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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

    矮化密植核桃摇床采收机设计与试验

    曹佳乐徐道春白效鹏李文彬...
    104-111页
    查看更多>>摘要：针对国内矮化密植核桃树采收机械适应性差、采摘效率低等问题,设计了一台履带自走式摇床采收机.通过建立树体振动模型,并进行机构运动学分析,设计了摇床关键部件.通过摇床进行了振动试验,使用统计学方法分析了振动参数与脱落率之间的显著性关系,得到了满足高脱落率作业要求的振动参数下限.结果发现,在一定范围内频率影响脱落率的显著性高于振幅、作业时长,并且当振幅小于60 mm,增大频率难以提高脱落率.最后,通过试验检验了脱落率为80％时对应的振动参数下限,验证了结果准确性及可靠性.研究结果为摇床开发以及核桃采收作业提供了理论基础.

    核桃振动采收机

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    工业大麻收获机割台设计与试验

    郝朝会吴宗剑李元宝魏道初...
    112-121页
    查看更多>>摘要：针对工业大麻机械化收获过程中割台作业性能和割铺质量差、效率低、故障率高、成本高、割台易堵塞和割刀装置易损坏等问题,对扶禾装置进行理论分析,得到了麻秆不被推倒或折断和多株拨送条件下理想状态甩麻转速为107.17～283.09 r/min;对割刀装置进行了运动学和动力学分析,并设计了配重块平衡曲柄惯性力,配重块质量6.672 kg;基于响应曲面分析法进行田间试验,得到最佳参数组合:甩麻转速为628.08 r/min、行车速度为7.28 km/h、割刀转速为502.73 r/min,此时麻秆铺放角、角度差和根差分别为89.02°、5.16°和17.46 mm;基于最优参数组合,试验测定割台麻秆铺放角为88.20°,角度差为4.95°,根差为18.35 mm,与理论优化值相对误差均不大于4.85％.田间试验结果表明,设计的割台各项性能参数满足标准技术要求,能够实现较好的割铺效果,可以满足工业大麻机械化收获要求.

    工业大麻割铺台铺放角度机械化收割

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    低损捋叶式艾草脱叶装置设计与试验优化

    何涛崔得州杨全合王伟...
    122-133页
    查看更多>>摘要：针对艾草人工脱叶劳动强度大、现有机械脱叶装置损伤率高、作业效率低等问题,开展了基于DEM-MBD的低损捋叶式艾草脱叶装置设计与试验优化研究.首先,建立了脱叶装置运动学和动力学模型,通过理论分析对输送带、压茎带、捋叶齿、拉茎对辊等关键部件进行了结构设计.其次,通过EDEM-RecurDyn耦合开展了脱叶装置联合仿真,验证了装置设计的合理性,并确定影响艾草脱叶的主要作业参数及其取值范围.最后,以捋叶孔隙高度、输送滚筒转速和拉茎辊转速为试验因素,艾叶脱净率、损伤率、含杂率为评价指标开展样机试验,并利用Design-Expert软件分析最优作业参数.结果表明,当最优参数组合为捋叶孔隙高度6.8 mm、输送滚筒转速25 r/min、拉茎对辊转速383.7 r/min时,艾叶脱净率、损伤率、含杂率分别为83.59％、4.27％、4.74％,满足艾草脱叶要求.

    艾草低损捋脱差速脱叶EDEM-RecurDyn参数优化

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    自主调平辣椒整枝打杈机构设计与试验

    张贇磊郭豪鉴马锃宏赵雄...
    134-144,209页
    查看更多>>摘要：目前在辣椒移栽、果实收获等领域已有相关机械化产品,但对能够实现辣椒果实增产增收的整枝打杈环节仍需人工操作.结合辣椒种植环境的多样化,本文设计了一种能够实现自主调平、切削侧枝的辣椒整枝打杈机构,并对其调平控制方法进行了研究.根据辣椒整枝打杈农艺,设计了对辊式离心多刀整枝打杈末端执行器.利用EDEM软件建立了辣椒植株的柔性体离散元模型,进行了对辊式离心多刀整枝打杈末端与植株的互作仿真试验.选取进给速度、打杈机构倾角、辊子转速3个对打杈性能影响较大的参数进行了正交试验分析,最终得到整枝打杈末端的最优参数组合:为进给速度1.5 m/s、打杈机构倾角15°、辊子转速1 187r/min.设计了整枝打杈末端自主调平机构,利用ADAMS软件对所设计的调平机构进行动力学仿真.提出了基于模糊PID的调平控制方法,利用Matlab/Simulink仿真模块对比了传统PID算法与模糊PID算法的响应速度.最后,搭建了辣椒整枝打杈样机,进行了田间试验.试验结果表明,当作业速度为1.5 m/s时,侧枝切除率达到86.3％,辣椒植株损伤率控制在6.7％以内,最终辣椒打杈成功率为76.7％,验证了本文所设计的辣椒整枝打杈机构的可行性.

