四行半喂入花生联合收获摘果机理与筛选特性研究
发布时间：2024-10-05 02:30
花生是我国最具国际竞争力的优质优势油料作物。近几年,随着花生种植面积增长以及规模化生产发展,科研单位和企业分别研发了四行半喂入花生联合收获机、花生多行捡拾联合收获机等高效联合收获设备。摘果与筛选技术是四行半喂入花生联合收获机的关键技术,但目前摘果作业机理不明晰、筛选机构优化设计方法和依据不足,制约了整机装备创新水平和作业质量的提升。针对上述问题,本文以本团队创制的四行半喂入花生联合收获机摘果和筛选关键机构为研究对象,从与花生机械收获息息相关的花生株系特性研究入手,选取我国花生主产区11个典型花生品种为研究对象,研究获取收获期花生株系基本信息、几何特性、含水率、机械和生物力学特性、结果特性等重要参数,应用Access建立可分类查询与统计分析的花生株系特性数据库;以上述重要特性测试数据为依据,建立荚果有限元模型、株系柔性体模型和摘果装置刚柔耦合多体动力学仿真模型,开展荚果碰撞有限元分析,研究不同碰撞速度时荚果的力学特征;开展不同参数条件下摘果作业动态仿真分析,重点分析花生荚果的受力和运动行为特性、“果-柄”和“柄-秧”的连接特性等;集成高速摄影测试系统,构建半喂入花生摘果试验台,研究在上述仿...
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 整机装备研究现状
1.2.2 花生株系特性研究现状
1.2.3 半喂入花生联合收获摘果技术研究现状
1.2.4 半喂入花生联合收获筛选技术研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 主要研究内容
1.4 技术路线
1.5 拟解决的关键问题和关键技术
1.6 本章小结
第二章 花生株系特性研究
2.1 花生发育及品种选取
2.2 花生株系特性研究内容
2.3 花生株系基本信息测试
2.3.1 花生株系基本信息
2.3.2 含水率测试
2.3.3 荚果尺寸测试
2.3.4 茎秆层和荚果层几何特性
2.4 果-柄和秧-柄节点粘结强度试验
2.4.1 试验材料与方法
2.4.2 结果分析
2.5 荚果外壳拉力试验
2.5.1 外壳结构
2.5.2 拉力试验
2.6 荚果压缩试验
2.6.1 试验材料与方法
2.6.2 结果分析
2.7 荚果切压试验
2.7.1 试验材料与方法
2.7.2 结果分析
2.8 荚果冲击试验
2.8.1 固定冲击试验
2.8.2 自由冲击试验
2.9 花生茎秆力学试验
2.9.1 试验材料与方法
2.9.2 结果分析
2.10 花生株系特性数据库构建
2.11 本章小结
第三章 半喂入花生摘果试验台及仿真平台构建
3.1 半喂入花生摘果试验台研制
3.1.1 总体设计
3.1.2 摘果装置设计
3.1.3 自动喂秧平台设计
3.1.3.1 总体设计
3.1.3.2 运动和受力分析
3.1.3.3 主要参数优化
3.1.4 夹持输送装置设计
3.1.4.1 总体设计
3.1.4.2 三角区设计
3.1.4.3 齿形链参数设计
3.1.5 控制系统设计
3.1.6 花生保鲜库设计
3.1.7 试验台总体介绍
3.2 花生株系柔性体模型的建立
3.2.1 荚果CAD模型的建立
3.2.2 荚果有限元模型的建立
3.2.3 花生株系柔性体模型的建立
3.3 摘果系统刚柔耦合体模型的建立
3.3.1 建立思路
3.3.2 关键参数设定
3.3.3 模型约束和驱动
3.3.4 检测传感器及控制算法
3.4 本章小结
第四章 半喂入花生摘果机理研究
4.1 摘果叶片试验研究
4.1.1 试验方案
4.1.2 作业过程高速摄影解析
4.1.3 指标测定与分析
4.2 荚果与摘果叶片碰撞力学分析
4.2.1 荚果受力分析
4.2.2 碰撞分析
4.2.3 荚果破损分析
4.2.4 荚果碰撞损伤临界速度
4.2.5 试验研究
4.3 HYPERMESH联合LS-DYNA荚果碰撞有限元分析
4.3.1 接触算法和控制设置
4.3.2 K文件求解
4.3.3 结果分析
4.4 刚柔耦合多体动力学仿真
4.5 摘果过程高速摄影试验研究
4.5.1 荚果-摘果叶片相互作用解析
4.5.2 一个摘果周期高速摄影解析
4.5.3 茎秆轨迹测定与分析
4.5.4 荚果轨迹和速度
4.5.4.1 理论分析
4.5.4.2 试验研究
4.6 单因素试验研究
4.6.1 五因素试验研究
4.6.2 供给株数影响试验研究
4.6.2.1 供给株数对摘果辊功耗的影响
4.6.2.2 供给株数对作业指标的影响
4.7 摘果装置参数优化试验
4.7.1 试验材料
4.7.2 试验方案
4.7.3 结果分析
4.7.4 试验验证
4.8 本章小结
第五章 半喂入花生摘果摘出物组分测定及筛选特性研究
5.1 摘果装置摘出物组分测定
5.1.1 试验方法
5.1.2 试验分析
5.2 恢复系数研究
5.2.1 试验材料与方法
5.2.2 正交试验设计
5.2.3 正交试验结果
5.2.4 单因素试验
5.3 摩擦系数研究
5.3.1 理论依据
5.3.2 试验材料
5.3.3 试验方法
5.3.4 滚动摩擦问题分析
5.3.5 结果分析
5.4 本章小结
第六章 半喂入花生联合收获筛选特性研究
6.1 搭接式弹指振动筛设计
6.1.1 总体结构
6.1.2 结构设计
6.2 筛面结构对比试验
6.2.1 试验条件
