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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

    面向大田作物冠层信息采集的自走式轮式平台设计与试验

    田永浩刘禹张硕马尧...
    101-107页
    查看更多>>摘要：大田作物冠层包含丰富信息,可为开展作物表型和作物行感知方法研究提供数据资料.当前信息采集过程通常面临作物高度变化不均、不同生长期作物表现差异大等问题,对地面采集装备适应性和作业效率造成较大困难.为此,本文设计了一种具备轮距与地隙可调、人工遥控和自动导航双模控制功能的分布式电驱轮式平台.首先,分析典型大田作物的农艺性状,确定平台结构边界参数,开展整机构型设计.开发底盘控制系统,建立以STM32F103芯片为核心控制器的运动控制系统,支持前轮阿克曼转向、四轮阿克曼转向和原地转向等多种转向模式;构建以Xavier为决策控制器、GNSS/INS组合导航定位的导航控制系统.开展底盘运动性能试验,试验结果表明,所建平台直线对中性能稳定、转向灵活,对于遥控直线行驶试验,横向偏差平均值为0.019m、标准差为0.017m;航向偏差平均值为1.67°、标准差为1.03°;对于转向性能试验,前轮阿克曼转向平均精度为96.57％、四轮阿克曼转向平均精度为96.64％、原地转向平均偏移量为0.034 m.以玉米为代表性作物,开展作物冠层图像采集试验,验证所建平台的有效性,结果表明:所建平台能够自动跟踪规划路线进行对行行驶、地头换向、跨行对中等动作,完成冠层图像无损采集;对行行驶横向偏差平均值不大于0.052m、标准差不大于0.029 m,航向偏差平均值不大于5.653°、标准差不大于3.843°.

    轮式车辆大田作物分布式驱动自动导航对行作业

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    丘陵山区小型农机底盘自动调平系统设计与试验

    贾新乐石舟李锐张国海...
    108-115页
    查看更多>>摘要：为解决农机在丘陵山地坡度大、地块小等复杂地形下作业的稳定性差、效率低与驾驶安全舒适性差等问题,本文提出了一种丘陵山区小型农机底盘的自动调平系统设计方案,该系统整合了行驶系统、控制系统和调平执行机构.设计了自平衡的三点调平系统,前方调平机构采用被动减震技术处理高频扰动,后方则利用双导柱式伺服电缸确保运动轨迹的精确与稳定;开发了以单片机为核心的控制系统,结合以伺服电缸为主的电控技术,实现作业底盘倾斜角度的自动调节,提高农机在丘陵山区多样性地形下的稳定性和作业效率.为满足农机在复杂地形中对承载与稳定性的要求,调平策略采用了设定点不动调平法并对其运动过程进行了分析.最后经过静态试验验证,该系统可以使不同初始俯仰角和横滚角倾斜状态调整为-0.2°～0.2°的设定状态,动态试验验证了实际工作时可以在2 s内将底盘倾角调整为-1.2°～1.2°且标准偏差约为0.8°,达到设计预期目标.

    丘陵山区农业机械底盘:自动调平三点调平

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    自走式宽幅作业平台自适应调平系统研究

    徐志刚闫洪峰李蓉萱李法镰...
    116-124,185页
    查看更多>>摘要：为了提升自走式宽幅作业平台行走作业时的稳定性和安全性,以自走式宽幅作业平台为研究对象,设计了基于四点液压主动悬架的自适应全向调平系统.采用LUDV负载敏感技术以提高液压系统控制性能,实现四点式悬架液压系统中多负载并行工况下的同步控制.采用多传感器实时感知作业平台姿态,结合"追中调平"和"防虚腿"的控制策略,采用抗饱和积分的双环PID算法计算并输出控制信号,并与悬架油缸保护逻辑算法和防虚腿逻辑算法的输出结果进行校对,最终以控制悬架油缸实现作业平台姿态的实时全向调整.为测试LUDV负载敏感技术在四点液压主动悬架中的有效性,在AMESim中建立了悬架系统仿真模型并开展了试验.试验结果表明,在同开度不同负载的情况下,各柱塞缸最大行程偏差为19.51 mm,最大偏差率为6.27％.为说明各执行器的流量与负载无关,在不同负载且开度控制信号比例为1∶1.35∶1.71∶2.07的条件下,柱塞缸的运动行程比例偏差为1∶1.35∶1.71∶1.92,说明各执行器的流量与负载无关且同步性良好,证明LUDV负载敏感技术对四点液压主动悬架的有效性.在实车试验中,静态试验结果表明系统可以将车身倾角收敛在0.5°以内,动态试验结果表明自适应调平系统在平台横行和纵行的状态下分别使车身最大倾角降低58.0％和55.4％,并避免了虚腿现象发生,能够有效提高作业时的稳定性与安全性.

