水田叶轮仿生增力叶片

根据水牛蹄适于水田等松软地面行走的特性,运用逆向工程技术提取其低行走阻力的外形几何特征,设计了水田叶轮仿生叶片,并确定了水田叶轮仿生叶片的3个关键设计参数。运用试验优化技术得到了影响因素的主次排序和最优水平。试验室土槽对比试验结果表明,仿生叶片提高了叶轮轮叶的牵引和驱动性能,与目前常用的平板叶片相比,产生的最大推进力提高37.8%,轮叶效率极值提高38.3%。水田土壤田间试验结果表明,装配仿生叶片的叶轮在泥脚深度为300 mm的水田具有较好的适应性。     

水田小型除草机器人平台控制系统设计与测试

基于C8051F340单片机设计了一种适用于水田作业环境下的除草机器人平台控制系统,简述了控制系统的硬件组成、设计原理和软件设计的思想与结构。系统主要由车载控制模块、PC端转译发射模块、遥控端控制模块三部分组成,可实现自动导航控制及手动遥控两种功能。田间测试结果表明:系统可实现水田环境下机器人平台的平稳行走控制,可进行8个自由度的运动,平台行走速度为0.2m/s,具有30ms的快速反应速度;配置机械弹性触觉除草器进行试验,除草率和伤苗率分别为81.3%和3.6%。     

触碰定位式玉米行间除草装置的设计与试验

为了达到玉米行间除草的目的,设计了能够定位玉米秧苗位置、并且躲避玉米秧苗的行间除草装置,其中包含采用65Mn碳素弹簧钢丝设计的梳齿式除草执行部件,采用行程开关设计的玉米秧苗定位部件,以及以伺服电机为主的驱动部件。2019年6月,国家农机具质检中心对该装置进行检测,检测结果表明其平均除草率为95.1%,平均伤苗率为1%。方差检验的结果显示,株距与梳齿入土深度均对除草率具有显著影响,同时株距对于伤苗率也具有显著影响。本文研究结果可以为旱田行间除草装置的设计提供有益参考。     

水田植保机滑转率的田间测量

为了有效监控植保机在复杂水田环境中的行走情况,确保植保机滑转率在容许范围内,采取CM16-65P-1-24型霍尔传感器和低速雷达分别对水田植保机车轮转速、车身行进速度进行了测量,最后求其滑转率。结果显示:在低速挡位时,植保机前轮的平均滑转率为26.01%,后轮的平均滑转率为23.33%;在高速挡位时,植保机前轮的平均滑转率为19.39%,后轮的平均滑转率为17.96%。     

自适应振动式稻田株间柔性机械除草性能试验

为解决现有稻田株间机械除草作业性能严重依赖机具对行质量的问题,设计了一种无需避苗作业的株间除草机。该机采用双排柔性刷指作为除草部件,前排除草部件纵向梳刷拉拔杂草,同时对梳刷后稻株倒伏状态进行自动识别。后排除草部件横向振动拨耙杂草,同时根据前排识别结果实时控制振动作业的启停,用以兼顾除草率与伤苗率。基于触觉感知方法建立了稻株倒伏识别系统,通过气压传感器的电位变化获取稻株根系与前排刷指相互作用的力学反馈数据,以电位峰度及均值为辨识特征,基于支持向量机构建稻株倒伏与未倒伏辨识模型,实现稻株倒伏自动识别。应用液压马达构建了后排除草部件的横向振动系统,对前排除草部件作用下已倒伏稻株停止振动作业,实现振动作业的自适应控制。稻株倒伏识别田间试验表明：稻株倒伏识别精度为83.11%。除草模式对比试验结果表明：无感知振动模式的除草率为58.11%,伤苗率为21.39%;无感知无振动模式的除草率为27.89%,伤苗率为4%;有感知振动模式的除草率为56.17%,伤苗率为5.83%。综合试验结果可知,有感知振动除草模式更适宜稻田株间杂草机械防控的生产要求。     

数控铣削加工振动频率和能量实验

以铣削6061-T651 铝合金U 形槽为例, 对铣削时铣削系统的频率和能量数据进行测试, 根据所得到的检测数据分别分析不同主轴转速、进给速度和铣削深度下铣削加工的振动频率和能量峰值。结果表明: 当主轴转速小于1 400 r/ min 时, 振动能量峰值增加, 切削表面质量变差, 因此在加工时, 适当提升主轴转速可提高加工工件表面质量, 每齿进给量超过0. 037 mm 时, 对应的主轴转速为1 400 r/ min, 会发生非线 性变化的振动幅度增加较大的现象, 这是由于主轴转速过小、每齿进给量增大, 导致机床主轴承受的扭矩过大而导致的冲击效果; 随着进给速度的提高, 能量峰值也逐渐提高, 说明振动随着进给速度的提高而增加, 进给速度越快系统振动越大; 铣削深度越大, 铣削振动幅度就越大, 铣削加工的表面质量就越差, 故在精加工时为提高表面质量应适当降低铣削深度。     