6.2.2 评价指标
6.3 弹指振动分析
6.4 参数优化试验
6.4.1 试验方法
6.4.2 结果分析
6.4.3 试验验证
6.5 整机试验
6.6 本章总结
第七章 全文总结
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简历
本文编号：4007437
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【学位级别】：博士
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摘要
abstract
第一章 引言
1.1 研究目的和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 整机装备研究现状
1.2.2 花生株系特性研究现状
1.2.3 半喂入花生联合收获摘果技术研究现状
1.2.4 半喂入花生联合收获筛选技术研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
1.3.1 课题来源
1.3.2 主要研究内容
1.4 技术路线
1.5 拟解决的关键问题和关键技术
1.6 本章小结
第二章 花生株系特性研究
2.1 花生发育及品种选取
2.2 花生株系特性研究内容
2.3 花生株系基本信息测试
2.3.1 花生株系基本信息
2.3.2 含水率测试
2.3.3 荚果尺寸测试
2.3.4 茎秆层和荚果层几何特性
2.4 果-柄和秧-柄节点粘结强度试验
2.4.1 试验材料与方法
2.4.2 结果分析
2.5 荚果外壳拉力试验
2.5.1 外壳结构
2.5.2 拉力试验
2.6 荚果压缩试验
2.6.1 试验材料与方法
2.6.2 结果分析
2.7 荚果切压试验
2.7.1 试验材料与方法
2.7.2 结果分析
2.8 荚果冲击试验
2.8.1 固定冲击试验
2.8.2 自由冲击试验
2.9 花生茎秆力学试验
2.9.1 试验材料与方法
2.9.2 结果分析
2.10 花生株系特性数据库构建
2.11 本章小结
第三章 半喂入花生摘果试验台及仿真平台构建
3.1 半喂入花生摘果试验台研制
3.1.1 总体设计
3.1.2 摘果装置设计
3.1.3 自动喂秧平台设计
3.1.3.1 总体设计
3.1.3.2 运动和受力分析
3.1.3.3 主要参数优化
3.1.4 夹持输送装置设计
3.1.4.1 总体设计
3.1.4.2 三角区设计
3.1.4.3 齿形链参数设计
3.1.5 控制系统设计
3.1.6 花生保鲜库设计
3.1.7 试验台总体介绍
3.2 花生株系柔性体模型的建立
3.2.1 荚果CAD模型的建立
3.2.2 荚果有限元模型的建立
3.2.3 花生株系柔性体模型的建立
3.3 摘果系统刚柔耦合体模型的建立
3.3.1 建立思路
3.3.2 关键参数设定
3.3.3 模型约束和驱动
3.3.4 检测传感器及控制算法
3.4 本章小结
第四章 半喂入花生摘果机理研究
4.1 摘果叶片试验研究
4.1.1 试验方案
4.1.2 作业过程高速摄影解析
4.1.3 指标测定与分析
4.2 荚果与摘果叶片碰撞力学分析
4.2.1 荚果受力分析
4.2.2 碰撞分析
4.2.3 荚果破损分析
4.2.4 荚果碰撞损伤临界速度
4.2.5 试验研究
4.3 HYPERMESH联合LS-DYNA荚果碰撞有限元分析
4.3.1 接触算法和控制设置
4.3.2 K文件求解
4.3.3 结果分析
4.4 刚柔耦合多体动力学仿真
4.5 摘果过程高速摄影试验研究
4.5.1 荚果-摘果叶片相互作用解析
4.5.2 一个摘果周期高速摄影解析
4.5.3 茎秆轨迹测定与分析
4.5.4 荚果轨迹和速度
4.5.4.1 理论分析
4.5.4.2 试验研究
4.6 单因素试验研究
4.6.1 五因素试验研究
4.6.2 供给株数影响试验研究
4.6.2.1 供给株数对摘果辊功耗的影响
4.6.2.2 供给株数对作业指标的影响
4.7 摘果装置参数优化试验
4.7.1 试验材料
4.7.2 试验方案
4.7.3 结果分析
4.7.4 试验验证
4.8 本章小结
第五章 半喂入花生摘果摘出物组分测定及筛选特性研究
5.1 摘果装置摘出物组分测定
5.1.1 试验方法
5.1.2 试验分析
5.2 恢复系数研究
5.2.1 试验材料与方法
5.2.2 正交试验设计
5.2.3 正交试验结果
5.2.4 单因素试验
5.3 摩擦系数研究
5.3.1 理论依据
5.3.2 试验材料
5.3.3 试验方法
5.3.4 滚动摩擦问题分析
5.3.5 结果分析
5.4 本章小结
第六章 半喂入花生联合收获筛选特性研究
6.1 搭接式弹指振动筛设计
6.1.1 总体结构
6.1.2 结构设计
6.2 筛面结构对比试验
6.2.1 试验条件
6.2.2 评价指标
6.3 弹指振动分析
6.4 参数优化试验
6.4.1 试验方法
6.4.2 结果分析
6.4.3 试验验证
6.5 整机试验
6.6 本章总结
第七章 全文总结
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
作者简历
本文编号：4007437
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