種植機(jī)械化作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最核心環(huán)節(jié)之一，是提高作物單產(chǎn)水平的重要保證。目前我國(guó)主糧作物種植機(jī)械化程度達(dá)到較高水平，但仍存在諸多“卡脖子”技術(shù)瓶頸。快速突破機(jī)械化種植短板的核心在于突破高性能精量排種系統(tǒng)基礎(chǔ)理論和高效設(shè)計(jì)方法，研發(fā)系列先進(jìn)適用的機(jī)械化、智能化精量播種裝備及關(guān)鍵部件，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主化突破與應(yīng)用。本書介紹了主糧作物機(jī)械化精量播種農(nóng)藝要求及發(fā)展趨勢(shì)、玉米單粒精量排種技術(shù)、水稻高精度排種技術(shù)、精量排種智能監(jiān)測(cè)技術(shù)等，為提高糧食作物機(jī)械化生產(chǎn)水平，保障國(guó)家糧食生產(chǎn)安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了重要參考。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 主糧作物生產(chǎn)概況 1
1.1.1 世界玉米和水稻生產(chǎn)概況 2
1.1.2 中國(guó)玉米和水稻生長(zhǎng)概況 4
1.2 主糧作物精量播種農(nóng)藝模式概況 6
1.3 高性能精量播種技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 10
參考文獻(xiàn) 13
第2章 玉米精量排種技術(shù)及裝備研究現(xiàn)狀 15
2.1 玉米精量排種技術(shù)及研究方法 15
2.2 玉米精量播種裝備研究及應(yīng)用現(xiàn)狀 20
2.3 國(guó)內(nèi)外玉米精量排種器研究現(xiàn)狀 22
參考文獻(xiàn) 28
第3章 典型玉米物料特性測(cè)定與虛擬標(biāo)定 29
3.1 典型寒地玉米供試品種選取 29
3.2 玉米種子基礎(chǔ)物理特性測(cè)定 31
3.2.1 玉米種子幾何特性 31
3.2.2 玉米種子含水率 32
3.2.3 玉米種子千粒重及密度 33
3.3 玉米種子摩擦特性測(cè)定 35
3.3.1 玉米種子靜摩擦因數(shù) 35
3.3.2 玉米種子滾動(dòng)摩擦因數(shù) 37
3.3.3 玉米種子自然休止角 42
3.4 玉米種子力學(xué)特性測(cè)定 43
3.4.1 玉米種子剛度系數(shù) 43
3.4.2 玉米種子彈性模量 45
3.4.3 玉米種子碰撞恢復(fù)系數(shù) 46
3.5 玉米種子物料特性主成分分析與聚類分析 51
3.5.1 玉米種子物料特性主成分分析 51
3.5.2 玉米種子物料特性聚類分析 56
3.6 玉米種子物料特性參數(shù)虛擬標(biāo)定 57
3.6.1 玉米模型建立及虛擬標(biāo)定 57
3.6.2 碰撞彈跳虛擬標(biāo)定 59
3.6.3 儲(chǔ)卸料過程虛擬標(biāo)定 61
參考文獻(xiàn) 74
第4章 玉米精量排種技術(shù)與系列裝備 76
4.1 機(jī)械式與氣力式玉米精量排種器設(shè)計(jì)規(guī)則 76
4.2 指夾式玉米精量排種器設(shè)計(jì) 76
4.2.1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理 77
4.2.2 指夾式玉米精量排種器關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析 79
4.3 動(dòng)定指勺夾持式玉米精量排種器設(shè)計(jì) 92
4.3.1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理 92
4.3.2 動(dòng)定指勺夾持式玉米精量排種器關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析 94
4.4 間歇同步充補(bǔ)鴨嘴式玉米精量排種器設(shè)計(jì) 100
4.4.1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理 100
4.4.2 間歇同步充補(bǔ)鴨嘴式玉米精量排種器關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析 102
4.5 內(nèi)充氣送式玉米精量排種器設(shè)計(jì) 112
4.5.1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理 112
4.5.2 內(nèi)充氣送式玉米精量排種器關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析 113
4.6 系列玉米精量排種器實(shí)體樣機(jī)試制 128
參考文獻(xiàn) 128
第5章 玉米精量排種智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā) 130
5.1 玉米精量排種智能監(jiān)測(cè)載體總體結(jié)構(gòu) 130
