• 2012年第43卷第6期文章目次
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    • >车辆与动力工程
    • 电磁功率分流混合动力汽车传动控制模式研究

      2012, 43(6):1-7. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.001

      摘要 (4547) HTML (0) PDF 983.18 K (2726) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了电磁功率分流混合动力系统,此系统采用双转子有刷电动机对发动机进行功率分流调节,可同时起到电磁离合器和无级变速箱的作用。在分析系统结构、工作原理和确定整车控制模式的基础上, 基于NEDC循环利用整车仿真模型对控制模式进行了验证,并对整车动力性和经济性进行了分析。结果表明:针对电磁功率分流混合动力系统所涉设计的传动控制模式在各种工况下工作正常;采用该控制模式的整车0~100 km/h加速时间为12 s,满足最大爬坡度的指标,符合整车动力性设计的要求;整车的综合油耗为4.75 L/(100 km),与传统车相比节油率达到41.3%。

    • 六轮电驱动铰接车行驶状态功率流试验

      2012, 43(6):8-14. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.002

      摘要 (4282) HTML (0) PDF 922.91 K (2366) 评论 (0) 收藏

      摘要:定性分析了六轮独立电驱动、并联运行铰接车不同行驶状态下无跟随控制的整车功率流状态。建立了系统功率流模型和轮边电动机功率矩阵,采用功率键合图法和归一化功率矩阵描述了系统功率流。试验以转矩为调节目标,采用调压的方式模拟永磁同步电动机并联运行的功率流状态。试验分析表明直线行驶和电制动时两侧轮电机牵引和制动功率分配均衡;转角较大时外侧轮电动机再生发电并产生制动转矩,内侧轮电机负荷加重,滑转率增大,轮速比系数kn随着转向角的增大而增大,功率比系数kP随之减小,载荷大小对kn的影响不大,转矩比系数kT为后桥大于前桥且重载大于轻载;打滑轮电动机转速增大而转矩减小,行驶稳定性变差。

    • 液压压紧式牵引传动装置动力学研究

      2012, 43(6):15-18. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.003

      摘要 (4007) HTML (0) PDF 840.92 K (2227) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用弹流动力润滑理论建立了传动装置牵引特性计算模型,并通过Matlab建立了该传动系统的动力学仿真模型。通过仿真计算可知,在变速过程中,由于摩擦副存在滑滚比,牵引摩擦副所起的作用相当于传统变速箱的变矩器或主离合器,具有缓冲功能;并且在某一输入转速和法向加载力下,传动比越小,最大输出转速越大,但达到稳定所用时间越长,同时输出转矩和输出角加速度响应时间越长。仿真结果反映了牵引传动装置的动力学特性,为液压压紧式牵引传动装置提供了准确的分析方法。

    • 基于自适应导航参数的智能车辆视觉导航

      2012, 43(6):19-24,152. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.004

      摘要 (4753) HTML (0) PDF 1007.80 K (2127) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高导航路径识别的鲁棒性和实时性,采用了分区阈值二值化、噪声点搜索及滤波等图像处理方法,并对导航路径进行分区逐段识别;在路径跟踪方面,在获取的导航路径图像中选取远端路径和近端路径,以远端路径和近端路径的方位偏差量作为确定目标路径的依据,使提取的导航参数能适应导航路径的变化。根据四轮智能车辆模型进行路径跟踪仿真计算。在此基础上,采用两块数字信号处理器,对基于路径导航的视觉智能车辆进行了设计和试验验证。试验结果表明采用该方法设计的智能车辆具有较好的路径识别和跟踪控制效果。

    • 混合动力汽车电子换挡手柄控制信号可靠性设计

      2012, 43(6):25-29. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.005

      摘要 (4446) HTML (0) PDF 845.53 K (2536) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于混合动力汽车电子换挡手柄的结构和信号控制逻辑,通过信号故障处理和策略冗余算法,设计了电子换挡手柄信号的可靠性控制方法,通过建立Simulink控制模型,并采用快速控制原型的方式对换挡手柄信号控制进行仿真测试,验证控制的可靠性。测试结果表明该控制方法满足了混合动力汽车的换挡需求,并保证了换挡手柄信号控制的可靠性及车辆行驶安全。

