机械论文摘要

　　摘 要

　　目前我国每年蔬菜播种面积已达 3 亿亩，年产量超过 7 亿吨，是世界上最大的蔬菜生产和消费国。在蔬菜种植生产中，部分甘蓝类、绿叶类蔬菜采用大株距种植。为了能实现这些蔬菜的全自动机械化种植，本文提出并设计了一种能应用于全自动移栽机上的非圆齿轮行星轮系大株距旋转式栽植机构，并建立机构运动学建模、进行机构参数优化，开展机构的虚拟样机试验、接苗试验和田间植苗试验等研究工作。具体研究内容和结果如下：

　　（1） 通过了解国内外蔬菜栽植机构的发展状况，着重分析了各类型蔬菜移栽机栽植机构的特点。全自动蔬菜移栽机是未来蔬菜种植机械的发展方向，但是目前全自动移栽机上的栽植机构不能很好地适应大株距栽植；而半自动移栽机在栽植机构上间隔放苗能实现大株距栽植，但工作效率偏低。因此有必要设计一种高效的并能适合全自动移栽机的大株距栽植机构。

　　（2） 通过分析蔬菜钵苗的栽植要求，构想出一种能适合蔬菜钵苗大株距栽植的运动轨迹。选择了栽植机构的传动形式和整体结构，首次将转角关系函数1 2 1 2 2 2j =j  + k × sin（j  ） + k× sin（2× j）应用于栽植机构驱动部件非匀速传动的设计中。以该转角关系函数为基础，建立了大株距栽植机构的运动学模型。

　　（3） 利用建立的机构运动学模型，基于 VB6.0 开发了大株距栽植机构的辅助分析与优化软件，分析了各主要机构参数对大株距栽植机构的运动轨迹和运动姿态的影响，通过人机交互方式优化出一组能够满足蔬菜钵苗大株距栽植工作要求的机构参数。

　　（4） 根据优化后的机构参数，设计了大株距栽植机构的机械结构，建立了大株距栽植机构的三维模型并进行虚拟样机试验，通过运动仿真分析证明机构的结构设计是合理的，理论分析是正确的。

　　（5）试制了大株距栽植机构的零件并装配成样机。将大株距栽植机构安装到自主设计的全自动移栽机上，进行大株距栽植机构的接苗试验和田间植苗试验。测试大株距栽植机构的栽植性能以及分析栽植嘴在离运动轨迹最低点不同时刻的张开和闭合对栽植质量的不同影响，获得了栽植嘴最合适的开启时间。通过植苗试验证明该大株距栽植机构作业性能稳定、安全可靠、栽植质量良好，能适用于全自动移栽机的大株距栽植。

　　摘要

　　金属疲劳问题自其被发现之日起，便是工程界和科研界着力想解决的问题。经过近两百年的发展，人们对金属疲劳的机理已经有了一定的掌握，预防、减缓疲劳的方法也有了很大的进步。但是随着工业的快速进步，机械使用的环境越来越严苛，人们对机械设备的抗疲劳性能要求也越来越高，金属抗疲劳问题面临了新的挑战。

　　金属疲劳试验机作为测定金属材料疲劳性能的基本设备，是新材料研究、新产品开发过程中必不可少的工具。因此，疲劳试验机水平的高低在一定程度上反应了疲劳研究的发展水平。经过多年的努力，驱动方式各异、作用力方式不同的疲劳试验机蓬勃发展。

　　针对不同材料、不同结构的疲劳试验机也越来越多样化、集成化、现代化。

　　本文基于电磁谐振的原理开发了一款材料平面弯曲疲劳试验机。本文研究的主要内容如下：

　　1）阐述本电磁谐振式疲劳试验系统的工作原理；利用 Abaqus 对装配有不同裂纹深度试件的谐振系统进行详细的模态及强迫振动分析，并基于此提出试验系统载荷标定及恒载荷控制的方法。

　　2）对系统主体部分（包括控制系统）的设计进行了说明；探究了疲劳试验过程中频率追踪的方法；对系统扫频过程中的滞后现象进行了研究，提出了通过正反两次扫频来快速获取固有频率的方法。

　　3）使用 45 号钢试样的弯曲疲劳试验对本试验系统性能进行了评估，验证了其电磁谐振系统、数据采集系统以及频率追踪方式的可靠性；通过统计断裂试样的位置验证了有限元分析结果的正确性；绘制了 45 号钢的 S-N 曲线并将其疲劳极限与旋转弯曲疲劳试验的结果进行了对比，验证了试验系统的准确性。

