牛蒡收获机的实验研究及参数优化
发布时间：2023-02-22 18:49
牛蒡作为深根茎类中药材的一种,有着重要的药用和食用的开发价值。随着国民生活水平的提高和对健康生活的渴求,牛蒡的市场需求量在不断增加,牛蒡生产已成为农民经济收入的重要来源。牛蒡收获是牛蒡生产的主要环节,目前牛蒡主要的收获方式依然是依靠人工挖掘,平铺和捡拾的。为了实现牛蒡种植的大面积推广,同时提高牛蒡收获效率并且提高药农收入,研发一种新型牛蒡收获机具有重要的意义。本文通过对国内外根茎类作物收获机械现状调研的基础上,确定了牛蒡收获作业的农业技术要求,分析了影响牛蒡机械化收获的主要问题以及针对这些问题采取的技术措施。论文从分析结果出发,提出了牛蒡收获机的总体设计目标,对牛蒡收获机的挖掘部件的工作原理进行分析,应用机械运动学、土壤动力学和深耕部件振动减阻理论与方法,完成结构设计。通过牛蒡收获机的三维建模有限元分析、并通过模态试验研究与分析论证其固有频率与土壤固有频率成倍数关系。通过田间试验对牛蒡收获机牵引阻力与机器参数间关系的试验研究,完成了牛蒡收获机关键部件的的参数优化。论文主要研究内容及取得的成果：(1)阐述了牛蒡中药材的发展前景和开发产品,依据牛蒡植物特性,确定牛蒡收获机的整体设计原则并根...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 中药材的资源开发
1.1.1 中国中药材的开发情况
1.1.2 深根系中药材的开发瓶颈
1.2 牛蒡的资源开发
1.2.1 牛蒡的植物形态
1.2.2 牛蒡的营养价值和保健功能
1.2.3 牛蒡的销售情况与产品开发
1.2.4 牛蒡的分布与种植情况
1.2.5 牛蒡的收获情况及存在的问题
1.3 根茎类作物收获机械的发展现状
1.3.1 国外根茎类作物收获机械的发展现状
1.3.2 国内根茎类作物收获机械的发展现状
1.3.3 根茎类作物收获机械存在的主要问题
1.4 论文主要研究的内容和技术路线
1.4.1 论文主要研究的内容
1.4.2 论文研究路线
第二章 牛蒡收获机关键部件研制
2.1 设计依据
2.1.1 牛蒡的植物学特征
2.1.2 牛蒡收获振动减阻的工艺原理
2.1.3 牛蒡收获的农艺要求
2.1.4 牛蒡收获的机具要求
2.2 牛蒡收获机的总体机构设计
2.2.1 牛蒡收获机的结构组成
2.2.2 牛蒡收获机的工作原理
2.3 牛蒡收获机的振动机构设计
2.3.1 振动方式选择
2.3.3 强度计算
2.3.4 振幅的计算
2.3.5 振动频率的计算
2.4 牛蒡收获机的挖掘机构设计
2.4.1 振动挖掘铲的结构设计
2.4.2 挖掘机构的主要工作参数
2.4.3 振动机构和挖掘机构的运动分析
2.5 牛蒡收获机的其他机构设计
2.5.1 振动传递连杆的设计
2.5.2 扎草清杂刀的设计
2.5.3 机架的设计
2.5.4 三点悬挂架的设计
2.6 田间试验
2.7 牛蒡收获机振动效果试验与分析
2.7.1 振动对沟槽尺寸的影响与分析
2.7.2 土壤坚实度实度的测定与结果分析
2.8 本章小结
第三章 牛蒡收获机挖掘部件有限元分析
3.1 有限元法分析简介
3.2 模态分析理论基础
3.3 牛蒡收获机应力应变有限元分析
3.3.1 振动挖掘铲的应力应变静态分析
3.3.2 振动挖掘铲的扭曲分析
3.3.3 牛蒡收获机固有频率的模态模拟分析
3.4 本章小结
第四章 牛蒡收获机的模态试验研究
4.1 试验模态分析理论基础
4.1.1 系统传递函数与频响函数
4.1.2 频响函数的建立
4.1.3 曲线拟合及模态参数计算
4.1.4 分析流程
4.2 牛蒡收获机模态实测试验与分析
4.2.1 模态测试仪器和测试系统
4.2.2 试验准备及试验设计
4.2.3 试验方法
4.2.4 模态试验分析过程及结果
4.3 本章小结
第五章 牛蒡收获机田间试验研究和参数优化
5.1 试验的目的和内容
5.1.1 试验的目的
5.1.2 试验的内容
5.2 田间试验系统设计
5.2.1 测试系统设计
5.2.2 试验时间、设备及场地
5.2.3 试验场地设置
5.2.4 土壤含水率的测试
5.2.5 传感器的标定试验
5.3 牛蒡收获机的牵引阻力和功耗的二次正交旋转组合设计
5.3.1 试验因素与指标的选取
3.3.2 试验因素与指标的选取
5.3.3 试验数据采集分析过程
5.3.4 试验结果检验
5.4 影响牛蒡收获机牵引阻力的数学模型的建立
5.5 试验结果分析
5.5.1 收获机振动频率和前进速度对牵引阻力峰值的影响