    • 车用内置式永磁电动机转矩多参数统一控制方法

      2012, 43(6):30-34. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.006

      摘要 (4001) HTML (0) PDF 875.48 K (2651) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出采用多参数统一方法,把多个参数变化的特性综合到一个参数的变化上,用于在线实时更新永磁同步电动机转矩算法的控制参数。该参数统一方法基于电动机全状态实验同时结合实时转矩辨识控制策略在线补偿,充分考虑了电动机在磁场饱和时多个参数的非线性特性,经过实验验证,不仅实现了低速下的高精度最大转矩电流比控制,而且实现了高速弱磁下的高精度转矩控制,满足了电动汽车的应用要求。

    • >农业装备与机械化工程
    • 1GH-3型行间耕整机设计与试验

      2012, 43(6):35-41,160. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.007

      摘要 (4162) HTML (0) PDF 903.40 K (1976) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过刀片在刀辊上的合理排列及拆装,使行间耕整机实现行间浅旋、垄台碎茬及全幅旋耕3种作业,试验表明机具3种状态作业质量均满足农艺要求。通过行间浅旋作业时拖拉机行走轮对土壤压实试验测定结果表明:压实对0~10 cm土层土壤容积密度影响显著,在机组前进速度为0.50、0.65和0.92 m/s情况下,压实比未压实土壤容积密度分别增加8.5%、7.0%和6.2%,而对10~20 cm土层土壤容积密度影响不显著;压实使刀片切土时扭矩也有所增加,但扭矩增加不显著。

    • 苗间锄草机器人锄草刀优化设计

      2012, 43(6):42-46. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.008

      摘要 (4983) HTML (0) PDF 878.43 K (2475) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了苗间锄草机器人锄草刀的运动学模型,并通过仿真锄草刀工作过程设计了锄草刀的运动轨迹。选取锄草刀的不同参数和水平进行正交试验,将覆盖率和入侵率代替除草率和伤苗率作为评价指标,分析了锄草刀直径、豁口夹角、刀刃切除距离、锄草刀圆心与作物秧苗行线的偏距等因素对苗间除草效果的影响,优化出最佳结构参数组合为:锄草刀直径175 mm、豁口夹角140°、锄草刀圆心与作物秧苗行线的偏距45 mm、刀刃切除距离10 mm。验证试验结果表明,模拟仿真及正交试验优化结果准确有效,样机作业效果良好,平均除草率为88.5%,伤苗率仅为1.6%。

    • 无人直升机远程控制喷雾系统

      2012, 43(6):47-52. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.009

      摘要 (6297) HTML (0) PDF 974.91 K (4946) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了基于德国VARIO公司的多用途无人机的远程控制低量喷雾系统。在无人机上搭载了包括药箱、控制箱、液泵、管路系统、悬臂装置和雾化喷头的喷雾系统,并设计了专用于无人机喷雾的远程控制系统,通过地面远程遥控控制喷雾系统的施药工作。对影响离心雾化喷雾效果主要因素进行理论研究和性能试验,获得了雾化盘直径为80 mm的离心雾化喷头的最佳作业参数,即雾化盘转速为6000 r/min、喷雾量为48L/h,雾滴的体积中径为138.558 μm和喷幅为3.42 m。

    • 扇形喷头雾滴粒径分布风洞试验

      2012, 43(6):53-57,52. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.010

      摘要 (4772) HTML (0) PDF 863.41 K (2806) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用开路式风洞系统和Sympatec激光粒度仪测试了参考喷头的雾谱尺寸以此作为喷头雾谱等级的依据。对扇形雾喷头在不同压力、风速、喷头与激光粒度仪距离情况下的雾滴粒径、数量和范围进行了试验。试验结果表明,压力、风速、喷头与激光粒度仪之间距离的增大,都导致扇形雾喷头的雾滴体积中径变小,尺寸小于150μm的雾滴占全部雾滴体积的百分比变大,增加了农药脱靶飘移的可能性,同时压力和风速的增大都导致部分喷头的雾谱等级降低。为了保证激光粒度仪对雾滴粒径测试结果的可靠性,可以使用风洞试验和调整喷头与激光粒度仪的距离,来减小因细小雾滴通过激光束过程中速度迅速衰减而对测量结果带来的影响。

