旋转式圆形土槽试验台设计与试验研究

摘要

农业机械田间试验是新型农机具研发过程中非常重要的环节。多年来，种植机械的性能试验多是在田间进行，但是田间试验受到整机研制、气候和整地等诸多条件的限制，准备试验时间长、试验不方便。相比较田间试验，土槽模拟田间试验不受季节、气候和是否已经研制出整机（可只对核心工作部件进行测试）等限制，并且可以精准控制试验变量和性能参数，以大大缩短研发周期，常用于移栽、播种和耕作机械等的试验。
　　传统直线式土槽不能进行连续测试（因为土槽的长度有限，如果要连续测试，必须拉回起始点重新试验）、占地面积过大、参数测试麻烦（测试仪器必须和被测对象一起走，特别是当要被测参数是轨迹姿态时），因此不能很好满足大部分农业机械试验要求。
　　本文针对这问题研制新型的旋转式圆形土槽实验台，包括机械系统和控制系统，主要研究内容如下：
　　1）分析了国内外农业机械试验土槽的发展现状及需求，提出了旋转式圆形土槽试验台总体设计思路，并进行方案设计和分析，选定了轮胎摩擦驱动的方案。
　　2）对轮胎摩擦驱动的旋转式圆形土槽试验台的机械系统进行结构设计，完成土槽实验台三维模型；并分析计算其对圆形土槽加工不圆度的补偿能力，其最大补偿能力为14mm。
　　3）对轮胎摩擦驱动的旋转式圆形土槽试验台的控制部分进行设计。建立了PLC为主控、伺服电机为执行机构以及测速装置的闭环控制系统，使得该土槽运行速度平稳。
　　4）研制了轮胎摩擦驱动的旋转式圆形土槽试验台。通过试验得出该试验台能够补偿土槽的不圆度，可以在0~3.8r/min转速范围内平稳运转，最大速度波动标准差为0.038，从启动到进入平稳运行所需最长时间为9.8秒；并配合栽植机构进行移栽试验，株距变异系数为4.46％，速度均匀性能够很好满足种植机械的农艺要求。

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第一章 绪论

1.1 旋转式圆形土槽试验台研究的目的和意义

1.2 国内外土槽试验台研究概况

1.3本论文的主要研究内容

1.4本章小结

第二章 旋转式圆形土槽方案设计计算

2.1旋转式圆形土槽试验台总体设计思路、基本参数和特点

2.2旋转式圆形土槽试验台的方案选择

2.3 本章小结

第三章 轮胎摩擦驱动的旋转式圆形土槽试验台机械部分设计及计算

3.1圆形土槽加工不圆度的补偿装置的设计方案及计算

3.2电机功率计算

3.3轮胎摩擦驱动的旋转式圆形土槽试验台机械结构设计

3.4本章小结

第四章 旋转式圆形土槽试验台的控制方案总体设计

4.1旋转式圆形土槽试验台控制系统的构成

4.2旋转式圆形土槽试验台的控制系统执行元件选择

4.3系统各元器件的连接

4.4 本章小结

第五章 基于模糊理论的旋转式圆形土槽试验台控制系统设计

5.1旋转式圆形土槽试验台速度波动分析及控制方法的选择

5.2 试验台模糊控制系统设计

5.3 控制程序的总体设计

5.4 本章小结

第六章 旋转式圆形土槽试验台研制及试验研究

6.1旋转式圆形土槽试验台研制

6.2 旋转式圆形土槽试验研究

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 进一步工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果