    辣椒整枝打杈机构离散元自主调平模糊PID控制

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    轴向滚筒式鲜食玉米脱粒装置优化设计与试验

    高朋飞张新伟姜春霞易克传...
    145-156页
    查看更多>>摘要：针对我国鲜食玉米机械脱粒过程中存在籽粒破损率高的问题,在已有脱粒装置结构的基础上,设计一种"柔性陀螺辊型+轴向滚筒变径脱粒"组合式的柔性变径脱粒装置,以实现高效脱粒.在鲜食玉米果穗力学特性研究基础上,采用包切的设计理念,建立果穗力学模型并进行理论分析,同时针对鲜食玉米脱粒装置的核心脱粒部件进行有限元仿真分析,确定影响脱粒性能的主要因素.根据理论分析和仿真结果设计脱粒样机,开展脱粒性能试验.利用Design-Expert软件设计三因素五水平二次回归正交旋转组合试验,以滚筒转速、陀螺辊转速和转轴轴距作为试验因素,以籽粒破损率、果穗未脱净率作为试验指标.结果表明:对籽粒破损率影响最大的因素为转轴轴距,对果穗未脱净率影响最大的因素为滚筒转速;根据回归方程模型,最优组合为:滚筒转速106.630 r/min、陀螺辊转速230.001 r/min、转轴轴距54.00 mm.在此最优组合下根据实际工况开展验证试验,经3次平行试验得到实际籽粒破损率为(4.956±0.152)％、果穗未脱净率为(4.158±0.085)％,与预测值籽粒破损率5.033％、果穗未脱净率4.303％相差在5％范围内,与参数优化结果基本一致,满足鲜食玉米脱粒要求.该研究可为鲜食玉米脱粒装备优化设计和选择提供技术支持.

    鲜食玉米脱粒装置滚筒式变径正交试验

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    基于DEM-MBD耦合的咖啡采摘过程仿真与试验

    于英杰李沛航赖庆辉谭钰...
    157-167页
    查看更多>>摘要：针对咖啡机械采摘过程中因作业参数不准确导致采摘质量偏低的问题,利用离散元软件EDEM构建采收期小粒咖啡带果枝条离散元柔性模型,通过对比果实-果柄拉伸分离力和枝条三点弯曲折断力的仿真与试验结果,验证模型设置参数的准确性;采用EDEM-Recurdyn耦合的方法构建小粒咖啡带果枝条与振动式采摘装置互作的离散元模型,通过单因素仿真试验分析小粒咖啡采摘过程中采摘装置的作业参数对采摘质量的影响规律,确定了各作业参数范围.以振频、调幅机构倾角和振动时间为试验因素,采净率、采熟率、枝条损伤率为试验指标,进行三因素五水平的二次回归正交旋转组合仿真试验,结果表明:因素对采净率和采熟率影响由大到小为振频、振动时间和调幅机构倾角,对损伤率影响由大到小为振动时间、振幅和调幅机构倾角,参数优化得到当振频为64 Hz、倾角为40°、振动时间为1.5 s时,采摘效果最佳.在优化作业参数下进行田间采摘试验,得到采净率、采熟率、枝条损伤率平均值分别为92.54％、95.47％和5.01％,与仿真试验结果相对误差分别为4.23％、3.39％、6.37％,验证了仿真试验的可靠性,为咖啡采摘机作业参数研究及结构优化提供理论依据和技术参考.

    小粒咖啡机械采摘离散元多体动力学耦合仿真作业参数

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    基于DEM-BPM-CFD的饲草揉碎机功耗预测模型研究

    高波翟之平兰月政裴刚...
    168-176页
    查看更多>>摘要：饲草揉碎机工作时存在功耗大、生产率低等问题,制约着该类设备向低能耗、绿色化方向发展.为了准确预测饲草揉碎机的功耗情况,进而进行低能耗优化设计,本文基于饲草揉碎机的工作原理与DEM-BPM-CFD耦合方法,将揉碎机消耗能量分为物料与物料、气流、机械结构(铡刀、锤片以及齿板)之间相互作用所消耗的能量、使揉碎机内空气具有一定静压和流速所消耗能量、轴承摩擦所消耗能量以及整机振动所消耗能量4部分,并分别建立了各部分能耗以及生产率的数学模型.采用DEM-BPM-CFD耦合方法对饲草揉碎机破碎物料的耗能情况进行数值模拟,并结合功耗试验对所建立的功耗预测模型进行验证.研究结果表明:揉碎机功耗预测模型的理论计算值与功耗实测值相对误差为6.94％,可见饲草揉碎机功耗预测模型基本准确.饲草揉碎机揉碎物料过程中主要能耗为物料与物料、气流、机械结构(铡刀、锤片以及齿板)之间相互作用所消耗的能量,占总能耗3/5以上;其次为使揉碎机内空气具有一定静压和流速所消耗的能量,占总能耗1/4以上;再次为机体振动所消耗的能量,占比接近1/10;占比最小为转子与轴承摩擦所消耗的能量.研究结果可为饲草揉碎机低功耗设计提供基础依据.