    • 高地隙液压四轮驱动喷雾机转向防滑控制系统

      2012, 43(6):58-65. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.011

      摘要 (4673) HTML (0) PDF 863.13 K (2722) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了高地隙四轮驱动喷雾机转向过程中的线性2自由度模型,以前轮转向为例计算出了实际转向角,设计了一种以实际转速比与理论转速比差值为控制对象的转向防滑控制系统。构建了转向电液防滑系统试验装置,分别在转角为5°、10°、15°、20°、25°、30°以及转角在0°~30°连续变化时对控制系统进行了试验验证。结果表明,高地隙四轮驱动喷雾机的转向防滑控制效果良好,控制平均误差最大为2.01%,均值为1.25%。

    • 3WZ-700型果园喷雾机通过性能分析

      2012, 43(6):63-67,146. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.012

      摘要 (4427) HTML (0) PDF 940.91 K (2519) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现代果园低矮密植的园艺特征和果园喷雾机重心动态变化特点,通过试验和建立数学模型对大容量药箱的果园喷雾机的通过性能进行分析,得出药量与越障高度的关系曲线。在0~200L药量区间内前轮越障由200mm下降到84mm;在200~400L药量区间内前轮越障高度随药量变化缓慢,由84mm下降到53mm;后轮越障高度与喷雾机参数无关。实地测试表明,试验均值与理论值基本一致,喷雾机通过性能较好。

    • 玉米根茬收获机设计与试验

      2012, 43(6):68-72. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.013

      摘要 (4427) HTML (0) PDF 856.66 K (2892) 评论 (0) 收藏

      摘要:在大量试验的基础上设计了集挖茬、拾茬、清茬、引茬、集茬和侧位条铺于一体的玉米根茬收获机。 整机主要由根茬挖掘装置、清理捡拾装置、链式输送装置及悬挂和液压系统等组成。适用于玉米、高梁等作物根茬的挖掘和集铺。该机具采用偏置柄式挖掘铲和弹性伸缩式捡拾机构,实现了对非藕联玉米根茬的地表下捡拾。田间试验结果表明:根茬漏拔率小于2.8%,生产率0.955~1.086 hm2/h,作业幅宽2.6 m,整机可靠性系数96.8%。

    • 整秆式甘蔗收获机剥叶断尾机构设计与试验

      2012, 43(6):73-78,7. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.014

      摘要 (4495) HTML (0) PDF 927.16 K (2622) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合甘蔗自身材料特性及在剥叶运动过程中的受力分析,提出剥叶断尾机构采用三角形布局方式,以利于在剥叶过程中实现耙叶、剥叶和断尾的功能,并在剥叶断尾试验平台上进行了正交试验研究,得出了较优参数组合为:耙叶辊转速700 r/min、剥叶辊转速900 r/min、耙叶齿交错深度40 mm和剥叶刷交错深度30 mm。试验结果表明,此剥叶断尾机构具有较好的剥叶与断尾效果,从而验证了剥叶断尾机构的可行性。

    • 植物培养瓶自动排序装置优化设计与试验

      2012, 43(6):79-85. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.015

      摘要 (4227) HTML (0) PDF 936.80 K (2222) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对组培苗继代培养过程中培养瓶需要人工输入输出、占用大量劳力的问题,采用运动方向相反的2条输送带与设置在其上的导流板、导流块、分流块相配合的结构方案,设计出一种培养瓶的自动排序装置。导流输送带速度v1、分流输送带速度v2、导流板倾角α和导流块楔角β是影响排序速度和运行可靠度的主要因素,当v1=0.25 m/s、v2=0.4 m/s、α=47°、β=35°时,排序装置具有较高的排序速度和良好的运行可靠度。试验结果表明:该装置能实现组培生产中常用的不同大小、形状的培养瓶的自动排序作业,瓶体运行可靠度大于94%;对瓶底直径相同、形状不同的培养瓶,各种瓶体的排序速度基本相等,但对重心低、质量小的瓶体排序效果更好;对形状相同、大小不同的培养瓶,大瓶体比小瓶体具有更好的运行可靠性。

