索 2018年第2期17卷 43-47,53页

作者：闫锋欣西北农林科技大学陕西杨凌712100 墨尔本大学

在分析墨尔本大学全面推行"墨尔本模式"所取得的良好人才培养效果因素的基础上,以该校机械设计课理论、实践、研讨三个教学环节的具体做法为例,剖析了"墨尔本模式"指导教学九原则、大类培养、跨学科知识融合等在人才培养中的实施方法,... 详细信息

在分析墨尔本大学全面推行"墨尔本模式"所取得的良好人才培养效果因素的基础上,以该校机械设计课理论、实践、研讨三个教学环节的具体做法为例,剖析了"墨尔本模式"指导教学九原则、大类培养、跨学科知识融合等在人才培养中的实施方法,提出着力培养学生Engineering大工程理念、构建详实丰满的课程教学体系、打造无学科界限的国际一流师资队伍的整体统筹改革思路,为探索推动我国工科人才培养新模式提供了新思路。

关键词： “墨尔本模式” 机械设计新工科人才培养模式

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基于并联谐振匹配的超声电机阻抗特性

振动．测试与诊断 2018年第1期38卷 73-79页

作者：牛子杰闫锋欣孙志峻朱华衣雪梅西北农林科技大学机械与电子工程学院咸阳712100 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

针对目前对超声电机及其驱动系统的阻抗特性测试均局限于单定子和低电压的现状,提出了超声电机及驱动器组成的并联等效电路整体模型,通过电学仿真得到机电系统的阻抗特性。通过傅里叶分解的方法对电机驱动电压和驱动电流信号进行处理,... 详细信息

针对目前对超声电机及其驱动系统的阻抗特性测试均局限于单定子和低电压的现状,提出了超声电机及驱动器组成的并联等效电路整体模型,通过电学仿真得到机电系统的阻抗特性。通过傅里叶分解的方法对电机驱动电压和驱动电流信号进行处理,得到超声电机实际工作中的阻抗特性。通过仿真分析和实验可知:机电系统随着驱动频率的降低,阻抗呈单调增大的趋势,同时电机负载扭矩(小于额定扭矩)越大,系统阻抗越小;机电系统谐振匹配频率越小,系统阻抗越小,同时谐振匹配点越靠近电机共振频率,系统阻抗模随着驱动频率的减小,增大得越快。最后,通过机电系统阻抗特性提出超声电机实际工作的理想频率和驱动器的谐振匹配频率均应略大于电机共振频率的频率点。

关键词：阻抗特性超声电机谐振匹配驱动频率共振频率

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手持冲击梳刷式油茶果采摘装置设计与试验

农业机械学报 2023年第12期54卷 129-140页

作者：闫锋欣李许杰杨永霞黄国庆张玉杨福增西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部北方农业装备科学观测试验站陕西杨凌712100

针对丘陵山地油茶果人工采摘效率低、大型机械采收难且花苞损伤大等问题,设计了一种手持冲击梳刷式油茶果采摘装置,通过冲击指的碰撞作用和指间梳刷作用采摘油茶果,可有效降低花苞损伤率。以采摘装置质量最小化为目标,利用Ansys Workbe... 详细信息

针对丘陵山地油茶果人工采摘效率低、大型机械采收难且花苞损伤大等问题,设计了一种手持冲击梳刷式油茶果采摘装置,通过冲击指的碰撞作用和指间梳刷作用采摘油茶果,可有效降低花苞损伤率。以采摘装置质量最小化为目标,利用Ansys Workbench拓扑优化模块进行轻量化设计,机架减轻近30.59%;建立“冲击指-油茶果”碰撞模型和“主枝-细枝-茶果”三摆动力学模型,明确影响油茶果采摘效果的主要因素为油茶果的质量和压入变形量、冲击指质量和转速、枝条长度和质量;进而以冲击指转速和指间夹角、装置梳刷次数为试验因素,以采摘速率、采净率和花苞损伤率为评价指标,开展油茶果采摘试验并采用响应面分析法处理试验数据。结果表明,冲击指转速对采摘效果的影响最为显著,且当冲击指转速为409.8 r/min、指间夹角为4.1°、装置梳刷4.5次时,装置的采摘性能最佳;此时,油茶果采摘速率为43.67 kg/h、采净率为86.42%,花苞损伤率低于8.89%,满足高油茶果采净率和低花苞损伤率的工作要求。

