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基于知识工程的玉米果穗剥皮装置设计

农业机械学报 2020年第S02期51卷 249-260页

作者：杜岳峰贺诗毛恩荣朱忠祥栗晓宇杨帆中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

收获机械结构复杂多样,使用季节性强,且用户多样性、定制化需求特征明显,传统研发模式存在设计周期长、效率低和质量难以保证等问题。本文以玉米联合收获机果穗剥皮装置为研究对象,根据剥皮装置结构特征、技术参数和性能评价指标之间的... 详细信息

收获机械结构复杂多样,使用季节性强,且用户多样性、定制化需求特征明显,传统研发模式存在设计周期长、效率低和质量难以保证等问题。本文以玉米联合收获机果穗剥皮装置为研究对象,根据剥皮装置结构特征、技术参数和性能评价指标之间的关系,提出了基于知识工程的玉米果穗剥皮装置设计方法。首先明确剥皮装置设计流程,制定模块化设计方案,按照功能划分为专用件模块、通用件模块和标准件模块,其中专用件模块为剥皮装置核心组成部件,主要包括剥皮辊、压送器,通用件模块包括喂入辊、输送机构、排杂器、传动机构和果穗回收机构等,标准件模块包括传动件、连接紧固件和轴承等。然后按照标准、规范和约束范围,建立剥皮装置相关设计知识库,分析玉米品种特性、作业形式、传动方案、结构参数和工作参数之间的数学关系,同时利用框架式表示法对剥皮装置进行分解,建立自顶向下的谱系层次结构。基于果穗运动学和动力学分析,融合文献资料、试验数据和专家经验,建立了剥皮装置工作性能评价模型,包括苞叶剥净率评价模型、籽粒损失率评价模型和籽粒破碎率评价模型。基于Visual Studio平台,融合知识库、推理机、评价模型和系统人机界面,开发了基于知识工程的玉米剥皮装置设计系统,实现用户需求参数输入下设计参数的实时计算输出及参数评价。基于上述研究,以TPJ16型玉米果穗剥皮装置参数为例,在交互界面输入功率7.5 kW、喂入量16.6 t,计算获取剥皮装置关键结构参数和运动参数,并进行设计参数的性能评价,求解结果表明该剥皮装置的苞叶剥净率为96.01%,籽粒破碎率为1.42%,籽粒损失率为3.25%。

关键词：知识工程玉米果穗剥皮装置推理机制评价模型设计系统

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秸秆条带捡拾粉碎深埋装置设计与试验

农业机械学报 2021年第10期52卷 16-27页

作者：陈桂斌卢彩云何进王超王秀红王庆杰中国农业大学工学院北京100083 中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对东北黑土区保护性耕作秸秆还田条件下,地表秸秆量大导致免耕播种过程易雍堵、播种后地温提升慢等问题,提出了一种秸秆条带捡拾粉碎深埋方式,通过捡拾粉碎机构将地表部分秸秆捡拾粉碎,由罩壳处筛孔完成土秆筛分,集秆螺旋器进行秸秆... 详细信息

针对东北黑土区保护性耕作秸秆还田条件下,地表秸秆量大导致免耕播种过程易雍堵、播种后地温提升慢等问题,提出了一种秸秆条带捡拾粉碎深埋方式,通过捡拾粉碎机构将地表部分秸秆捡拾粉碎,由罩壳处筛孔完成土秆筛分,集秆螺旋器进行秸秆的定向集运,最后经运秸风机实现秸秆输送深埋。本文对粉碎刀结构、排列方式和转速等关键参数进行确定,对粉碎刀轴的秸秆漏捡区域面积展开分析,通过理论分析和离散元单因素仿真试验明确了集秆螺旋器转速与其所受扭矩和秸秆运动速度之间的关系,初步确定了螺旋器转速为900~1100 r/min,设计了开沟铲的结构参数,并利用离散元全因素仿真试验模拟了作业速度与开沟深度两因素间与表层土壤颗粒运动及开沟铲受力之间的关系,以作业速度、开沟深度和螺旋器转速为因素,秸秆深埋合格率为试验指标进行BoxBehnken试验。田间试验结果表明,当前进速度为3 km/h、开沟深度为290 mm、螺旋器转速为1000 r/min时,其秸秆掩埋合格率为64.2%,其预测值约为67.4%,误差小于5%,满足设计需求。研究成果为东北黑土地保护性耕作推广提供了新的方案和技术支撑。