    • >农业生物环境与能源工程
    • 玉米芯稀酸水解残渣热解特性

      2012, 43(6):86-91. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.016

      摘要 (4585) HTML (0) PDF 869.95 K (1828) 评论 (0) 收藏

      摘要:在热天平分析仪上对比分析了玉米芯水解残渣、玉米芯及残渣木质素的热失重特性,借助TGA-FTIR解析了残渣木质素热解过程中主要产物的析出特性,在自制小型快速热解装置上对比考察了水解残渣和玉米芯的热解产物分布,并进一步对比分析了热解气的组分组成及热解焦的气化反应性。TGA结果表明,玉米芯热解主要集中在250~450℃,而水解残渣和残渣木质素的热解温度范围为180~800℃。TGA-FTIR分析显示,甲醇和酚类的主要析出温度区间为200~420℃,而CO和CH4主要在400℃以后析出。在热解温度550~850℃内,水解残渣的固体热解焦产率为30.35%~42.64%,远高于玉米芯热解的固体产率 19.18%~26.40%,且残渣热解焦的气化反应性低于玉米芯热解焦;气体组分中CO和CO2 产率较高,H2产率在温度高于650℃时明显提高。

    • 鸡粪热解特性与动力学分析

      2012, 43(6):92-96. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.017

      摘要 (4539) HTML (0) PDF 842.64 K (2533) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用同步热分析仪,以不同升温速率对鸡粪进行热解,研究其热解特性和动力学。结果表明,鸡粪热解可以分为5个阶段,随着升温速率增加,反应的特征温度和最大失重速率变化较明显。根据Malek法确定热解机理为随机成核和随后成长,把试验数据代入热解鸡粪热解反应式拟合计算得到的活化能和频率因子,与Ozawa法计算的结果相同,确定活化能E为180.83 kJ/mol,频率因子lgA为14.27 s-1,反应级数n为1/3。通过常规热解试验,分析样品在一定温度的固体产率,得到的结果与热重试验的数据接近,验证了热重分析结果的可靠性。

    • 烟秆流化床燃烧结渣特性实验

      2012, 43(6):97-101,106. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.018

      摘要 (4570) HTML (0) PDF 1.05 M (1886) 评论 (0) 收藏

      摘要:在中试流化床实验台架上,以石英砂、煤灰作为床料,对烟秆在800~900℃下的燃烧聚团现象进行了研究,并对其机理进行讨论。结果表明,烟秆在流化床中与以上2种床料发生粘结的难易程度不相同,石英砂燃烧粘结现象非常严重并最终导致失流,而煤灰床料经过长时间运行没有结渣。对实验后的床料颗粒和结团分别进行XRF以及SEM/EDX分析,分析表明煤灰中的Al、Fe等元素能够与烟秆灰中的碱金属元素发生反应形成高熔点物质,阻止床料颗粒的增大,从而抑制结渣。

    • 猪粪麦秸反应器好氧堆肥水分平衡模型研究

      2012, 43(6):102-106. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.019

      摘要 (4432) HTML (0) PDF 842.01 K (2370) 评论 (0) 收藏

      摘要:分别建立了基于质量守恒方程和水分蒸发一级动力学方程的猪粪麦秸好氧堆肥水分平衡模型。水分平衡质量守恒模型考虑进口气体水分含量、出口气体携水量和堆肥微生物产水量对水分质量平衡的影响,并将堆肥过程有机质降解的梯次性作为影响生物产水量的重要因素。水分蒸发一级动力学模型考虑堆体自身含水率和通风速率对水分蒸发速率的影响,且堆体自身含水率在堆肥过程中呈动态变化。实验室好氧堆肥反应器验证试验结果表明,2种水分平衡模型的模拟结果与实际测量结果一致性良好,水分平衡质量守恒模型水分含量变化的实际结果与模拟结果的相对标准偏差为8.01%,水分蒸发一级动力学模型水分含量变化的实际结果与模拟结果的相对标准偏差为8.86%。

    • >农产品加工工程
    • 荔枝果肉微波真空干燥特性与动力学模型

      2012, 43(6):107-112. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.020

      摘要 (4459) HTML (0) PDF 852.86 K (2039) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了荔枝果肉微波真空干燥特性,探讨不同微波功率、相对压力及装载量对荔枝果肉干燥速率的影响。结果表明:微波功率和装载量对荔枝果肉干燥速率的影响较大,而相对压力的影响不明显。干燥试验数据用于对12种可利用的干燥模型进行非线性回归拟合求解,并确定模型系数。结果发现Modified Henderson and Pabis模型具有较高的决定系数R2、较低的残差平方和(SSE)及均方根误差(RMSE),该模型能较准确地表达和预测荔枝果肉微波真空干燥过程的水分变化规律。