    自走式宽幅作业平台自适应调平主动悬架AMESim仿真抗饱和积分PID

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    1ZLZ-300型全幅复式种床整地机设计与试验

    侯锡彬崔舒然李明森范旭辉...
    125-134页
    查看更多>>摘要：针对松耙联合整地机在秋季黏重土壤条件下作业后土块较大、地表不平、种床秸秆与土壤混拌不均等生产实际问题,设计一种具有种床土地平整及秸秆残茬梳理功能的1ZLZ-300型全幅复式种床整地机.根据覆混耕作春整地技术要求及黏重土壤特点确定种床整地机的总体设计方案,分别对自激振土壤水平剪切单元、弹性梳理单元进行研究.借助EDEM离散元仿真技术,根据田间测量数据与相关文献建立东北黑土区秸秆混埋土壤仿真模型,通过对种床整地机作业过程的模拟仿真得出各入土部件的工作机理以及对土壤的扰动效果.以松土铲入土深度、弹齿入土深度、弹齿入土角度为试验因素,以地表秸秆覆盖率、地表平整度为评价指标,进行Box-Behnken正交试验,确定了 1ZLZ-300型全幅复式种床整地机在作业速度为10 km/h时最优工作参数为:松土铲入土深度10.0 cm、弹齿入土深度8.0 cm、弹齿角度0°.在上述工况下,通过田间试验测得秸秆覆盖率平均值为50.7％、地表平整度平均值为3.2cm、深度0～10cm种床土壤紧实度平均值为73.3 kPa、深度10～20cm种床土壤紧实度平均值为690.2 kPa、碎土率平均值为89.7％.试验结果表明,机具各项性能指标均满足覆混耕作春整地技术要求.1ZLZ-300型全幅复式种床整地机的研制为吉林省中东部地区黑土地保护性耕作玉米秸秆覆混还田技术的推广提供了装备支撑.

    覆混耕作种床整地机械EDEM仿真黑土地保护

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    板结羊草草地切根松土镇压机设计与试验

    张学宁尤泳王得伟李思标...
    135-146,164页
    查看更多>>摘要：为提升板结羊草草地机械化改良效果,提出了一种板结羊草草地机械化改良工艺并设计了一种草地切根松土镇压机.通过探究羊草草地根土复合体层物理结构特征和农艺农机融合,提出了板结羊草草地切根松土镇压改良新工艺,设计了专用于板结草地改良作业的斜柄式切根刀、折翼式松土铲、V形镇压辊,集成创制了草地切根松土镇压机,并通过草地试验验证了该机作业性能.试验结果表明,松土、切根松土作业后草地土壤坚实度分别降低59.99％、59.77％,容重分别降低23.62％、22.99％,孔隙度分别增加20.71％、20.16％,切根松土作业后沟槽缝隙宽度、土壤隆起高度、垄形轮廓面积、土壤蓬松度、翻垡率和地表平整度均小于松土作业;松土和切根松土作业深度稳定性系数均不小于95.17％,但在相同作业速度下,切根松土作业深度稳定性系数始终高于松土作业,且切根松土比松土更接近预期作业深度(15cm);镇压作业可将切根松土作业产生的沟槽缝隙适度填合.