    饲草揉碎机DEM-BPM-CFD耦合功耗预测模型

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    基于TSSA-PID的果园喷雾机风幕风速调控系统研究

    姜红花胡芳超白鹏刘理民...
    177-186页
    查看更多>>摘要：为降低果园风送植保机械飘失量并提高冠层内部沉积量和均匀性,在果园风送式防飘喷雾机基础上提出了一种基于改进麻雀搜索算法(Tent sparrow search algorithm,TSSA)优化PID参数的调控系统.该系统通过在麻雀搜索算法中引入Tent混沌映射、随机跟随策略和逐维透镜成像反向学习,提高对PID参数的寻优能力,避免PID系统陷入局部,提高风幕风速自动化调控水平,进而降低雾滴飘失量并提高冠层沉积量和均匀性.仿真试验结果表明,该算法与对比算法相比,响应时间降低45.77％,超调量降低13.22％,具有更优的自动调节能力.田间试验结果表明,调节风幕风速平均误差和最长响应时间分别为2.11％和0.8 s,相对于其他算法分别降低24.1％和20％以上.相比于果园风送式防飘喷雾机,应用该系统后,平均雾滴飘移、地面流失量和雾滴沉积量分布变异系数分别减少13％、16.13％和29.62％,平均冠层沉积量提升11.97％.研究成果为解决果园农药飘失和冠层内部沉积问题提供了新的技术方案.

    雾滴防飘麻雀搜索算法PID控制果园植保

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    苜蓿草植株离散元模型建立与参数标定

    李涛王振华翟改霞田丰...
    187-199页
    查看更多>>摘要：苜蓿草收获装备作业性能影响草捆品质,需对苜蓿草物料的物理特性参数、接触特性参数和力学特性参数等特性进行实验测定.采用离散元方法,基于柔性纤维颗粒模型构建苜蓿茎秆离散元模型,基于柔性薄壳颗粒模型构建苜蓿叶片离散元模型,基于线弹性力学模型构建茎秆与叶片关节模型.以物料茎秆休止角、茎秆三点弯曲、叶片滑移角和叶片圆筒压缩实验结果为目标,通过Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验、中心复合实验和单因素实验,对影响仿真实验结果的茎秆与叶片的力学和接触参数进行标定.结果表明,仿真茎秆挠度与物理实验平均值相等;仿真茎秆休止角与物理实验平均值相对误差为0.46％;仿真叶片圆筒压缩密度与物理实验平均值相对误差为0.82％;仿真叶片滑移角与物理实验平均值相对误差为0.15％.标定的参数能够真实反映苜蓿草的物料特性,研究结果可为苜蓿草收获机械优化设计提供理论依据和模型基础.

    苜蓿离散元柔性纤维颗粒柔性薄壳颗粒物理实验参数标定

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    基于激光雷达导航的玉米喷药机器人设计与试验

    班超迟瑞娟黄修炼董乃昔...
    200-209页
    查看更多>>摘要：针对现有玉米喷药机器人存在转向响应慢、作物行检测方法以及跟踪控制器稳定性差等问题,设计一种基于激光雷达导航系统的四轮驱动、差速转向式线控底盘喷药机器人.首先设计机器人整机结构,根据工作原理对关键部件进行设计.提出一种基于3D激光雷达的作物行检测方法,经过点云预处理和地面点云滤波得到机器人前方的作物点云,根据点云在横向坐标轴的分布数量划分不同的作物行,并利用分段几何中心拟合作物行中心线.同时,设计一个双输入单输出的模糊控制器,以作物行中心线获取的偏航角和横向偏差为输入,利用49条模糊规则和Mamdani法进行模糊推理,再通过重心法将输出量解模糊为线控底盘两侧车轮轮速差.在苗期玉米田进行机器人行驶性能试验和导航性能试验.试验结果表明,机器人能够爬越坡度20°以下斜坡,差速原地转向360°时几何中心位置平均偏差为7.66cm,具有足够的驱动力和较好的转向灵活性;激光雷达检测三叶期和小喇叭口期的玉米作物行时,平均误差角分别为0.93°和0.85°,平均检测时间为0.031 s,据此确定的定位信息具有较高的精度且满足实时性;通过定位信息和模糊控制器跟踪作物行时,机器人平均跟踪误差为0.061 m,标准差为0.038m,能够满足苗期玉米田的自动导航需求.

    喷药机器人差速转向激光雷达作物行检测模糊控制

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