    • 禽蛋大小头自动定向排列系统设计

      2012, 43(6):113-117. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.021

      摘要 (3974) HTML (0) PDF 983.67 K (2353) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现包装鲜禽蛋大小头朝向一致,设计了由支撑辊子输送系统、限位导向系统和调速系统组成的禽蛋大小头自动定向排列装置。根据机械传动原理,建立了禽蛋轴向运动和定向翻转运动的设计计算方法,并确定了装置的结构参数。试验表明,禽蛋轴向运动稳定可靠,翻转过程流畅、翻转姿态稳定可靠,禽蛋定向正确率达到100%;装置的单处理通道禽蛋定向速度为0.87~1.22枚/s,额定处理能力(2通道)为7200枚/h。

    • 基于机器视觉的苹果分级中特征参量选择方法

      2012, 43(6):118-121,127. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.022

      摘要 (4007) HTML (0) PDF 888.47 K (2156) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高基于数字图像的苹果分级的准确性,常提取多特征信息。然而,使用多特征信息分级时会存在信息冗余等问题。为此,运用主成分分析(PCA)来融合特征参量,并借助Wilks Λ统计量选择对分级有显著作用的主成分;然后依据各特征参量对所选择主成分的贡献率筛选特征参量。Fisher判别分析(FDA)结果表明:使用所选择的特征参量进行苹果分级,分级效果明显优于特征选择前,分级正确率和交叉验证正确率分别提高了2.0%和1.5%。

    • 不同操作条件对连续生成微酸性电生功能水的影响

      2012, 43(6):122-127. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.023

      摘要 (4134) HTML (0) PDF 860.34 K (2254) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用复极连续式电生功能水生成系统,研究了不同操作条件(电压、盐酸溶液供给量、原水pH值和盐酸溶液质量分数)对电生功能水中有效氯浓度、pH值及电导率的影响。实验结果表明,微酸性电生功能水中的有效氯浓度随电压(3~5V)的增大而增大(P<0.01),但pH值和电导率的变化不显著(P>0.05);随着盐酸溶液供给量增加,微酸性电生功能水中的有效氯浓度和电导率也随之增加,而pH值随之降低(P<0.01);随着原水的pH值升高,微酸性电生功能水的pH值升高而电导率减小(P<0.01),有效氯浓度变化不显著(P>0.05);微酸性电生功能水随盐酸溶液质量分数的增加,有效氯浓度和电导率随之增加,而pH值随之降低(P<0.01)。

    • 低频交变磁场对红曲霉固态发酵生物量的影响

      2012, 43(6):128-132. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.024

      摘要 (3864) HTML (0) PDF 844.64 K (2178) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨磁场对工程菌发酵性能的影响,研究了紫色红曲霉在50 Hz低频交变磁场0~2 mT条件下,固态发酵生物量的变化规律。结果表明,磁场处理3 d对红曲霉生物量的产生具有促进作用,其中0.6 mT作用最大,提高了29.9%。0~2 mT磁场处理15 d,处理组和对照组在第11天生物量达到最大值。处理组和对照组的生物量与底物消耗量的比值无明显差异。低频交变磁场可促红曲霉生长、进而可改变其代谢途径,提高发酵效益。

    • 京白梨酒发酵与香气分析

      2012, 43(6):133-138,132. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.025

      摘要 (5282) HTML (0) PDF 901.97 K (2525) 评论 (0) 收藏

      摘要:在京白梨酒发酵工艺研究的基础上,利用固相微萃取-气相色谱-嗅辨-质谱法进一步对京白梨酒特征性香气成分进行了分析。接种发酵前,分别采用浓缩梨汁、白砂糖、秋梨膏调整京白梨汁的含糖量,对比原汁和果渣的发酵方式、感官评价结果、挥发性成分种类和经济成本等综合因素,最终确定添加白砂糖来调整京白梨汁的糖度到16°Brix。结合前期的实验条件确定了京白梨酒的中试工艺参数。京白梨酒可能的特征香气物质包括:乙酸异戊酯、己酸乙酯、乙酸己酯、辛酸甲酯、丁二酸二乙酯、辛酸乙酯、乙酸苯乙酯、9-癸烯酸乙酯、癸酸乙酯、异戊醇、正己醇、β-苯乙醇和紫罗兰酮。本研究通过不同发酵处理对香气成分的分析,为进一步提高京白梨酒的品质提供了新的依据。

