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%。

针对农业轮式机器人各转向轮协调控制问题，提出一种转向运动控制方法。基于轮毂电机驱动的四轮独立转向机器人底盘结构，采用PID控制方法，构建轮间跟随联动的转向协调控制策略；设计轮式机器人转向控制的硬件与软件系统，对PID控制参数进行整定；并进行样机台架试验及路面验证试验。结果表明：该方法能精准控制轮毂电机转速，最佳PI控制参数Kp为0.45，Ki为0.02；台架试验中，底盘启动时存在1°~3°转向误差，但随时间推移，各轮逐渐吻合阿克曼转向关系；路面试验中，转向角可随目标信号实时调整，保持阿克曼转向关系，转角误差2°~3°，转向时间小于3 s，满足本文轮式机器人的作业要求。

“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。

为实现变量施肥和提高施肥的均匀性、准确性,设计一种电控排肥装置。该装置可根据机组的作业速度、输入的目标施肥量和外槽轮有效工作长度自动调整外槽轮转速。搭建电控排肥装置试验平台,完成对系统参数的标定,通过试验得出外槽轮排肥器有效工作长度和平均每转排肥量的函数关系,在20～40 r/min转速区间内,排肥稳定性较好。田间试验结果表明,在25～40 r/min转速区间内,各行排肥量变异系数小于1.72%,排肥均匀性良好;在目标施肥量为150、200和250 kg/hm~2时,实际施肥量与目标施肥量的偏差均小于7.68%,可以为精准施肥技术提供参考。

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。

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。

分析制定粮食烘干机保险政策的必要性和可行性,提出在保险条款费率设计时应当坚持的原则,结合与江苏省拖拉机、联合收割机保险政策比对,对粮食烘干机保险标的、保险责任、保险赔偿等关键问题进行探讨阐述。

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。