5.5.2 收获机振动频率和振幅对牵引阻力峰值的影响
5.5.3 收获机前进速度和振幅对牵引阻力峰值的影响
5.6 参数优化
5.6.1 目标函数
5.6.2 约束条件
5.6.3 优化计算
5.7 土壤阻力分析
5.7.1 土壤阻力自相关分析
5.7.2 土壤阻力自功率谱密度分析
5.8 本章小结
第六章 结论与建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表文章和著作
攻读博士学位期间科研成果与奖励
论文图表统计
本文编号：3748102
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 中药材的资源开发
1.1.1 中国中药材的开发情况
1.1.2 深根系中药材的开发瓶颈
1.2 牛蒡的资源开发
1.2.1 牛蒡的植物形态
1.2.2 牛蒡的营养价值和保健功能
1.2.3 牛蒡的销售情况与产品开发
1.2.4 牛蒡的分布与种植情况
1.2.5 牛蒡的收获情况及存在的问题
1.3 根茎类作物收获机械的发展现状
1.3.1 国外根茎类作物收获机械的发展现状
1.3.2 国内根茎类作物收获机械的发展现状
1.3.3 根茎类作物收获机械存在的主要问题
1.4 论文主要研究的内容和技术路线
1.4.1 论文主要研究的内容
1.4.2 论文研究路线
第二章 牛蒡收获机关键部件研制
2.1 设计依据
2.1.1 牛蒡的植物学特征
2.1.2 牛蒡收获振动减阻的工艺原理
2.1.3 牛蒡收获的农艺要求
2.1.4 牛蒡收获的机具要求
2.2 牛蒡收获机的总体机构设计
2.2.1 牛蒡收获机的结构组成
2.2.2 牛蒡收获机的工作原理
2.3 牛蒡收获机的振动机构设计
2.3.1 振动方式选择
2.3.3 强度计算
2.3.4 振幅的计算
2.3.5 振动频率的计算
2.4 牛蒡收获机的挖掘机构设计
2.4.1 振动挖掘铲的结构设计
2.4.2 挖掘机构的主要工作参数
2.4.3 振动机构和挖掘机构的运动分析
2.5 牛蒡收获机的其他机构设计
2.5.1 振动传递连杆的设计
2.5.2 扎草清杂刀的设计
2.5.3 机架的设计
2.5.4 三点悬挂架的设计
2.6 田间试验
2.7 牛蒡收获机振动效果试验与分析
2.7.1 振动对沟槽尺寸的影响与分析
2.7.2 土壤坚实度实度的测定与结果分析
2.8 本章小结
第三章 牛蒡收获机挖掘部件有限元分析
3.1 有限元法分析简介
3.2 模态分析理论基础
3.3 牛蒡收获机应力应变有限元分析
3.3.1 振动挖掘铲的应力应变静态分析
3.3.2 振动挖掘铲的扭曲分析
3.3.3 牛蒡收获机固有频率的模态模拟分析
3.4 本章小结
第四章 牛蒡收获机的模态试验研究
4.1 试验模态分析理论基础
4.1.1 系统传递函数与频响函数
4.1.2 频响函数的建立
4.1.3 曲线拟合及模态参数计算
4.1.4 分析流程
4.2 牛蒡收获机模态实测试验与分析
4.2.1 模态测试仪器和测试系统
4.2.2 试验准备及试验设计
4.2.3 试验方法
4.2.4 模态试验分析过程及结果
4.3 本章小结
第五章 牛蒡收获机田间试验研究和参数优化
5.1 试验的目的和内容
5.1.1 试验的目的
5.1.2 试验的内容
5.2 田间试验系统设计
5.2.1 测试系统设计
5.2.2 试验时间、设备及场地
5.2.3 试验场地设置
5.2.4 土壤含水率的测试
5.2.5 传感器的标定试验
5.3 牛蒡收获机的牵引阻力和功耗的二次正交旋转组合设计
5.3.1 试验因素与指标的选取
3.3.2 试验因素与指标的选取
5.3.3 试验数据采集分析过程
5.3.4 试验结果检验
5.4 影响牛蒡收获机牵引阻力的数学模型的建立
5.5 试验结果分析
5.5.1 收获机振动频率和前进速度对牵引阻力峰值的影响
5.5.2 收获机振动频率和振幅对牵引阻力峰值的影响
5.5.3 收获机前进速度和振幅对牵引阻力峰值的影响
5.6 参数优化
5.6.1 目标函数
5.6.2 约束条件
5.6.3 优化计算
5.7 土壤阻力分析
5.7.1 土壤阻力自相关分析
5.7.2 土壤阻力自功率谱密度分析
5.8 本章小结
第六章 结论与建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表文章和著作
攻读博士学位期间科研成果与奖励
论文图表统计
本文编号：3748102
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