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旋转剪切式青花椒采摘装置设计与试验

农业工程学报 2024年第3期40卷 72-83页

作者：杨玲张原何志远李守太蒲应俊陈维汉杨仕杨明金西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

针对基于“下桩”采摘方法的青花椒采摘设备存在喂入困难、易堵塞而造成采摘效率低的问题,该研究设计了一种旋转剪切式青花椒采摘装置。首先基于花椒枝物理、力学特性确定旋转剪切式青花椒采摘过程包括花椒枝旋转驱动、花椒枝导向喂入... 详细信息

针对基于“下桩”采摘方法的青花椒采摘设备存在喂入困难、易堵塞而造成采摘效率低的问题,该研究设计了一种旋转剪切式青花椒采摘装置。首先基于花椒枝物理、力学特性确定旋转剪切式青花椒采摘过程包括花椒枝旋转驱动、花椒枝导向喂入和剪切采摘,剪切采摘功能由往复式切割器实现。并设计双动刀往复式切割器及其传动机构,确定了剪切采摘装置的结构和运动参数。进一步地,运用ANSYS/LS-DYNA构建花椒枝剪切仿真模型,确定最优齿形参数为:刀齿切割角20°,刀齿刃角50°,刀齿厚度2.5 mm,该条件下峰值切割力为3.739 N。最后通过单因素试验确定了花椒枝喂入角度、花椒枝喂入速度、花椒枝旋转速度的取值范围分别为40°~60°、20~40 mm/s、20~40 r/min;并采用BoxBehnken设计法制定三因素二次回归正交组合试验方案,运用Design-Expert 12对试验结果进行方差分析和响应面分析,得到旋转剪切式青花椒采摘装置的最优工作参数为:花椒枝喂入角度55°,花椒枝喂入速度33.21 mm/s,花椒枝旋转速度30 r/min;通过试验验证得出在最优工作参数下,单人单枝喂入时青花椒平均采摘效率为10.95 kg/h,平均采净率为95.57%,平均伤果率为12.87%。研究结果可为青花椒采摘机的研发提供技术参考。

关键词：农业机械优化有限元分析青花椒采摘下桩采摘法剪切采摘装置

基于S变换双阈值法的汽车零部件载荷谱加速编辑

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中国机械工程 2024年第2期35卷 215-220页

作者：姚凌云林勇杰李丽西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S... 详细信息

针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S变换双阈值编辑法与S变换编辑法编辑的加速谱的统计参数、功率谱密度、穿级计数和疲劳仿真结果。研究结果表明,S变换双阈值编辑法可明显压缩原始载荷时间,且其压缩效率高于S变换编辑法,转向节的疲劳损伤和寿命分析误差更小,适用于汽车零部件载荷谱加速编辑研究。

关键词： S变换最大幅值谱双阈值疲劳计算载荷谱加速编辑

低功耗小型立轴式深耕机分段螺旋旋耕刀具的研制

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农业工程学报 2019年第4期35卷 72-80页

作者：李云伍张国勇张植张越胡腾达曹青青西南大学工程技术学院重庆400716 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400716

丘陵山地普遍使用微耕机进行耕地作业,长期浅耕带来了土壤板结、蓄水保墒能力下降等问题,亟需适应丘陵山地地形的小型深耕机进行深耕作业。为降低深耕作业刀具的功率消耗,该文研究了一种基于立式铣削、具有上翻下松作业特征的立轴式分... 详细信息

丘陵山地普遍使用微耕机进行耕地作业,长期浅耕带来了土壤板结、蓄水保墒能力下降等问题,亟需适应丘陵山地地形的小型深耕机进行深耕作业。为降低深耕作业刀具的功率消耗,该文研究了一种基于立式铣削、具有上翻下松作业特征的立轴式分段螺旋旋耕刀具,该刀具由立轴刀盘与沿其圆周方向均布的3把分段非连续螺旋型刀片组成。通过运动分析,建立了分段螺旋刀片运动参数模型,对刀片结构参数、刀具结构及工作参数进行了设计。基于光滑粒子流体动力学方法对设计的分段螺旋刀片作业过程中的土壤粒子运动、切削阻力及功率消耗等进行了分析,并试制样件进行了功率消耗及作业效果的实际测试。仿真结果表明:相对于传统立式直角旋耕刀片,分段螺旋刀片具有明显的上翻下松效果,切削阻力降低了37.5%,切削阻力波动范围平均值降低了60.6%,功率消耗降低了47.6%。土槽实测表明:设计的立轴式分段螺旋刀具实际功率消耗为2.86 kW,比仿真值高11.28%,两者比较接近,验证了仿真结果的有效性;同时,实际耕深稳定性达到设计要求且对土壤有较好的碎土和抛土能力。该研究可为低功耗小型深耕机的研发奠定基础。

关键词：农业机械设计计算机仿真深耕机螺旋刀具功率消耗

基于钵苗力学特性取投苗装置动力学分析与试验

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吉林大学学报（工学版） 2023年第11期53卷 3293-3304页

作者：谢守勇张小亮刘凡一刘军苑晓亮刘伟王鹏西南大学工程技术学院重庆400715 西南大学丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