    • 酸土脂环酸芽孢杆菌可溶性全细胞蛋白提取工艺优化

      2012, 43(6):139-146. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.026

      摘要 (4452) HTML (0) PDF 1.15 M (2210) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了超声波破碎法、SDS沸水浴、溶菌酶和细胞裂解液处理对酸土脂环酸芽孢杆菌破碎和可溶性全细胞蛋白提取效果的影响,并采用SDS-PAGE电泳进行蛋白成分分析,通过单因素试验和响应面法对可溶性全细胞蛋白的提取工艺条件进行了分析与优化。结果表明:细胞裂解液处理提取效果最好;细胞裂解液处理参数对全细胞蛋白提取量有显著影响,因素影响主次顺序为液料比、处理时间、处理温度;细胞裂解液处理优化工艺参数为:处理时间37.4min、处理温度18.9℃和液料比27.0mL/g,可溶性全细胞蛋白提取量达到161.18mg/g。试验所得可溶性全细胞蛋白提取回归模型高度显著(R2=0.9892),拟合性好,可用于预测。

    • >农业信息化工程
    • 农田作业机械路径优化方法

      2012, 43(6):147-152. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.027

      摘要 (4474) HTML (0) PDF 891.45 K (2769) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种面向农田作业机械的地块全区域覆盖路径优化方法。基于农田地块几何形状、作业机具参数、地头转弯模式等先验信息,将田间作业划分为不同区域,根据选择不同的路径优化目标:转弯数最少、作业消耗最小、总作业路径最短或有效作业路径比最大,计算出最优作业方向,生成最优作业路径。基于地块全区域覆盖路径优化算法,设计开发了农田作业机械的路径规划软件,并选取了4块典型的凸四边形农田地块进行作业路径规划测试。测试结果表明,最优作业方向上的路径优化目标量比其他作业方向上有显著减少;对于上述4个地块,按照不同优化目标计算所得的最优作业方向均与地块某个边的方向角相同,对于长宽比较大的地块,最长边方向通常为最优作业方向。

    • 智能移动水果采摘机器人设计与试验

      2012, 43(6):153-160. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.028

      摘要 (5081) HTML (0) PDF 1.02 M (7262) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种智能移动水果采摘机器人,该机器人主要由智能移动平台、采摘机械臂、末端执行器、横向滑移机构和控制系统组成。用VC++语言编写了系统控制程序,开发了人机交互界面。样机在江苏省丰县果园进行了综合试验,结果表明:该机器人能够完成自主导航、自主采摘及自主装箱作业,移动平台、采摘机械臂及末端执行器能够实现智能协调控制。整个系统工作性能稳定,成熟果实的识别正确率为81.73%,采摘成功率为86.92%,单个苹果采摘平均耗时9.50 s。

    • 基于最小二乘法的温室番茄垄间视觉导航路径检测

      2012, 43(6):161-166. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.029

      摘要 (4645) HTML (0) PDF 1.09 M (2473) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对温室非结构作业环境和复杂背景下作业机器人路径识别检测问题开展研究。在HSI颜色空间分析番茄垄间道路图像在各分量的分布特性,提出了基于机器视觉的垄间加热管敏感区域提取方法,依据I分量直方图采用最大类间方差法进行图像自适应阈值分割,对分割后二值图像利用目标区域的边缘提取算法获得导航离散点簇。根据最小二乘法原理对导航离散点簇拟合得到2条加热管边缘线,在此基础上给出中心导航基准线检测算法,并针对光照不均和作物遮挡对导航路径检测进行了实验。实验表明,与Hough变换算法相比,该算法简单快速,对光照不均具有良好的鲁棒性,能够准确提取目标敏感区域的边缘信息,对不同遮盖率番茄垄间导航路径提取正确率达91.67%。

    • 基于视差图像的重叠果实图像分割算法

      2012, 43(6):167-173. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.030

      摘要 (4837) HTML (0) PDF 1.07 M (2831) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决自动采摘视觉系统中重叠果实的分割问题,提出了基于视差图像的果实分割算法。采用双目立体视觉系统获取图像对,对图像对进行预处理和校正,通过图像对的立体匹配来获取视差图像,最后对视差图像进行分割。该算法将分割的依据和信息从二维图像的颜色、形状、纹理等扩展到三维空间的深度,对空间距离不同的目标具有较好的分割效果。实验表明,对获取的视差图像进行基于区域的分割时,其区域间灰度对比度为0.98,目标计数一致性达到0.90;进行基于边缘的分割时,其边缘检测误差为5.74%,因此,该方法对重叠果实区域的分割是有效的。

