小麥秸稈還田下玉米機(jī)械智能裝備設(shè)計(jì)方法

目錄
前言
第1章 小麥秸稈粉碎特性分析及裝備 1
1.1 小麥秸稈特性分析 1
1.1.1 小麥秸稈成分 1
1.1.2 小麥秸稈微觀結(jié)構(gòu)觀察 3
1.1.3 小麥秸稈的宏觀各向同性性質(zhì)及相關(guān)力學(xué)性能參數(shù) 3
1.2 小麥秸稈粉碎仿真分析 5
1.2.1 小麥秸稈粉碎機(jī)械動(dòng)力學(xué)仿真模型建立 5
1.2.2 粉碎刀軸轉(zhuǎn)速分析 6
1.2.3 粉碎刀片刃角分析 7
1.3 小麥秸稈粉碎實(shí)時(shí)測試裝置設(shè)計(jì) 9
1.3.1 測試裝置的總體設(shè)計(jì)方案 9
1.3.2 測試裝置硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 9
1.3.3 測試裝置軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11
1.4 本章小結(jié) 15
參考文獻(xiàn) 15
第2章 麥秸-機(jī)械-土壤耦合動(dòng)力學(xué)模型及其壅堵分析 17
2.1 麥秸-機(jī)械-土壤耦合動(dòng)力學(xué)模型建立 17
2.1.1 離散元麥秸接觸模型 17
2.1.2 秸稈-土壤-耕作部件的接觸參數(shù)測定 18
2.1.3 秸稈-土壤-耕作部件動(dòng)力學(xué)模型建立 23
2.2 秸稈壅堵機(jī)理分析 24
2.3 本章小結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
第3章 麥秸覆蓋地玉米播種主動(dòng)防堵機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
3.1 圓柱環(huán)量繞流理論的立軸式防堵方案 31
3.1.1 圓柱環(huán)量繞流 31
3.1.2 防堵驅(qū)動(dòng)軸系的選擇 34
3.2 秸稈移位主動(dòng)防堵機(jī)構(gòu)工作原理 35
3.2.1 仿生螺旋鋸齒刀片設(shè)計(jì) 35
3.2.2 仿生立式螺旋鋸齒刀運(yùn)動(dòng)軌跡分析 38
3.2.3 刀軸轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)半徑、刀盤幅寬參數(shù)分析 39
3.3 秸稈-土壤-防堵機(jī)構(gòu)相互作用仿真分析 41
3.3.1 秸稈-土壤-防堵機(jī)構(gòu)系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建 41
3.3.2 秸稈和土壤的運(yùn)動(dòng)分析 41
3.4 秸稈-土壤-防堵機(jī)構(gòu)作用室內(nèi)土槽試驗(yàn) 45
3.4.1 試驗(yàn)平臺搭建 45
3.4.2 刀軸運(yùn)動(dòng)速比對秸稈和土壤運(yùn)動(dòng)情況分析 45
3.5 立式條帶淺旋作業(yè)過程的地表平整效果分析 48
3.5.1 立式淺旋拋扔垡片過程分析 48
3.5.2 主要參數(shù)與工況的選擇 50
3.5.3 耕作土壤溝形測控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 52
3.5.4 立式淺耕對地表作業(yè)效果分析 53
3.6 防堵機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化與田間試驗(yàn) 55
3.6.1 位置參數(shù)分析 55
3.6.2 材料與方法 56
3.6.3 結(jié)果與分析 57
3.6.4 響應(yīng)曲面分析 60
3.6.5 目標(biāo)函數(shù) 61
3.6.6 田間試驗(yàn)驗(yàn)證 61
3.7 本章小結(jié) 63
參考文獻(xiàn) 64
第4章 玉米電控播種技術(shù) 65
4.1 排種器作業(yè)性能分析 65
4.1.1 勺輪式排種器 65
4.1.2 指夾式排種器 69
4.1.3 電控排種器 71
4.1.4 電控排種器臺架試驗(yàn) 81
4.2 電控播種技術(shù) 85
4.2.1 信號采集 85
4.2.2 控制策略設(shè)計(jì) 89
4.2.3 電源模塊和信號調(diào)理電路設(shè)計(jì) 93
4.2.4 抗干擾設(shè)計(jì) 96
4.3 電控播種技術(shù)應(yīng)用與整機(jī)試驗(yàn) 97
4.3.1 系統(tǒng)控制精度試驗(yàn)結(jié)果與分析 98
4.3.2 播種作業(yè)性能試驗(yàn)與分析 99
4.4 本章小結(jié) 101
參考文獻(xiàn) 102
第5章 秸稈還田環(huán)境下玉米中后期植保機(jī)械設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 103
5.1 履帶植保機(jī)械總體方案 103
5.2 履帶植保機(jī)械動(dòng)力學(xué)仿真分析 105
5.2.1 動(dòng)力學(xué)仿真模型建立 105
5.2.2 動(dòng)力學(xué)仿真 106
5.3 履帶植保機(jī)械控制方法與策略研究 115
5.3.1 履帶式雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)植保機(jī)械控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 116
5.3.2 履帶式雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)植保機(jī)械控制策略設(shè)計(jì) 119
5.3.3 履帶式雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)植保機(jī)械軌跡跟蹤控制聯(lián)合仿真 122
5.4 田間性能試驗(yàn) 127
5.5 本章小結(jié) 130
參考文獻(xiàn) 130
第6章 玉米行間導(dǎo)航路徑設(shè)計(jì) 131
6.1 激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)聚類 131
6.1.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)聚類算法介紹 131
6.1.2 傳統(tǒng)K-Means聚類算法 132
6.1.3 改進(jìn)K-Means聚類算法 133
6.2 導(dǎo)航路徑擬合方法 135
6.2.1 RANSAC算法介紹 136
6.2.2 基于RANSAC算法的環(huán)境模型搭建 136
6.2.3 基于*小二乘法的導(dǎo)航路徑 138
6.3 試驗(yàn)驗(yàn)證 139
6.4 本章小結(jié) 141
參考文獻(xiàn) 141
第7章 玉米無人收獲機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn) 143
7.1 無人收獲機(jī)總體設(shè)計(jì) 143
7.2 玉米收獲機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 143
7.2.1 自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 144
7.2.2 轉(zhuǎn)向裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 144
7.2.3 自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制器硬件電路設(shè)計(jì) 146
7.2.4 CAN通信協(xié)議與報(bào)文解析 151
7.2.5 自動(dòng)轉(zhuǎn)向精確控制算法 151
7.2.6 駕駛模式自動(dòng)切換設(shè)計(jì) 154
7.2.7 自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)性能試驗(yàn) 157
7.3 基于北斗的收獲路徑規(guī)劃及路徑跟蹤 161
7.3.1 北斗定位 161
7.3.2 玉米收獲全局路徑規(guī)劃 162
7.3.3 局部避障路徑規(guī)劃 165
7.4 收獲機(jī)路徑跟蹤算法 170
7.4.1 收獲機(jī)底盤運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 170
7.4.2 純路徑追蹤算法模型 170
7.4.3 前視距離自適應(yīng)確定方法 172
7.4.4 仿真分析 173
7.4.5 算法試驗(yàn) 174
7.5 田間無人收獲試驗(yàn) 175
7.5.1 玉米籽粒收獲機(jī)簡介 175
7.5.2 無人收獲機(jī)改裝 176
7.5.3 無人收獲田間試驗(yàn) 177
參考文獻(xiàn) 179
彩圖