关键词：条带耕作秸秆粉碎深埋装置离散元仿真

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葡萄套袋智能机器人系统设计与目标提取

农业机械学报 2013年第S1期44卷 240-246页

作者：张凯赵丽宁孙哲耿长兴李伟中国农业大学北京市现代农业装备优化设计重点实验室北京100083

为提高葡萄套袋自动化智能化水平、降低人工套袋劳动强度,研制了葡萄套袋机器人系统。针对棚架葡萄种植的园艺特点,设计了基于圆柱坐标的机器人系统本体结构,针对葡萄套袋机器人提取目标图像运算量大、耗时多等问题,提出了一种基于遗传... 详细信息

为提高葡萄套袋自动化智能化水平、降低人工套袋劳动强度,研制了葡萄套袋机器人系统。针对棚架葡萄种植的园艺特点,设计了基于圆柱坐标的机器人系统本体结构,针对葡萄套袋机器人提取目标图像运算量大、耗时多等问题,提出了一种基于遗传算法的目标特征提取算法,该方法无需彩色模型转换,时间复杂性较形态学算法及BP神经网络分割算法速度快,可对葡萄进行快速目标特征提取及识别。葡萄套袋机器人试验证明:在导航车速度为0.3 m/s情况下,葡萄目标识别率达95%,葡萄目标识别平均耗时136 ms;机器人套袋成功率达85%,单串葡萄套袋平均耗时39.6 s。

关键词：葡萄套袋机器人结构设计智能控制机器视觉

基于田间实测载荷的拖拉机转向驱动桥壳疲劳寿命分析

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农业机械学报 2021年第3期52卷 373-381页

作者：赵雪彦张青岳温昌凯尹宜勇宋正河中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对拖拉机作业过程中承载幅值大、随机非对称的特点,综合考虑应力集中、尺寸效应、表面质量和载荷特性等因素对疲劳寿命的影响,从相对应力梯度、疲劳损伤区域和实测载荷应力比3方面对传统应力场强法进行优化,获取修正S-N曲线,结合拖拉... 详细信息

针对拖拉机作业过程中承载幅值大、随机非对称的特点,综合考虑应力集中、尺寸效应、表面质量和载荷特性等因素对疲劳寿命的影响,从相对应力梯度、疲劳损伤区域和实测载荷应力比3方面对传统应力场强法进行优化,获取修正S-N曲线,结合拖拉机田间作业的实测载荷数据,分析某88 kW拖拉机转向驱动桥壳的疲劳寿命,并与传统应力场强法的预测结果进行对比。结果表明,相比于传统方法的预测结果(31 860 h),优化后的应力场强法的预测结果(25 467 h)更接近实际工作寿命(24 000 h)。本研究可为农机装备关键零部件的疲劳寿命预测提供分析方法。

关键词：大功率拖拉机转向驱动桥有限元分析应力场强法疲劳寿命分析

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基于推理的大型收获机械变速箱参数化设计

农业机械学报 2013年第S2期44卷 278-282页

作者：陈雨毛恩荣吕黄珍朱忠祥宋正河中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

针对传统三维参数化建模软件不易建立结构复杂的大型收获机械变速箱参数化模型的问题,在获取典型收获机械变速箱设计知识的基础上,研究了变速箱参数化设计推理机,提出了一种基于推理的参数化设计方法。在VC++2008环境下,运用Pro/E 5.0中... 详细信息

针对传统三维参数化建模软件不易建立结构复杂的大型收获机械变速箱参数化模型的问题,在获取典型收获机械变速箱设计知识的基础上,研究了变速箱参数化设计推理机,提出了一种基于推理的参数化设计方法。在VC++2008环境下,运用Pro/E 5.0中的Pro/TOOLKIT二次开发工具包,开发了基于推理的大型收获机械变速箱参数化设计平台。与传统参数化设计相比,该方法不必考虑在参数化软件中建立零件-部件-产品之间复杂的参数关联关系,可以方便快捷地设计出符合用户要求的变速箱。

关键词：大型收获机械变速箱推理参数化设计二次开发

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基于逆向数据的强制脱扣型方草压捆机打结器

吉林大学学报（工学版） 2011年第6期41卷 1652-1658页

作者：李慧何进李洪文王庆杰苏艳波 Rabi G Rasaily 中国农业大学工学院现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

通过逆向工程原理,以D型打结器为基础,设计了一种强制脱扣型打结器,并对打结器性能进行了Pro/E模拟仿真。设计的强制脱扣型打结器主要由摆动滚轮式凸轮机构,不完全鹰嘴齿轮机构,不完全初级夹绳锥齿轮传动机构,次级夹绳斜齿轮螺杆传动机... 详细信息

