针对播种作业均匀性差的问题,设计基于STM32单片机的小麦机械化匀播控制系统,通过轮式机器人变速作业,并依据轮式行驶机器人实时行驶速度,控制排种电机转速,实现变速匀播。采用多级控制直流电机转速,一级控制参数为轮式行驶机器人实时行驶速度信号,采用PID控制;二级控制参数为排种器电机实时电流和转速,采用模糊PID控制。控制算法仿真结果表明,该控制算法响应时间短,超调量小,控制效果良好。播种试验结果表明,轮式行驶机器人恒速状态下的播量控制精度达96.8%,变速状态下的播量控制精度达95.1%。

“双碳”已成为当前中国农业绿色发展的关键任务，为实现2060年碳中和目标减少农业温室气体排放刻不容缓。通过回顾中国近年来农业碳排放研究进展以及发展趋势，从农业材料、水稻种植、耕地固碳、秸秆燃烧、畜禽养殖和农业机械六大排放源进行研究，并提出农业六大排放源碳减排建议以及展望。研究发现：当前对农业材料、水稻种植、秸秆燃烧、畜禽养殖和农业机械五大农业排放源的农业碳排放强度实证分析较多，且碳减排效果显著，原因是对其碳排放有效的监管以及加强购买补贴政策的影响。而对耕地固碳这一排放源实证分析较少，且碳减排进程较慢，主要是由于受到农户主观因素影响较大，应加强对农户宣传学习。中国在农业碳排放总量虽呈现上下浮动但整体趋于下降趋势，为实现绿色可持续发展需要政府和全民共同努力，实行低碳农业有助于实现2060碳中和目标。

针对篱架型作物施药环节存在雾滴飘失、农药利用率低等问题，设计一种履带自走式双隧道喷雾机。分析机具工作原理并设计履带行走底盘，底盘最小离地间隙289 mm。设计风送系统可增加篱架型作物雾滴沉积量及减少雾滴飘失作用；设计隧道幅宽伸缩装置，能够满足不同作物施药宽度，幅宽伸缩范围为600~1 200 mm。对喷头数量及布局进行设计，基于EDEM-Fluent耦合仿真研究不同幅宽下雾滴颗粒状态，在不同幅宽作业下，有风情况下相较于无风情况下雾滴密集程度高、颗粒运动速度快，更利于雾滴沉积。研制样机并进行田间试验，结果表明，有风情况下雾滴均匀度DR值提升8.45%；有风情况下900 mm幅宽DR平均值为0.85，更接近1，最终，试验结果与仿真结果一致。该研究为隧道喷雾机设计提供新的参考。

针对目前食用菌烘干行业自动化程度和能源利用效率低的状况,设计一种食用菌多能互补烘干房温湿度控制系统,旨在实现烘干过程中温湿度的自动控制,提高烘干效率。该系统以西门子S7-200 PLC为控制核心,基于分程变温的干燥工艺,将干燥过程分为4个干燥子阶段和1个中短波红外干燥阶段,通过温湿度传感器完成数据采集,通过控制继电器的通断达到升温和除湿的效果,实现烘干的目的。经过试验发现,系统运行稳定,拓展集热板和防雨布能实现自动展开回收,中短波红外灯通断稳定,排湿操作正常,温度控制精度±0.8℃,香菇干燥耗时12 h,干燥效率高于传统干燥设备。

针对目前绿化养护机械作业效率低、枝屑清扫难等问题,设计一种车载式矩形修剪打捆一体机,由修剪装置和枝屑收集打捆装置组成。在修剪装置的顶端与两侧面设置有往复切割剪刀,可同时进行绿化带顶端及两侧的枝叶修剪,顶端枝屑在被修剪后由绞龙分散到两侧,与两侧修剪枝屑共同落至强制输送粉碎装置,经二次粉碎后通过风机吸送至车厢并压缩打捆,方便车载储运。对打捆机机架进行模态分析,机架在不同频率下的总变形量为4.23～5.20 mm,最小固有频率为55.564 Hz,作业时辊子、机架与运载车不会发生共振现象。对样机进行桧柏修剪试验,修剪后的桧柏平均高度1.9 m,平均幅宽为1.6 m,误差在2 cm范围内,修剪后桧柏顶面与侧面整齐统一,收集打捆性能稳定,枝屑处理能力为1 280 kg/h。