    羊草板结草地草地切根草地松土草地改良机械

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    湿黏地播后镇压过程土壤-小麦交互模型参数标定

    罗伟文申海洋顾满凌洁...
    147-155页
    查看更多>>摘要：离散元仿真是研究播后镇压过程中土下种子受力特性与移位规律的有效途径,土壤-种子离散元模型及其参数显著影响仿真结果.但长江中下游湿黏地土壤含水率高、黏性强,常规土壤参数无法与其物理性质相匹配,缺乏准确的土壤-小麦离散元模型参数.本研究对播后镇压过程中湿黏土与小麦交互模型的接触参数进行标定.基于物理实测试验与显著性分析试验,初步获取参数取值范围,筛选出对自然堆积坡度系数影响显著的参数;通过响应面试验,获取各关键参数与坡度系数的回归模型和多组较优土壤-土壤参数、土壤-小麦参数组合方案,对比实际压缩试验与仿真试验的位移-力曲线误差,筛选出最佳参数组合方案;通过对比准静态压缩试验、滚动压缩试验及田间试验的模拟值与实际值,评估参数模型的准确性.结果表明:土壤-土壤恢复系数(CR1)、土壤-土壤滚动摩擦因数(RF1)、土壤-土壤表面能(SE1)对湿黏土自然堆积坡度系数(CS1)有显著影响;土壤-小麦静摩擦因数(SF2)、土壤-小麦滚动摩擦因数(RF2)、土壤-小麦表面能(SE2)对土壤-小麦混合物坍塌堆积坡度系数(CS2)有显著影响;获得最优参数组合方案:CR1为0.12、RF1为0.35、SE1为3.90J/m2、SF2为0.48、RF2为0.29、SE2为1.69J/m2;优化模型下各验证试验的相对误差分别为7.16％(准静态压缩试验)、10.41％(滚动压缩试验)、14.42％(田间试验).研究结果可为镇压过程中土壤-种子互作特性研究和湿黏地小麦播种机设计提供参考.

    湿黏地小麦播种离散元方法参数标定试验验证

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    花生秧根茎碰撞恢复系数测定试验

    贺欣彭强吉李国明王小瑜...
    156-164页
    查看更多>>摘要：针对膜杂风选机作业过程不稳定,数值模拟缺乏参数难以仿真的问题,通过单因素和多因素试验研究,构建了花生秧根茎与机械工作部件之间的碰撞模型,实现了恢复系数的准确测定.试验基于花生秧根茎力学特性差异,选取碰撞材料、碰撞角度、下落高度、含水率作为试验因素进行试验,研究试验因素对花生秧根、茎恢复系数的影响,建立试验因素与恢复系数之间的回归模型,进行试验因素回归分析.单因素试验结果表明:花生秧根恢复系数大于花生秧茎恢复系数,花生秧根、茎与45号钢、亚克力板、花生秧、橡胶、地膜之间的恢复系数依次减小,恢复系数偏差随之降低,平均偏差为0.068 4;花生秧根、茎与45号钢之间的恢复系数,随碰撞角度增大而增加,恢复系数偏差先减小后增大,平均偏差为0.092 6;随下落高度增大而增加,恢复系数偏差上下波动,平均偏差为0.087 8;随含水率增大而减小,含水率达到40％,恢复系数偏差急剧下降,平均偏差为0.0827,回归方程决定系数均大于0.97.正交试验结果表明,影响恢复系数各因素的主次顺序为:碰撞材料、碰撞角度、下落高度、含水率.验证试验结果表明:花生秧根、茎平均相对误差分别为3.928％和4.146％.研究结果可为秧膜分离、膜杂风选机等设备数值模拟参数设置提供参考依据.