　　相较于电液伺服式疲劳试验机和一些其他大型的共振式疲劳试验机，新开发的电磁谐振疲劳试验系统具有结构简单紧凑、工作频率高、工作噪声小、能量消耗低、机器损耗小等特点。

　　摘 要

　　随着工业 4.0 的到来，自动化水平和智能化水平越来越高。作为国民经济支柱产业的汽车工业，是先进技术的标杆，然而中国只是汽车制造业大国，不是强国，缺乏自主知识产权和创新能力，为此发展先进制造技术是适应国家对产业转型升级新常态的要求，是新一代汽车人的梦想。汽车零部件产业是汽车工业链条中的重要组成部分，为汽车整车厂提供标准化、通用化、系列化的组件。

　　论文研究对象是康明斯摇臂轴，来源于汽车零部件工厂。目前，摇臂轴处于小批量供货状态，生产效率低，加工成本高。为了解决这些问题，试图设计一台基于 PLC 控制的组合钻床来克服这些问题。

　　首先，分析老的加工工艺，找到工时消耗多，加工成本高的工序，拟定出组合钻床需要加工的工序。然后，设计出专用夹具，起到对工件定位准确，夹紧可靠；再设计上料机构、弹料机构，满足工件在无人搬卸下，可以自动的进行上料、弹料动作。最后通过分析组合机床的控制要求，选取动力头、数控回转工作台、执行气缸、传感器、电磁阀，制定 I/O 点表，设计出符合要求的 PLC 控制系统。PLC 控制组合机床自动上料、夹紧、加工，当加工完成一道工序之后，控制回转工作台分度，转位到下一工位，再完成下一工序的加工，直到所有工序加工完成之后，弹出工件。组合机床有 7 个动力头，10套夹具可以同时对 7 个工位的加工。PLC 的工作方式分为手动工作方式、自动工作方式和回原点工作方式。在手动工作方式下可以对机床进行调试。在机床各项指标合格后，自动工作方式下可以实现节拍生产，周期动作。回原点工作方式为自动工作方式提供初始化条件。

　　论文通过对多工位组合钻床的夹具设计及 PLC 控制的研究，论证了 PLC 先进控制技术在组合机床中的可行性，能够实现自动生产，解决工厂生产效率低，加工成本高的问题。

　　摘要

　　移栽具有提高农作物抵抗自然气候的能力、提高抵抗病虫害的能力、解决积温不足的接茬矛盾、提高农作物的产量与质量等优点。适于移栽的主要作物有水稻、棉花、玉米等大田作物及蔬菜、烟草、花卉等经济作物。但移栽种植劳动强度大，工作效率低，因此开发全自动移栽机械对移栽种植有重要意义。

　　目前依靠人工取苗、机器植苗的半自动移栽机发展比较成熟，而可自动取苗的全自动移栽机械仍然处于研发期，国内外对自动取苗机构做了大量研究，其中含有独立机电及控制系统的自动取苗机械虽然可靠性高，效率高，冲击、磨损、振动小，但其结构复杂，价格昂贵，难以得到大面积推广。杆机构与滑道机构冲击大，磨损快，振动大，难以取得较理想的取苗速度及取苗效率。本文拟开发一种传动平稳、可靠，价格低廉，振动小的高速非圆齿轮行星轮系钵苗移栽自动取苗机构。

　　本文主要完成了以下内容：

　　1）提出了一种基于取苗臂摆角的新反求设计方法，此方法既能保证取苗轨迹整体形态的不变性，又能保证非圆齿轮行星轮系机构总传动比的连续性等，对新型非圆齿轮行星轮系机构的设计有重要意义。

　　2）文章提出了一种非圆齿轮行星轮系机构总传动比的分配目标：两级非圆齿轮的传动比应该有相近的幅值周期比。并设计了具体的分配与调整方法：通过总传动比开方初次分配传动比，利用优化系数针对性调整传动比。

　　3）设计了一种夹土式取苗轨迹，分析了非圆齿轮行星轮系机构并建立了其反求数学模型。基于 MATLAB 编写了非圆齿轮行星轮机构反求设计与优化软件。利用软件得到了能满足工作目标的机构基本参数。

　　4）利用上述机构参数，对机构进行结构设计并绘制了机构二维图纸，完成了机构零件三维模型的建立与虚拟样机的装配。对机构进行了运动学分析与动力学分析，分析了机构振动及产生振动的原因，并对机构进行优化，减小了机构的振动。