通过逆向工程原理,以D型打结器为基础,设计了一种强制脱扣型打结器,并对打结器性能进行了Pro/E模拟仿真。设计的强制脱扣型打结器主要由摆动滚轮式凸轮机构,不完全鹰嘴齿轮机构,不完全初级夹绳锥齿轮传动机构,次级夹绳斜齿轮螺杆传动机构等组成。以测绘数据为基础,经运动学和齿轮啮合特性分析确定不完全鹰嘴锥齿轮机构轴交角Σδ′=96°,不完全夹绳锥齿轮轴交角Σδ″=96°,次级夹绳斜齿轮螺杆传动机构轴交角Σδ=80°。设计驱动齿盘凸轮结构的凸轮轮廓线由两圆及其切线组成,其中两圆半径R1=28mm,R2=18mm。Pro/E模拟仿真试验结果表明:强制脱扣型打结器平稳运动无干涉产生,驱动齿盘凸轮结构和机架凸轮结构曲面质量较好,凸轮从动件能按预定时间实现间歇,无跳跃现象产生;主要机构间动作时间配合恰当,保证了打结过程各动作依序顺利完成,能够满足打结器实际作业需求。

关键词：农业机械逆向工程方草压捆机打结器仿真设计运动学分析

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大型轮式收获机械转向轮定位参数完整解算

农业机械学报 2013年第S2期44卷 273-277页

作者：李皓谢斌吕黄珍毛恩荣朱忠祥宋正河中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

基于多体动力学理论,研究建立了一套适应于大型轮式收获机械特点的转向轮定位参数完整解算模型。分别从转向梯形优化设计和整机稳态响应特性两个层面,对所建立的完整解算模型与传统的简化模型进行了对比分析。由分析结果可知,传统的转... 详细信息

基于多体动力学理论,研究建立了一套适应于大型轮式收获机械特点的转向轮定位参数完整解算模型。分别从转向梯形优化设计和整机稳态响应特性两个层面,对所建立的完整解算模型与传统的简化模型进行了对比分析。由分析结果可知,传统的转向梯形优化设计模型在车轮偏转角较小时与完整解算模型的分析结果相近,但在车轮偏转角较大时,2个模型的分析结果差距较大。另外,通过理论分析和实验验证表明,传统的简化单轨模型在描述大型轮式收获机械稳态响应特性时具有一定的局限性,所建立的转向轮定位参数完整解算模型可以更精确地描述其稳态响应特性。

关键词：大型轮式收获机械转向轮定位参数稳态响应特性完整解算

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温室株间电驱锄草机控制系统设计与试验

农业机械学报 2015年第1期46卷 89-93页

作者：马锃宏李南王汉斌朱成兵张俊雄李伟中国农业大学北京市现代农业装备优化设计重点实验室北京100083

根据温室机械锄草的需要,针对电驱锄草机械设计了一种圆盘锄刀株间锄草控制系统。该系统以MC9S12DG128双核单片机为硬件核心,融合霍尔传感器、旋转编码器的信号实时输入,通过RS232串口中断实时接收上位机(PC)视觉信息,采用CAN总线与下位... 详细信息

根据温室机械锄草的需要,针对电驱锄草机械设计了一种圆盘锄刀株间锄草控制系统。该系统以MC9S12DG128双核单片机为硬件核心,融合霍尔传感器、旋转编码器的信号实时输入,通过RS232串口中断实时接收上位机(PC)视觉信息,采用CAN总线与下位机(电动机驱动器)实时通信,对圆盘锄刀转速与转角进行实时控制,从而实现株间锄草和避苗。温室大棚内锄草试验结果表明,前进速度为1.2 km/h时,伤苗率小于10%。

关键词：圆盘锄刀株间锄草控制系统

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履带式收获机械传动系快速设计推理方法

农业机械学报 2013年第S2期44卷 268-272页

作者：宋正河毕淑琴金晓萍朱忠祥毛恩荣中国农业大学现代农业装备优化设计北京市重点实验室北京100083

在综合分析履带式收获机械传动系设计流程和设计知识特点的基础上,研究了适用于履带式收获机械传动系快速设计的推理流程,分别设计了以实例相似度匹配算法为核心的基于实例的推理方法(CBR),以所构建的履带式收获机械传动系设计知识库为... 详细信息

在综合分析履带式收获机械传动系设计流程和设计知识特点的基础上,研究了适用于履带式收获机械传动系快速设计的推理流程,分别设计了以实例相似度匹配算法为核心的基于实例的推理方法(CBR),以所构建的履带式收获机械传动系设计知识库为核心的基于规则的推理方法(RBR),以及综合运用CBR和RBR的混合推理方法。在此基础上,建立了履带式收获机械传动系快速设计系统推理机制,实际应用表明,应用混合推理方法,可以较好地实现履带式收获机械传动系的快速设计,缩短设计周期。

关键词：履带式收获机械传动系推理方法