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期刊信息/Journal information
农业机械学报
中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院
农业机械学报

中国农业机械学会 中国农业机械化科学研究院

任露泉

月刊

1000-1298

njxb@caams.org.cn

010-64882610，64882231

100083

北京德外北沙滩1号6信箱

农业机械学报/Journal Transactions of the Chinese Society for Agricultural MachineryCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由中国科协主管、中国农业机械学会和中国农业机械化科学研究院主办的国家级学术期刊，农业工程类中文核心期刊，美国工程信息公司（EI）收录期刊。主要刊登农业机械、农业工程、农用动力和能源、农产品及食品加工机械、农机化以及有关边缘学科的基础理论、设计制造、材料工艺、测试仪器与手段的研究成果及发展动向,反映学科最新研究成果和学术水平。同时还将及时提供中国农业机械学会举办的国内外学术活动信息，可供农机乃至机械行业中、高级技术人员、大专院校师生及科研单位的有关人员阅读参考。
正式出版
收录年代

    基于联合仿真的双臂瓣形铲移树机性能分析与试验

    宁晨张建张文福吴纪元...
    1-9页
    查看更多>>摘要：针对我国丘陵山区林木种植密集、地形复杂导致的移树机适应性差、液压系统能效低等问题,对移树机动臂结构进行了设计以及液压缸选型,建立了移树机机-液-离散元联合仿真模型,对整机结构及液压系统性能进行了分析.采用Recurdyn软件,对移树机行走底盘以及动臂进行了动力学仿真,确定了移树机最大抬升负载质量为2 t,动臂最大应力集中在抬升油缸孔前部,最大应力为72.5 MPa.基于移树机机-液-离散元联合仿真模型,对移树机抬升工况、铲刀切削土壤工况、土球摆动工况进行了模拟计算,分析了各执行元件油缸内压力变化曲线以及铲刀切削土壤阻力变化曲线,仿真结果表明:机臂在抬升过程中,抬升油缸压力稳定,压力为5.2 MPa;铲刀在切削土壤过程中,阻力逐渐增大,最大阻力为28 900 N;土球摆动工况下翻板油缸内压力随倾斜角度增大而增大,最大压力为8 MPa.开展了移树机林地液压系统测试试验,测试结果表明:机臂抬升过程中抬升油缸压力稳定在5.5 MPa;切削土壤工况下,铲刀油缸压力差为10 MPa,间接计算得出切削阻力为28 260 N;土球摆动工况下,翻板油缸压力随倾斜角度增大而增大,最大压力为7.7 MPa.通过移树机仿真试验与液压测试试验对比分析,得到抬升、切削土壤、土球摆动工况下仿真值与实测值相对误差分别为5.5％、2.3％、3.9％,验证了移树机联合仿真模型准确性以及移树机动臂结构与整机液压系统的稳定性.

    移树机液压系统联合仿真液压测试

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    基于穿山甲前足的三七仿生挖掘铲设计与试验

    王法安倪畅张兆国王博洋...
    10-19页
    查看更多>>摘要：针对三七收获作业时挖掘铲存在挖掘阻力大和能耗高等问题,以穿山甲前足爪趾为仿生原型,设计了一款高效减阻仿生挖掘铲.以三七根茎及种植土壤为研究对象,计算得本征物理参数,设置Bonding键参数建立三七根茎离散元模型,分析根土黏结机理,利用Hertz-Mindlin with JKR建立三七根茎-种植土壤离散元复合模型;通过三维扫描获取穿山甲爪趾点云模型,并运用Solidworks建立仿生挖掘铲三维模型,根据爪趾三维模型设计仿生挖掘铲外形结构;对挖掘铲铲尖与铲柄进行力学分析,确定影响作业质量的设计参数;基于EDEM离散元法建立部件-土壤-作物多元仿真模型,以土壤颗粒速度矢量、土壤扰动率及挖掘阻力为评价指标进行仿真试验,得到不同指标的影响规律;通过台架试验验证仿生挖掘铲作业性能,获取仿生挖掘铲和平面挖掘铲平均挖掘阻力分别为1 171.69、1 442.36 N,平均减阻率为18.81％,台架与仿真试验结果基本一致.试验结果表明仿生挖掘铲具有良好减阻降耗特性,仿生结构设计合理,能满足酸性红土条件下三七收获挖掘作业.