关键词：手持式冲击梳刷油茶果采摘装置三摆动力学模型拓扑优化

基于RSM和GA-BP-GA优化的油茶籽仿真参数标定

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农业机械学报 2023年第2期54卷 139-150页

作者：丁辛亭李凯郝伟杨其长闫锋欣崔永杰西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100 中国农业科学院都市农业研究所成都610213

采用逆向工程技术,在EDEM软件中建立了油茶籽离散元模型;通过物理试验测得油茶籽堆积角为(27.93±1.46)°,以及密度、碰撞恢复系数和油茶籽-钢板间静摩擦因数的参数区间,采用Plackett-Burman Design和最陡爬坡试验筛选显著性因素;以堆... 详细信息

采用逆向工程技术,在EDEM软件中建立了油茶籽离散元模型;通过物理试验测得油茶籽堆积角为(27.93±1.46)°,以及密度、碰撞恢复系数和油茶籽-钢板间静摩擦因数的参数区间,采用Plackett-Burman Design和最陡爬坡试验筛选显著性因素;以堆积角为响应值,采用响应面(RSM)和机器学习对显著性参数进行优化和对比。结果显示,基于遗传算法(GA)的BP人工神经网络的预测能力与稳定性优于随机森林、支持向量机和BP人工神经网络;采用GA寻优得到油茶籽-油茶籽间静摩擦因数为0.443、油茶籽-钢板间静摩擦因数为0.319、油茶籽-油茶籽间滚动摩擦因数为0.063,测得仿真堆积角为27.63°,与实际堆积角的相对误差为1.09%;采用RSM得到油茶籽-油茶籽间静摩擦因数为0.383、油茶籽-钢板间静摩擦因数为0.335、油茶籽-油茶籽间滚动摩擦因数为0.064,测得仿真堆积角为26.99°,相对误差为3.33%。研究结果表明,在油茶籽参数标定中,GA-BP-GA的参数优化效果优于RSM,并且该研究所建油茶籽模型与参数标定结果可用于离散元仿真。

关键词：油茶籽离散元参数标定遗传算法 BP神经网络

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中国涉农高校的成功方案——西农模式研究

南方农机 2019年第12期50卷 210-211页

作者：魏星闫锋欣西北农林科技大学机械与电子工程学院

文章通过对“西农模式”的思考和解读,剖析西农模式的特点,阐述各级主体的基本做法,强调西北农林科技大学改革的创新成果,呼吁高等院校借助自身优势,发挥其示范作用,服务社会,为国家及社会发展提供动力。

关键词：西农模式成功方式农技推广

基于振动特性和电学特性的行波超声电机非线性带载骤停现象研究

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中国电机工程学报 2017年第16期37卷 4819-4825页

作者：牛子杰闫锋欣孙志峻衣雪梅西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西省西安市712100 机械结构力学及控制国家重点实验室(南京航空航天大学) 江苏省南京市210016

当前航空航天领域内对超声电机,特别是行波型超声电机(下文简称超声电机)的需求越来越大。而超声电机在使用过程中的非线性现象导致的问题越来越突出。目前亟待解决的超声电机非线性问题是超声电机工作在一定的扭矩负载(小于堵转扭矩)... 详细信息

当前航空航天领域内对超声电机,特别是行波型超声电机(下文简称超声电机)的需求越来越大。而超声电机在使用过程中的非线性现象导致的问题越来越突出。目前亟待解决的超声电机非线性问题是超声电机工作在一定的扭矩负载(小于堵转扭矩)状况下会出现突然停机的现象。该文分别从振动特性和电学特性分析了电机的骤停现象,提出行波型超声电机负载扭矩增加会导致电机定子阻尼和刚度同时增加,从而导致振动阻尼比减小。电机定子振动阻尼比减小会导致电机实际的共振频率升高。同时,负载增大会导致电机系统在同一频率下的阻抗模减小,使得电机实际的共振频率进一步升高。电机驱动频率不变,当电机实际的共振频率升高并从低到高穿越电机驱动频率时,超声电机会出现骤停现象。实验证明,负载扭矩增加导致电机系统阻尼比减小和电机系统阻抗模减小是影响到电机带载骤停的根本原因。

关键词：行波型超声电机受迫振动阻抗特性共振频率阻尼比骤停