    花生秧碰撞恢复系数碰撞试验高速摄像

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    小麦宽苗带气吸式精量排种器设计与试验

    郑娟赖虹宇李甜李运通...
    165-176,335页
    查看更多>>摘要：针对小麦宽苗带播种主要以传统外槽轮排种器搭配导种管末端匀种装置为主,存在种流无序、排量不稳定、供种脉冲,影响播种质量,基于拖带扰动充种、负压吸种和种子自重投种原理,设计一种气力锥盘式小麦宽苗带精量排种器.构建了锥形排种盘作用下小麦种子充种、携种和投种过程的力学模型,明确种子在充种和携种过程所需的临界负压与排种盘锥度、种子质量、三轴尺寸、型孔尺寸、工作转速和型孔分度圆直径有关.利用EDEM仿真对比分析锥形排种盘不同锥度对小麦种群离散度影响程度,探究了带动层、静止层和拖带层种群中种子运动规律,结果表明当排种盘锥度为45°时,可兼顾种群扰动性好和被吸附种子运移阻力小的优势.Fluent仿真分析锥盘不同型孔类型的表面流速变化规律.以各行排量一致性变异系数、总排量稳定性变异系数、排种均匀性变异系数为评价指标,开展排种器结构参数和工作参数对排种性能的影响试验.试验结果表明,直径1.8 mm的垂直状型孔各项评价指标优于倾斜状型孔;播种量随吸种负压和工作转速的增大呈线性增大趋势,当工作转速为30～40 r/min、吸种负压为5.2～5.6 kPa时,播种量可达220～290 g/min;最佳工作参数组合为工作转速30 r/min、吸种负压5.4 kPa,各试验评价指标分别为1.93％、1.26％、9.52％;田间对比试验结果表明气力锥盘式排种器宽苗带播种时较外槽轮排种器宽苗带播种均匀性提升,苗带内播种均匀性变异系数分别为11.77％、22.51％,满足小麦精量播种要求.

    小麦排种器宽苗带气吸式

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    基于电容法的齿盘式棉花穴播器播种量传感器设计与试验

    周利明季雨希牛康韩璧蔓...
    177-185页
    查看更多>>摘要：针对新疆地区广泛应用的齿盘式穴播器无导种管结构,常规光电传感器无法安装的问题,研究一种基于微弱电容信号获取与分析的播种传感器.通过对穴播器内取种过程分析,确定检测位置及极板外尺寸.以提高信号显著性和检测精度为目标,以可靠性为边界约束条件,建立三因素三水平响应面试验对电极结构参数寻优,并对传感器敏感单元屏蔽处理,集中场能.经改进后传感器敏感单元厚度0.64 mm,基础电容平均值13.94 pF,电容变化量为0.16 pF,有效提升信号显著性和检测精度.设计了以电容转换芯片AD7745为核心的电容信号采集模块.上位机通过对采集信号自适应阈值正交小波变换滤波,基于二阶导数寻峰获取种子实时播量.试验结果表明:在采样周期11ms、穴播器转速20～30 r/min条件下,传感器具有较高的检测精度,实际播量和测量播量之间相对误差为-2.604％～1.836％,均小于5％.本文所设计的播种传感器为解决穴播器式播种装备播种检测问题提供了一种有效途径,对提高精量播种技术具有重要意义.

    棉花齿盘式穴播器播种量传感器电容法滤波寻峰算法

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    黄精块根苗横向交错移栽装置设计与试验

    张福增吴敏李爱潮魏青...
    186-196页
    查看更多>>摘要：目前黄精种植生产环节仍以人工作业为主,特别是黄精移栽人工作业方式存在工作强度大、效率低、合格率差、种苗损伤率高等问题.为提升黄精移栽机械化水平,设计了一种黄精块根苗横向交错移栽机具.该移栽机主要由输送组件、传动电控组件、开沟组件、覆土组件、镇压组件、地轮组件、底架等组成.基于黄精块根苗移栽农艺要求及形态学和力学特性参数,采用柔性带式输送方式确定输送带、苗槽、开沟器等结构参数和苗槽布置形式;离散元仿真结果表明,开沟深度和前进速度影响移栽作业效果及效率,采用响应面优化最佳作业参数区间为:开沟深度85～110mm、前进速度0.3～0.5 km/h;设计试验样机并验证,得到平均伤苗率为0.52％,平均芽头朝向合格率为88.6％,平均株距为(10.99±1.75)cm,株距变异系数为15.93％,平均移栽深度为(9.525±0.48)cm,移栽深度变异系数为5.04％.试验结果表明,整机结构设计合理,作业效果可靠稳定,满足黄精块根苗移栽农艺要求.

    黄精块根苗移栽横向交错离散元

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