针对现有蔬菜移栽机自动取投苗装置结构复杂、存在对根系损伤等问题,提出了一种基于滚珠丝杆及直线滑轨机构的往复夹茎式取投苗装置,分析了该装置的组成及工作原理,建立了取投苗过程的钵苗动力学模型,进行了钵苗茎秆的抗压力学特性试验... 详细信息

针对现有蔬菜移栽机自动取投苗装置结构复杂、存在对根系损伤等问题,提出了一种基于滚珠丝杆及直线滑轨机构的往复夹茎式取投苗装置,分析了该装置的组成及工作原理,建立了取投苗过程的钵苗动力学模型,进行了钵苗茎秆的抗压力学特性试验,为机构设计提供参考依据。为保证装置具有良好的取投苗效果,通过对夹苗过程进行夹苗力学分析,确定了不同茎秆位置下的夹苗高度,同时对取苗和投苗过程进行动力学分析,确定苗夹间距与投苗位置,并得出不同取投苗速率下各机构电机的转速。以辣椒穴盘苗为试验对象,以取苗成功率、投苗成功率、基质破碎率和茎叶损伤率为试验指标进行了取投苗台架试验。试验结果表明:当取投苗频率为90株/min时,取投苗效果最佳,此时取苗成功率为96.8%,投苗成功率为96.8%,基质破碎率为4.0%,伤苗率为1.6%,装置可靠性较高。研究结果可为全自动化取投苗装置研究提供参考。

关键词：农业工程自动移栽机取投苗装置动力学分析

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烤房装烟机双旋转式烟叶装卸装置设计与试验

农业机械学报 2021年第S01期52卷 26-35页

作者：谢守勇张小亮刘军唐裕忱邓成志刘凡一西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

针对鲜烟叶装炕劳动强度大,用工成本高,安全隐患突出等问题,设计了一种烤房装烟机双旋转式烟叶装卸装置,主要由载烟机构、双旋转机构、倾斜机构及PLC控制系统构成。提出了一种由锥齿轮组构成的主、副旋转机构,解决烟叶装卸中脱落、刮伤... 详细信息

针对鲜烟叶装炕劳动强度大,用工成本高,安全隐患突出等问题,设计了一种烤房装烟机双旋转式烟叶装卸装置,主要由载烟机构、双旋转机构、倾斜机构及PLC控制系统构成。提出了一种由锥齿轮组构成的主、副旋转机构,解决烟叶装卸中脱落、刮伤、干涉等问题。利用投影法和遗传算法对机构进行设计,确定了该机构结构参数。为保证装置具有良好的装卸效果,对载烟机构、倾斜机构进行空间力系和运动学分析,确定了其结构参数。以烟夹倾斜角、空心轴转速和载烟杆长度为试验因素,以烟叶装卸成功率为评价指标,进行正交试验。试验结果表明,当烟夹倾斜角为23°、空心轴转速为12 r/min、载烟杆长度为650 mm时,烟夹装卸效果最优,此时烟叶脱落率为1.5%,烟夹偏移率为1.4%,烟叶损伤率为2.1%,烟叶装卸成功率为95%,装置可靠性高。

关键词：装烟机双旋转设计正交试验

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蔬菜移栽机斜插夹钵式取投苗装置研制

农业工程学报 2020年第6期36卷 1-10页

作者：谢守勇阳尚宏刘军宋磊谢秋菊段廷亿西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

针对目前中国蔬菜穴盘苗全自动移栽作业,取投苗装置复杂、易失败等问题,该文设计了一种斜插夹钵式取投苗装置。通过对取投苗装置原理的分析,运用投影法对装置进行设计,确定了装置各结构参数。为保证装置具有良好的取投苗效果,对苗盘倾... 详细信息

针对目前中国蔬菜穴盘苗全自动移栽作业,取投苗装置复杂、易失败等问题,该文设计了一种斜插夹钵式取投苗装置。通过对取投苗装置原理的分析,运用投影法对装置进行设计,确定了装置各结构参数。为保证装置具有良好的取投苗效果,对苗盘倾斜角度及苗夹入穴参数进行了设计,同时分析其运动过程,对比仿真轨迹曲线和试验实际轨迹曲线,验证了方案的可行性。综合考虑影响取投苗效果的因素,以取投苗成功率作为取投苗效果评价指标,选取弹簧刚度系数、主动杆转速、苗盘倾斜角度为试验因素,进行正交试验。试验结果表明:在给定因素水平下,当弹簧刚度系数为500 N/m,主动杆转速为12 r/min,苗盘倾斜角度为45°时,取投苗效果最佳,此时基质破碎率为3.13%,钵苗脱落率为2.43%,取投苗成功率为94.44%,装置的可靠性较高。研究结果可为全自动化移栽研究提供参考。

关键词：农业机械设计试验蔬菜移栽斜插夹钵取投苗装置

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硬件在环秸秆切割仿真试验平台初步设计

农业工程学报 2018年第19期34卷 46-53页

作者：刘军谢守勇陈翀谢丹杨明金西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

为在实验室条件下,仿真模拟收获机械在田间工作的收割和行进工作环境,该文基于硬件在环技术搭建了秸秆类切割仿真及试验平台,提出一种螺旋绞龙供料系统,实现了物料的连续供给,并利用离散单元法对其进行物料的碰撞、运动方向及箱内分布... 详细信息