高速铣削工艺参数对AM50A镁合金铣削力和表面形貌的影响

在给定高速铣削工艺参数范围内,分析讨论了AM50A镁合金高速铣削时主轴转速、进给速度、铣削深度和铣削宽度对铣削力的影响规律;同时通过对AM50A镁合金已加工表面粗糙度测量,研究了铣削参数对表面粗糙度的影响规律。采用析因实验设计的方法对AM50A镁合金进行了高速铣削实验,由实验结果分析可知,高速铣削AM50A镁合金时,对铣削力有显著影响的铣削参数为铣削深度、铣削宽度和进给速度,且铣削力与铣削参数之间存在非线性特征规律;在实验给定的铣削工艺参数范围内随主轴转速的增大铣削力呈下降趋势。铣削参数对表面质量的影响表现为,在铣削深度和进给速度一定的情况下随着主轴转速的增大AM50A镁合金表面质量变好,随着进给速度增大,AM50A镁合金铣削表面质量变差。当主轴转速大于12 000 r/min、铣削深度小于0.2 mm、进给速度小于400 mm/min的铣削参数条件下易获得较高的铣削表面质量。     

三角履带式再生稻收割机底盘的设计与试验

针对目前采用普通履带式收割机收获头季再生稻碾压率高、尚无成熟再生稻头季收割机产品的问题,结合再生稻种植模式和收获要求,设计了一种三角履带式再生稻收割机底盘。对三角履带式再生稻收割机底盘的整机结构和工作原理进行了阐述,设计了液压行走系统;对底盘性能进行了理论分析。进行了田间试验,结果表明:三角履带式再生稻收割机底盘田间道路行驶速度范围为0～4.5 km/h,水田作业速度范围为0～2.8 km/h,水田行驶最小转弯半径为1780 mm,最大爬坡角度为32°,最大越埂高度为215 mm,能够满足再生稻头季收获田间行走要求;田间实际碾压率为31.7%,相比于普通履带式收割机降低了21.5%。     

一种新型多孔玻璃的制备及吸声性能研究

采用盐模烧结工艺制备多孔玻璃材料,研究了孔隙率、孔径大小、厚度和后空腔深度等因素对吸声性能的影响。结果表明,提高孔隙率和增加厚度都有利于提高材料的吸声性能;孔径不易过大和过小,存在最佳值;后空腔深度对薄板的影响显著,而对厚板的影响较小。制备了孔径为0.18 mm,孔隙率为77.8%,厚度为30 mm的多孔玻璃,测试时无后空腔深度,材料的平均吸声系数为0.8,吸声系数大于0.5的起始频率为488 Hz,吸声系数曲线为平坦的高吸声曲线,这种多孔玻璃具有卓越的吸声性能。     

仿冲击振动压实机的工业化试验研究

为了提高土壤的压实质量和压实效率,应用专有技术设计研制了仿冲击工业样机,并对工业样机的压实性能进行了试验研究.结果表明:当虚铺层厚度为60-70 cm,当振幅为4 mm,仿冲击振动压实6遍时,土壤在20cm和30 cm深度处的压实度分别为85.53%、84.87%;仿冲击振动压实12遍时,土壤在20cm和30cm深度处的压实度分别为89.47%和86.88%,比原机的压实度分别提高了4.65%和5.51%.     

双圆弧谐波减速器共轭啮合区混合润滑分析

为了给轮齿啮合区的加速寿命试验提供理论依据,更好地指导产品优化设计,以某型号谐波减速器为分析对象,基于包络理论求出柔轮与刚轮的齿廓方程,分析了啮合点的曲率半径、卷吸速度以及啮合区受载情况,综合考虑啮合区的宏观几何、真实表面粗糙度等因素,建立了柔轮与刚轮啮合区的混合润滑模型,通过分析润滑区膜厚比、摩擦因数等参数,定量研究了转速和温度对润滑性能的影响.结果表明:转速越高,平均油膜厚度和膜厚比越大,接触载荷比和接触面积比越小,润滑性能越好.当转速高于2 200 r/min时,啮合区由边界润滑变为混合润滑,接触载荷比和接触面积比较50 r/min时减小90%以上,摩擦因数减小一半以上,将转速控制在2 200 r/min以上有利于改善润滑状况;随着啮合区温度的升高,平均油膜厚度和膜厚比逐渐减小,接触载荷比和接触面积比逐渐增大,润滑状况逐渐变差.温度为60℃时,摩擦因数较10℃增加一倍以上,接触载荷比和接触面积比增加一倍以上,需严格控制谐波减速器工作温度在60℃以下.     