目前饲料烘干技术上最大的难点在于缺乏有效的干燥数学模型来准确预测饲料的含水率,为此,文章基于指数函数建立三种水产饲料的含水率预测数学模型,并进行试验验证。首先在循环风机频率为30 Hz,料层厚度为30 mm的条件下,对三种水产饲料进行单一温度(90℃、105℃、120℃、135℃)烘干试验,其次基于单一温度试验数据,采用最小二乘法确定该模型的参数值,最后通过多梯度温度(90℃-105℃-120℃、105℃-120℃-135℃)试验进行模型的验证。对比结果显示:试验数据与模型模拟数据基本一致,相关系数R~2值均大于0.98,表明本数学模型能够很好的模拟温度变量对水产饲料含水率的影响。

针对目前小麦播种机械存在的播种质量差、播深稳定性差、复式作业程度低等问题,设计一种双轴旋耕压槽播种开沟匀覆土作业机,分析机具的工作原理,并根据实际作业需要,设计一种传动系统,计算出整机传动效率为0.716。为稳定开出5 cm宽,1~3 cm深的小麦种槽,设计一种特型的开槽轮,保证播种深度,提高播深与播宽稳定性;根据作业幅宽3 500 mm以及播种深度1~3 cm,确定绞龙长度与直径的参数,设计一种开沟匀覆土装置,采用左右两段绞龙机构,提高耕幅范围内的土壤平整度,并同样分左右两段绞龙机构,设计一种清土装置。田间对比试验表明样机的准确度为88.67%、离散度为45.45%、均匀度为73.74%,普通播种机的准确度为78.72%、离散度为39.38%、均匀度为44.83%。

转弯半径的大小影响四驱园艺拖拉机的转弯性能,是园艺拖拉机的一个重要参数。设计一种新型的拖拉机前桥倍速机构,采用电液结合控制实现拖拉机转向倍速,能够在相同转角下使转弯半径为3 455 mm的园艺拖拉机的转弯半径减小至3 215 mm。根据园艺拖拉机的整体参数,设计倍速齿轮传动比为0.598、确定摩擦片参数大小。进行齿轮模型的建立,使用有限元前处理软件HyperMesh对齿轮进行网格划分,并通过Workbench进行传动齿轮的静力学分析。得出在载荷作用之下齿面接触应力分布情况,最大接触应力为432.71 MPa。采用有限元分析的结果与传统接触应力计算结果以及实际检测相比较,从而验证倍速机构齿轮的安全可靠性。并对倍速前桥进行试验,得出实际最小转弯半径为3 157 mm。该倍速机构结构安全可靠,能够实现减小转弯半径,使园艺拖拉机转向灵活。

带式烘干机在水产饲料的生产加工过程中至关重要,而烘干机中的循环风机作为烘干气流的"动力来源",一方面影响着饲料表面气流风速大小,另一方面影响着饲料表面气流风速分布的均匀性。最终影响烘干效率和能耗。首先基于计算流体力学模拟三种不同循环风机频率下烘干机中的气流分布,并且在烘干机试验平台测出料层表面九个点的气流速度,与模拟结果进行对比分析。对比分析结果表明,三种循环风机频率下的料层表面九个点的风速模拟值与风速试验值分布趋势基本一致,且风速模拟值均大于风速试验值。当循环风机频率一定,风速模拟值较风速试验值大17%～37%。而循环风机的频率变化影响着烘干机内部气流分布,循环风机频率每增加5Hz,对应点的风速模拟值增加20%,对应点的风速试验值增加17%,但是饲料层表面风速分布的均匀性有所下降。另外,当循环风机频率保持不变,上层饲料表面的风速值小于下层饲料表面的风速值,且上层饲料表面风速值变化幅度小于下层饲料表面。

针对目前国内小麦播种存在的种子分布集中、播种深度难以控制、复式作业程度低等问题,研制双轴旋耕施肥贴地播种复式作业机。采用双轴旋耕机构,耕深达到20～22cm,实现土壤深松、秸秆有效还田,耕后地表平整;采用双辊支撑贴地播种机构保持机具平衡和工作平稳性;采用基肥和种肥共播的播种方式,保证小麦生长的养分需要;设计一种刃口曲线为圆弧形的开沟刀具,刀具回转半径12cm,刀背厚度3cm;通过液压举升机构可调整播种贴地高度,设计分析得出贴地高度为8cm时刀具开沟阻力小,功耗低,能够高效完成开沟深度3～4cm;试验分析得出当机具前进速度4km/h,贴地高度为8cm时,播种深度合格率α=96.63%,播种均匀性变异系数V=8.60%,相对于其他前进速度和贴地高度组合更优且优于传统小麦播种机指标。