    三七根茎挖掘铲仿生穿山甲前足爪趾离散元法

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    多螺旋杆式丸粒化肉苁蓉精量排种器设计与试验

    刘平义张旭杨景睿李恒达...
    20-29页
    查看更多>>摘要：针对目前肉苁蓉诱导机制不完善而需要多轮补种以及传统肉苁蓉排种器散播面窄和散播面内均匀性差的问题,设计了一种多螺旋杆式丸粒化肉苁蓉精量排种器,采用螺旋杆机构使种子沿螺旋叶片前进并横向安装10根相同螺旋杆扩大了散播面,建立了丸粒化肉苁蓉种子与螺旋杆的动力学模型并通过理论分析和离散元仿真确定了螺旋杆的关键结构参数.基于肉苁蓉种植农艺和特定规格丸粒化肉苁蓉种子参数计算了理论排种量并运用离散元法分析了螺旋杆螺距、螺纹深度和螺旋杆转速等关键参数对排种性能的影响,应用EDEM软件构建丸粒化肉苁蓉种子和排种器离散元模型,以排种均匀变异系数和排种量变异系数为试验指标,通过单因素试验确定排种均匀性较优的螺旋杆螺距、螺纹深度和螺旋杆转速取值范围,仿真试验结果表明最佳螺距为15～20 mm,最佳螺纹深度为7～9mm,最佳螺旋杆为60～100 r/min;进一步开展三因素三水平Box-Behnken中心组合试验,利用Design-Expert软件建立多元回归模型并进行方差和响应面分析,以排种均匀变异系数和排种量变异系数最小为目标进行参数优化,求解得最优螺旋杆螺距为17.77 mm、螺纹深度为7.81mm、螺旋杆转速为83.32 r/min;依据优化后参数进行台架验证试验,结果表明在最优参数设置下排种均匀变异系数为3.75％,排种量变异系数为5.33％.该设计满足丸粒化肉苁蓉诱导机制不完善下进行的散播作业农艺要求.

    多螺旋杆式排种器丸粒化肉苁蓉离散元法

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    果园四头倾斜螺旋式精准排肥器设计与试验

    徐文智袁全春曾锦吕晓兰...
    30-40页
    查看更多>>摘要：针对现有传统螺旋排肥器排肥量波动大、稳定性差等问题,设计了一种四头倾斜螺旋式精准排肥器.通过运动分析和理论计算,确定了影响排肥量稳定性的主要参数及其取值范围.以螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径、螺旋叶片螺距和螺旋叶片转速为试验因素,以排肥量变异系数为试验指标,开展了单因素和多因素离散元仿真试验.单因素仿真试验结果表明,螺旋叶片头数、排肥器倾角、螺旋叶片直径和螺旋叶片转速等4个因素对排肥量稳定性有显著影响,采用四头倾斜排肥螺旋输送肥料,可以提高排肥量稳定性.多因素仿真试验结果表明,当采用四头排肥螺旋时,最优参数组合为:排肥器倾角38°、螺旋叶片直径46mm、螺旋叶片转速31 r/min.在该组合下,排肥量变异系数达到最小值,为1.65％.最后,在最优参数组合基础上,通过排肥量稳定性台架试验验证了仿真结果.结果显示,实测排肥量变异系数为3.69％.进一步优化得到,当螺旋叶片转速为33 r/min时,排肥量变异系数达到最小值,为2.92％.仿真和台架试验表明,经过改进优化后的四头倾斜螺旋式精准排肥器在排肥稳定性方面表现良好,符合果园施肥规定标准,能够满足果园施肥作业要求.