为在实验室条件下,仿真模拟收获机械在田间工作的收割和行进工作环境,该文基于硬件在环技术搭建了秸秆类切割仿真及试验平台,提出一种螺旋绞龙供料系统,实现了物料的连续供给,并利用离散单元法对其进行物料的碰撞、运动方向及箱内分布仿真分析,根据仿真结果优化了螺旋绞龙供料系统结构并验证了设计的合理性和可行性。根据车辆行进道路模拟试验理论,设计了一种模拟收获机械田间行走的振动台,采用PLC编程软件Gxworks2、触摸屏编程软件SKWorkshop V5.0.2和组态软件kingview6.60SP1进行上位机编程,利用加速度、转矩传感器及上位机仿真模拟,检测和给定试验过程中所需的控制与反馈信号。试验结果表明:当螺旋绞龙转速维持在450~500 r/min范围内且保持振动台振动频率为4.12 Hz时,割刀输出平均转矩近似为田间收获秸秆时的输出转矩,即割刀实际工作情况接近田间收获机械工况。该研究可以为收获机械设计提供试验参考数据,为农业机械模拟可靠性测试标准制定提供技术参考。

关键词：农业机械设计仿真秸秆硬件在环

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改进YOLOv5su模型检测桃树缩叶病

农业工程学报 2024年第14期40卷 109-117页

作者：姚凌云周俊峰李丽西南大学工程技术学院重庆400715 重庆市丘陵山区农业装备重点实验室重庆400715

为实现自然环境下桃树缩叶病的检测,该研究提出了一种基于YOLOv5su的桃树缩叶病识别改进模型DLLYOLOv5su。首先,针对桃树缩叶病目标特征变化较大的问题,在骨干网络最后一层C3模块中加入可变形自注意力模块(deformable attention,DA),使... 详细信息

为实现自然环境下桃树缩叶病的检测,该研究提出了一种基于YOLOv5su的桃树缩叶病识别改进模型DLLYOLOv5su。首先,针对桃树缩叶病目标特征变化较大的问题,在骨干网络最后一层C3模块中加入可变形自注意力模块(deformable attention,DA),使模型更加关注目标区域,降低背景对模型的影响,提高模型在复杂背景下的拟合能力。其次在SPPF(fast spatial pyramid pooling)模块中引入LSKA(large separable kernel attention)结构,大核卷积增大了模型的感受野,使模型能够关注更多信息。最后,提出了LAWD(lightweight adaptive weighted downsampling)模块,使用轻量化的下采样结构替换卷积模块,减少计算开销。在桃树缩叶病数据集上进行试验,结果显示,DLL-YOLOv5su模型权重大小为17.6 MB,检测速度为83帧/s。识别准确率P、召回率R和平均精度均值mAP_(50)分别达到了80.7%、73.1%和80.4%,相较于原始YOLOv5su分别提高了4.2、2.4和4.3个百分点。与YOLOv3-tiny、Faster R-CNN、YOLOv7和YOLOv8相比mAP_(50)分别高出了28.5、11.8、2.1和4.1个百分点。改进模型识别精度高,误检、漏检率低,检测速度满足实时检测的要求,可以为桃树缩叶病的实时监测和预警提供参考。

关键词：图像处理病害缩叶病目标检测 YOLOv5su 可变形自注意力大核卷积轻量化

新型多共振腔声子晶体声屏障的带隙机理及其隔声性能研究

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振动与冲击 2023年第15期42卷 182-189,259页

作者：李彬生戴卓辰张程姚凌云西南大学工程技术学院重庆400715 丘陵山区农业装备重庆市重点实验室重庆400715

为控制道路噪声水平,设计了一种新型多共振腔的声子晶体声屏障。该设计先采用理论和仿真计算分析多腔声子晶体的能带结构,研究不同共振腔数量和晶胞形状对声子晶体禁带特性的影响情况,发现随着共振腔个数的增加,带隙的数量和宽度也在增... 详细信息

为控制道路噪声水平,设计了一种新型多共振腔的声子晶体声屏障。该设计先采用理论和仿真计算分析多腔声子晶体的能带结构,研究不同共振腔数量和晶胞形状对声子晶体禁带特性的影响情况,发现随着共振腔个数的增加,带隙的数量和宽度也在增加;针对同种多腔散射体模型还对不同晶格排列方式进行能带特性分析,阐明不同排列方式对带隙范围的影响。为进一步验证带隙的准确性,利用有限元法和边界元法分别仿真计算六共振腔声子晶体声屏障的传递损失,得到的传递损失曲线与其带隙特性能较好的匹配上。最后利用室外试验分别验证其在三角晶格和正方形晶格排列下的隔声效果。试验证明了该新型多共振腔声子晶体声屏障在带隙范围内具有良好的降噪性能。

关键词：局域共振声子晶体声屏障传递损失