卧铺动车组床垫材料吸声特性测试及仿真优化

基于传递函数法,利用阻抗管测试卧铺动车组床垫材料的吸声特性.接着,基于声学有限元法,用Delany-Bazley-Miki经验模型模拟多孔吸声材料声学属性,建立阻抗管吸声特性计算模型,并由试验结果进行校核.基于该模型,计算分析厚度、孔隙率和流阻率对卧铺动车组床垫材料吸声特性的影响.结果表明:增加厚度会使得平均吸声系数和降噪系数增大,但当厚度超过70mm后,吸声特性变化趋于稳定,频域吸声系数主要在50~500 Hz的中低频显著提高;增大孔隙率会使材料平均吸声系数和降噪系数增大,但增大幅度不大,同时可使100~800 Hz的中低频吸声系数有小幅提高;增大流阻率使得平均吸声系数和降噪系数呈先增大后减小的趋势,峰值均出现在流阻率为0.5×105Pa·s/m~2左右.优化后的材料相比于原试样,提高了100~500 Hz的吸声性能,且平均吸声系数提高了12.85%,降噪系数提高了16.69%.     

卧铺动车组床垫材料吸声特性测试及仿真优化

基于传递函数法,利用阻抗管测试卧铺动车组床垫材料的吸声特性.基于声学有限元法,用Delany-BazleyMiki经验模型模拟多孔吸声材料声学属性,建立阻抗管吸声特性计算模型,并由试验结果进行校核.基于该模型,计算分析厚度、孔隙率和流阻率对卧铺动车组床垫材料吸声特性的影响.结果表明:增加厚度会使得平均吸声系数和降噪系数增大,但当厚度超过70mm后,吸声特性变化趋于稳定,频域吸声系数主要在50~500Hz的中低频显著提高;增大孔隙率会使材料平均吸声系数和降噪系数增大,但增大幅度不大,同时可使100~800 Hz的中低频吸声系数有小幅提高;增大流阻率使得平均吸声系数和降噪系数呈先增大后减小的趋势,峰值均出现在流阻率为0.5×105 Pa·s/m2左右.优化后的材料相比于原试样,提高了100~500 Hz的吸声性能,且平均吸声系数提高了12.85%,降噪系数提高了16.69%.     

草地切根施肥补播复式改良机设计与试验

为改良退化草地,设计了一种多功能草地切根施肥补播复式作业机,可实现切根施肥、切根补播、切根施肥补播不同方式作业,解决了草地土壤坚实度高、残茬根系量大带来的切根阻力大、开沟入土难以及地表起伏不平、多坑洞石砾造成地轮滑移架空带来的播量不均问题,并进行了切根刀具刃口曲线优化和分层交错式覆土开沟装置及基于槽轮长度与转速同步控制的播量控制系统设计。优化得到,初始静态滑切角取40°,静态滑切角与极角的比例系数取—0.1时的正弦指数曲线为切根刀具最优刃口曲线;设计的分层交错式覆土开沟装置,采用破土刀齿破茬-种沟双圆盘开沟器开沟覆土-肥沟双圆盘开沟器压土成沟并覆盖种沟的工艺,实现草地低扰动开沟,田间试验结果表明,该方法能够实现稳定开沟,形成深47.3 mm、宽29.5 mm的肥床与深44.7 mm、宽19.9 mm的种床,且地表破坏率均值为14.2%,利于草地植被保护;设计的基于槽轮长度与转速同步控制的播量控制系统,通过采集机组左、右地轮转速频率信号进行比较,采用较大者控制槽轮转速与槽轮长度,实现播量与机组前进速度同步匹配与调节,Protues电路仿真结果表明,设计系统具备地轮转速频率信号比较、电机转...     