    农业机械四头倾斜螺旋式精准排肥器离散元仿真参数优化台架试验

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    基于仿生学的分层深松分类施肥机设计与试验

    朱惠斌刘祺白丽珍郭冠余...
    41-52页
    查看更多>>摘要：西南地区长期的传统耕作方式使犁底层上移,且土壤贫瘠等现象日益严重,传统的深松和施肥装置作业效率较差.本文结合仿生学原理设计了一种分层深松分类施肥装置,基于EDEM软件建立土壤和肥料离散元模型,并进行仿真试验.仿真试验结果表明,深松装置最优参数组合为深松作业速度1.54 km/h、前后铲水平间距500 mm、前后铲竖直间距300 mm;排肥器装置最优参数组合为槽轮半径30 mm、弧心距离28.5 mm、螺旋升角81°.基于仿真结果进行田间试验,结果表明分层深松分类施肥机对土壤扰动率为52.4％,土壤膨松度19.7％,碎土率78％,均达到深松机设计要求,且优于单铲深松作业;排肥性能试验结果表明,有机肥排肥量分别为120.8、182.8 g,无机肥排肥量分别为620.3、916.9 g;有机肥排肥稳定变异系数为2.38％、4.93％,无机肥排肥稳定变异系数为2.04％、3.01％,达到排肥要求,实现有机肥和无机肥分层施用.本文设计的分层深松与分类施肥一体化装置,提升了犁底层土壤破碎效果与施肥效率,为保护性耕作机械结构优化提供参考.

    分类施肥机仿生学分层深松

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    基于粒子群优化RBF-PID的液肥变量施肥控制系统研究

    潘成钟尤泳马朋勃王昭宇...
    53-61页
    查看更多>>摘要：针对阀控液压马达液肥变量施肥控制系统稳态精度低和响应速度慢等问题,提出了一种基于粒子群优化RBF-PID(PSO-RBF-PID)控制的液肥变量施肥控制算法.首先建立液肥变量施肥控制系统闭环传递函数,利用粒子群算法对RBF神经网络关键参数进行寻优,并以传统PID控制和RBF-PID控制为对照,采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析.仿真结果表明,PSO-RBF-PID控制下系统调节时间和跟踪误差均最小,验证了算法的可行性.搭建液肥变量施肥控制系统试验台架并进行室内试验,对系统流量测量精度进行验证,结果表明系统测量相对误差小于4％,满足测量要求.不同算法控制下进行系统静态和动态特性试验,试验结果表明,传统PID控制、RBF-PID控制和PSO-RBF-PID控制下系统流量最大相对误差分别为5.33％、3.83％、2.50％,目标流量突变时系统平均调节时间分别为5.16、3.80、2.19s.所提出的PSO-RBF-PID控制算法各个指标均优于传统PID和RBF-PID控制算法,能够保证系统具有良好的静态和动态特性,满足液肥变量施用要求.

    液肥变量施肥RBF-PID控制粒子群优化

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    基于离散元仿真的马铃薯收获机集薯装袋过程研究

    程子文杨德秋刘萌萌李洋...
    62-74页
    查看更多>>摘要：为保证收获机作业效率的同时,降低马铃薯收获机在集薯装袋过程的伤薯率,设计了一种集薯卸袋装置,并基于离散元仿真研究马铃薯在该装置上的碰撞过程和受力情况.该装置可完成集薯、装袋、卸袋工序,保证作业过程不停机,提高机器作业效率.通过理论分析获取了升降液压缸的受力关系式并确定了升降液压缸的选型及布置形式.分析了薯块碰撞过程,获取了碰撞应力的关系表达式,并确定了应力的影响因素为箱壁与水平面的夹角和法向冲击速度;通过分析计算得到了集薯箱的结构参数范围,结合集薯卸袋装置的工作需求设计了相应的液压系统.为验证所选工作和结构参数范围的合理性及集薯装袋过程中马铃薯的受力情况,通过测定马铃薯的物料特性,赋予相应部件运动属性,进行离散元仿真试验.利用堆积角验证了颗粒模型的准确性并进行了相应的单因素仿真试验,选取各时间步颗粒所受最大力及各阶段所受力均值作为评价指标.通过分析仿真试验结果,明确了各因素对马铃薯颗粒受力的影响规律,并对工作顺序进行了相应的仿真试验,确定了马铃薯收获机集薯装袋的顺序.仿真试验结果表明,先集薯后装袋的伤薯率为1.07％、先装袋后集薯的伤薯率为3.04％.并通过田间试验验证先集薯后装袋工作顺序的正确性,田间试验结果表明,先集薯后装袋的整机作业伤薯率为2.59％,低于先装袋后集薯的整机作业伤薯率(3.71％).