    • 基于电容式湿度传感器的植物粉料含水率测量

      2012, 43(6):174-177. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.031

      摘要 (4189) HTML (0) PDF 838.63 K (1913) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于电容式湿度传感器的植物粉料含水率测量方法。由电容式湿度传感器和数据采集卡组成的测量系统获取植物粉料含水率数据,应用一阶差分法剔除奇异值后,通过惯性滤波法处理数据。由菊花粉含水率的13个测量值与烘干法测得的真值对比试验结果可知,测量值与真值之间的最大相对误差为1.61%,平均相对误差为0.76%,均小于5%(测量样品数为5时置信区间为95%),表明该方法能够用于测量低水分植物粉料的含水率。

    • 集中式深水网箱群鱼群活动状态远程监测系统

      2012, 43(6):178-182,187. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.032

      摘要 (4216) HTML (0) PDF 944.01 K (1918) 评论 (0) 收藏

      摘要:为克服离岸深水网箱群养殖水域环境和鱼群安全日常监测不便的问题,提出了一种集中式深水网箱群鱼群状态远程监测系统。采用水声多波束探测技术、多路信号处理技术设计了远程探测节点,用于扫描各深水网箱内部空间;采用虚拟仪器技术设计了本地监控中心,便于用户集中控制远程探测节点、查看网箱探测结果;采用GPRS无线数据传输技术构建了远程、实时的指令和数据传送通道。监测系统样机在福建省泉州市围头深水网箱养殖现场进行测试,结果表明:系统设计合理,操作方便,性能稳定、可靠,能够准确及时地反馈养殖环境变化情况和网箱鱼群状态,减轻养殖工作量。

    • 基于AVR单片机的害虫耐热性试验装置设计

      2012, 43(6):183-187. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.033

      摘要 (4132) HTML (0) PDF 850.76 K (2075) 评论 (0) 收藏

      摘要:掌握农产品目标害虫的耐热性对于确定热处理杀虫方法中热处理温度和时间非常重要,为此设计了一套加热杀虫过程中控制加热速度和加热温度的试验装置。以AVR Atmega16单片机为控制器,Pt100为温度传感器,采用脉宽调制原理设计了害虫耐热性试验装置的温度检测和控制电路;利用单片机C语言设计了下位机控制程序,利用VB语言设计了上位机监控软件(包含数据输出功能)。系统测试结果表明,10~70℃范围内的温度检测精度为0.2℃,温度控制精度为0.1℃,加热速度可在0~15℃/min范围内任意设定。

    • >机械设计制造及其自动化
    • 面向零件群加工的可重构制造工艺设计方法

      2012, 43(6):188-194,206. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.034

      摘要 (4318) HTML (0) PDF 890.07 K (2059) 评论 (0) 收藏

      摘要:将可重构制造工艺方案设计与可重构机床结构特点相结合,以所建立的工序单元、工序段概念为出发点,通过对零件族加工信息的程式化处理,建立了加工信息矩阵,给出了工序单元创建方法和工序段方案的划分方法,通过交叉双向组配方式获得了多种满足加工要求的工艺方案;以所建立的工艺方案相似性判定模型为基础,找出可供可重构机床结构重构的合理工艺方案,为实现零件群内部加工柔性化提供了科学依据。最后以发动机缸盖零件群加工工艺设计为例,验证了方法的有效性。

    • 基于系统动力学的产品进化机制研究

      2012, 43(6):195-201. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.035

      摘要 (4159) HTML (0) PDF 912.56 K (1905) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于自然生态系统和产品环境系统之间特性的相似性,引用生态系统的相关理论,构建产品生态环境系统的概念框架;应用系统动力学方法分析产品在生态环境系统框架下的进化机制,并采用模糊综合评判法建立进化的重要因素——市场期望的表达模型;最后以某企业自吸泵产品为例,说明产品进化分析的过程。

    • 双丝杠与直线导轨结合部静刚度分析

      2012, 43(6):202-206. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.036

      摘要 (3666) HTML (0) PDF 864.21 K (2669) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于弹性力学赫兹接触理论,对主轴箱在z轴不同位置时双滚珠丝杠副轴向刚度、角接触球轴承轴向刚度和直线导轨副线刚度进行分析,建立了静刚度模型。基于此模型,结合有限元仿真,得出永磁直线同步电动机法向力对机床刀具点的变形。仿真结果与实验结果对比表明,两者吻合很好,验证了静刚度模型的有效性。