连续铜纤维多孔材料吸声性能的研究

选择长金属铜纤维制备多孔吸声材料,研究了孔隙率、厚度、纤维直径和后空气层等因素对吸声性能的影响。研究表明,当孔隙率从35%增加到50%时,吸声系数大于0.5的起始频率从2 248 Hz移到3 256 Hz,共振峰吸声系数可达到1。随着材料厚度的增加,第一共振频率向低频明显移动,且吸声曲线呈现多峰性,吸声系数大于0.5的吸声频率从2 224 Hz(厚度13 mm)移至428 Hz(52 mm)。纤维直径较细时,可有效地拓宽吸声频带,提高了整体吸声性能;增加后空腔的深度可显著提高材料的中低频吸声性能,但频带变窄;中高频段出现多峰吸收,且吸声性能降低。研究结果为该新型吸声材料结构设计提供了依据。     

三维卷曲中空涤纶/粘胶纤维填充料的制备

以三维卷曲中空涤纶、粘胶纤维为原料,采用非织造干法针刺工艺制备填充料。利用正交试验对三维卷曲中空涤纶/粘胶纤维填充料的制备工艺进行优化,其中三因素为纤维配比、针刺密度、针刺深度,针刺毡厚度、透气性、拉伸强力、保温率、耐水洗性能为考察指标。结果表明:制备三维卷曲中空涤纶/粘胶纤维填充料的最佳工艺参数为三维卷曲中空涤纶/粘胶纤维为70∶30,针刺密度为50刺/cm~2,针刺深度为7.5mm。     

高速微钻削构建孔阵列疏水表面

利用高速精密微铣削机床在铝合金表面加工微孔阵列结构,研究了直径为200μm的微钻头钻削铝合金时,钻削参数对孔的加工质量的影响,并对优化参数加工后铝合金表面的微观结构和疏水性能进行了观测。结果表明:在高速精密微钻削过程中,进给量对孔的加工质量存在一定的影响,当主轴转速为30000r/min,进给量为0.001mm/r时,孔的表面质量最好。在本征接触角约为50°的光滑铝合金表面上加工微米级孔阵列结构可有效提高材料表面的疏水性能,接触角大小随孔间距增大而减小,随孔深度增加有所提升,未经化学修饰表面接触角最高达到113°,实现了基于高速精密微钻削技术在金属材料表面上构建微观结构阵列,使材料表面润湿性由亲水向疏水的转变。     

低温下尼龙羽绒服面料力学性能研究

为探究尼龙羽绒服面料力学性能随温度的变化规律,以3种尼龙羽绒服面料为对象,采用自搭建的折皱回复性和弯曲性能测试装置,在气候仓中测试其在20℃、0℃、-5℃、-10℃下的折皱回复角和弯曲长度。结果表明:随着温度的降低,3种面料的折皱回复角均逐渐降低,平均下降率在7.0%到11.4%;3种尼龙羽绒服面料的弯曲长度均呈上升趋势,平均上升率在19.2%到24.9%。     

沥青混合料半圆弯曲试验应力强度因子分析

模拟沥青混合料半圆弯曲试验,分析模型几何参数对裂缝尖端应力强度因子的影响,能够合理的确定试验的几何参数,准确评价沥青混合料抗低温开裂的性能。文章通过ANSYS模拟分析了沥青混合料半圆弯曲试件弯拉应力分布,明确了试件拉应力最大部位;基于控制变量法,利用Aashto计算方法和有限元方法研究了半圆弯曲试件几何参数(试件半径、试件厚度、支座跨度、裂缝长度)对裂缝尖端应力强度因子的影响。结果表明:半圆弯曲试件在裂缝尖端受到最大的拉应力,Aashto计算方法与有限元方法计算的裂缝应力强度因子随试件几何参数变化的趋势相同,计算结果相近,确定半圆弯曲试验试件几何参数半径为75 mm,厚度为25 mm,裂缝深度为15 mm,支座间距与试件直径比值为0.8。     

郑州市1951—2011年降水及气温的变化特征分析

为了解郑州市近年来气温和降水的变化特征,利用1951—2011年气温和降水资料,采用线性倾向估计、5 a滑动平均趋势分析法、累积距平法、Mann-Kendall突变检测法、滑动t-检验和小波分析法,对郑州市气温和降水的变化趋势、相关性、突变性及周期性进行了分析.结果表明:61年来,郑州市气温和年降水总体均呈上升趋势,气温倾向率为0.258℃/(10 a),降水倾向率为2.77 mm/(10 a);春季、夏季的降水与气温的相关性较好;郑州市年均降水在1953年发生突变;年均气温在1993年和1997年发生2次突变;通过小波分析,年降水和年均气温在主周期方面有一定程度的吻合.