    马铃薯集薯卸袋装置接触参数离散元单因素试验

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    基于LOF的联合收获机制造质量检测与分级系统研究

    黄胜操赵军杰李茂林倪昕东...
    75-84页
    查看更多>>摘要：随着制造业对于产品质量的要求越来越高,机器学习技术在制造质量控制中的应用开始受到关注.针对联合收获机制造质量检测过程自动化和集成化程度较低、缺乏定量评价手段等问题,设计开发了一套联合收获机制造质量终检系统,在此基础上提出了"终检系统+二次分级"的制造质量混合检测方法,通过终检软件排查合格区间以外的异常数据,筛选劣质产品;通过分级模型对合格产品进行二次检测,标记质量隐患.在整合和分析联合收获机制造质量检测需求的基础上提出了检测流程并通过Visual Components数字车间仿真平台对总体方案进行仿真和测试.根据实际需求和检测功能开发了基于LabVIEW平台的联合收获机终检系统软件,并设计了人机交互界面.试验结果表明系统可以满足各项检测需求并实现产品质量检测功能,初步验证了系统可行性.结合使用场景选用局部异常因子(Local outlier factor,LOF)作为二次分级算法,根据异常检测原理将其集成到检测流程中,并建立了制造质量检测与分级算法架构,依据处理结果将初筛合格的产品二次分类并标记为"good"和"tracked",进而完善制造过程质量检测-评价体系.训练结果表明LOF可以在差异性不显著的数据集中识别异常样本,性能验证过程中该方法可以准确识别并标记测试数据集中的"tracked"样本,且与四分位图的分布一致,进一步验证了该混合检测方法的有效性.本研究开发的联合收获机制造质量检测系统和提出的分级方法具有应用价值,将数字车间架构与机器学习方法应用于农机装备产品制造质量检测,为复杂农机装备制造质量控制提供了解决思路和方法.

    联合收获机制造质量数字车间异常检测局部异常因子

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    基于扰动观测的玉米摘穗收获自适应控制系统研究

    张真王亮韩科立迟瑞娟...
    85-94页
    查看更多>>摘要：为减少玉米收获机在复杂时变作业环境下的不确定性扰动及时滞问题,提高收获机控制系统抗扰性及玉米收获质量,以摘穗损失率为控制目标,以拉茎辊转速、作业速度和割台高度为主要控制子系统,提出一种基于扰动观测的玉米摘穗收获自适应调控方法.首先,针对收获机作业环境和系统特性,构建了玉米收获机摘穗系统模型;其次,采用并联型的加权PI控制器对各子系统预期目标值进行优化;然后,以自抗扰控制(Active disturbance rejection control,ADRC)作为反馈环节,采用扩张状态观测器在线估计系统内外部扰动,并进行补偿;最后,搭建了收获机自适应控制系统模型,对系统控制策略及各子系统控制性能进行仿真试验和田间试验验证.试验结果表明,各子系统均可以按照既定的控制规则协调工作,并能够快速稳定地实现控制目标,稳态误差最终收敛为0,具有较强的抗干扰性能力,控制效果良好.

    玉米收获机摘穗系统自抗扰控制自适应控制摘穗损失

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    往复式杭白菊采摘装置设计与试验

    王庆祝李爱潮高磊魏青...
    95-103,199页
    查看更多>>摘要：杭白菊采收一直以人工采摘为主,面向高质量发展要求,亟需开展杭白菊机械化采收关键技术研究,推动产业发展.通过对杭白菊生长特性和采摘要求的深入分析,设计了一种基于曲柄滑块机构的往复式梳齿菊花采摘装置.该装置采用一对偏置式曲柄滑块机构驱动梳齿排进行采摘,通过传动轴传递动力实现两侧曲柄同步转动并利用毛刷将菊花聚拢完成采摘以及输送至料仓中.为优化装置结构和工作参数,首先分析采摘装置工作原理,确定了梳齿和曲柄滑块机构结构参数.随后,基于ADAMS软件建立菊花与采摘装置的刚柔耦合模型,对采摘过程进行仿真,确定了作业深度、曲柄转速和行驶速度为影响采摘效果的3个因素.为了进一步验证设计的有效性,采用二次回归正交旋转组合试验,并对试验数据的多元回归拟合分析,得出各指标回归方程,并优化装置工作参数.试验结果表明,当曲柄转速为42 r/min、作业深度为216 mm、行驶速度为0.2 m/s时,采摘率为90.06％,破损率为0.59％,含杂率为7.21％.往复式梳齿菊花采摘装置稳定性良好,能够有效提高杭白菊采摘效率,降低劳动强度.

    杭白菊梳齿曲柄滑块机构往复式

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