    • 金属材料结合部法切向刚度修正与实验验证

      2012, 43(6):207-214. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.037

      摘要 (4382) HTML (0) PDF 1.29 M (2162) 评论 (0) 收藏

      摘要:推导了分形维数、分形粗糙度的近似解析解,修正了结合部法向接触刚度相关公式。编写了求解域扩展系数的通用Matlab程序,推导出结合部切向接触刚度的解析解。以XHK5140型自动换刀计算机数控立式镗铣床上的结合部为研究对象,以测试试件的实验结果为基准,按照相似振型相关性、固有频率定量比较的原则,对结合部法向与切向接触刚度的理论解进行了验证。验证表明理论模型的振型与实验的振型都一致,理论与实验固有频率的相对误差在-16.8%~16.8%之间。

    • 角接触球轴承动力学建模与实验

      2012, 43(6):215-219,225. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.038

      摘要 (4329) HTML (0) PDF 970.48 K (2432) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对轴承装配体结构振动的问题,采用矩阵变换方法分析了双列角接触球轴承接触变形的几何关系,使得分析过程更加简洁和精确,并以此为依据,结合赫兹接触理论和拉格朗日分析力学原理建立了轴承装配体结构5自由度动力学模型;讨论了预紧力、接触角、滚动体位置等对系统固有频率的影响;研制了轴承装配体结构动力学参数测试实验台,实验结果表明,该动力学模型能够较准确地预测结构动态参数,误差在15%以内,满足工程计算的需要。

    • 考虑力矩平衡的圆锥滚子润滑性能分析

      2012, 43(6):220-225. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.039

      摘要 (4117) HTML (0) PDF 915.23 K (2331) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过数值求解研究了考虑力矩平衡的圆锥滚子弹流润滑问题,给出了力矩平衡方程,以及相应的离散方法和相对误差计算公式,通过误差的大小来调整滚子的位置角,使之满足力矩平衡,最后得到了该问题的完全数值解。另外,比较了考虑力矩平衡条件下,载荷、速度和滚子半锥角对滚子位置角、油膜压力和油膜厚度的影响。结果表明: 载荷不发生偏置的情况下,圆柱滚子的润滑问题可忽略力矩平衡,但对于圆锥滚子则必须考虑力矩平衡。为了满足力矩平衡,圆锥滚子会出现位置角增大、大端翘起的现象,而滚子位置角的微小变化对其润滑性能的影响不可忽视,考虑力矩平衡的数值分析更符合圆锥滚子的真实润滑工况。滚子的半锥角越大、载荷越大、速度越大,力矩平衡的影响就越显著。

    • 基于NURBS的空间分度凸轮廓面重构与仿真

      2012, 43(6):226-229,234. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.040

      摘要 (4050) HTML (0) PDF 947.11 K (2389) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用空间分度凸轮廓面方程获取离散点云数据,采用非均匀有理B样条(NURBS)重构凸轮廓面,构建空间凸轮参数化特征模型。基于该模型,进行凸轮分度机构的运动学仿真,生成加工制造模型,实现空间凸轮NURBS廓面的仿真加工和四轴铣削NURBS创成。仿真和创成误差分析结果表明,从动件运动规律曲线更加光顺,最大速度Vmax和最大加速度Amax等运动特性值均优于修正正弦曲线,廓面创成误差与加工路线的曲率有关,最大误差出现在曲率绝对值最大处且不超过0.01 mm。因此,廓面NURBS重构技术,是一种有效的空间凸轮设计和创成方法。

    • 多辊下压式拉形柔性浮动夹持数值模拟与实验

      2012, 43(6):230-234. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.06.041

      摘要 (3760) HTML (0) PDF 958.18 K (2039) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用ANSYS/LS-DYNA对使用柔性浮动夹持方式的多辊下压式拉形过程进行了数值模拟,验证了柔性浮动夹持的效果,分析了所得成形件在拉形过程中的应力、应变分布。结果表明:柔性浮动夹持方式适用于多辊下压式拉形,能够实现柔性、浮动夹持的效果;使用柔性浮动夹持时所得成形件应力、应变分布均匀,成形效果较好。完成了相关实验验证,对数值模拟结果和实验结果进行了对比,结果表明:数值模拟结果与实验结果吻合较好。

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