5.1.1 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究載體 130
5.1.2 精量排種系統(tǒng)改進(jìn)及原理 131
5.2 玉米精量排種智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 132
5.2.1 智能監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)開發(fā) 132
5.2.2 智能監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)開發(fā) 132
5.3 玉米精量排種智能監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度影響特性 136
參考文獻(xiàn) 139
第6章 系列玉米精量排種器數(shù)值模擬與性能優(yōu)化 141
6.1 指夾式/動(dòng)定指勺夾持式玉米精量排種器排種性能數(shù)值模擬研究 141
6.1.1 幾何模型與邊界條件確定 141
6.1.2 指夾式/動(dòng)定指勺夾持式玉米精量排種仿真分析 143
6.2 間歇同步充補(bǔ)鴨嘴式玉米精量排種器排種性能數(shù)值模擬研究 150
6.2.1 幾何模型與邊界條件確定 151
6.2.2 ADAMS-EDEM耦合仿真分析 153
6.3 內(nèi)充氣送式玉米精量排種器排種性能數(shù)值模擬研究 157
6.3.1 幾何模型與邊界條件確定 157
6.3.2 CFD-DEM氣力耦合仿真分析 158
參考文獻(xiàn) 166
第7章 系列玉米精量排種器臺(tái)架優(yōu)化試驗(yàn) 167
7.1 試驗(yàn)內(nèi)容與指標(biāo) 167
7.1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備 167
7.1.2 試驗(yàn)因素與指標(biāo) 169
7.2 指夾式玉米精量排種器 170
7.2.1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法 170
7.2.2 高速攝像試驗(yàn)結(jié)果與分析 171
7.2.3 多因素試驗(yàn)結(jié)果與分析 176
7.3 長(zhǎng)帶指夾式玉米精量排種器 181
7.3.1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法 181
7.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析 181
7.4 動(dòng)定指勺夾持式玉米精量排種器 182
7.4.1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法 182
7.4.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析 183
7.5 間歇同步充補(bǔ)鴨嘴式玉米精量排種器 184
7.5.1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法 184
7.5.2 單因素試驗(yàn)結(jié)果與分析 185
7.6 內(nèi)充氣送式玉米精量排種器 187
7.6.1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法 187
7.6.2 多因素試驗(yàn)結(jié)果與分析 188
參考文獻(xiàn) 190
第8章 玉米免耕精量播種裝備集成與田間試驗(yàn) 191
8.1 指夾式玉米免耕精量播種機(jī)集成要求 191
8.2 精量播種裝備總體結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù) 192
8.3 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與配置 194
8.3.1 開溝施肥總成 194
8.3.2 對(duì)置分草破茬機(jī)構(gòu) 195
8.3.3 同步限深雙圓盤開溝總成 196
8.3.4 V 型鎮(zhèn)壓機(jī)構(gòu) 197
8.4 田間綜合性能試驗(yàn) 199
8.4.1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法 199
8.4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析 200
參考文獻(xiàn) 203
第9章 水稻精量穴直播技術(shù)及裝備研究現(xiàn)狀 204
9.1 水稻精量穴直播技術(shù)及研究方法 204
9.2 水稻精量穴直播裝備研究及應(yīng)用現(xiàn)狀 207
9.3 國(guó)內(nèi)外水稻精量穴直播排種器研究現(xiàn)狀 210
參考文獻(xiàn) 214
第10章 典型稻種物料特性測(cè)定與虛擬標(biāo)定 216
10.1 典型稻種物料特性測(cè)定與主成分評(píng)價(jià) 216
10.1.1 典型稻種供試品種選取 216
10.1.2 物料特性及力學(xué)性能測(cè)定 216
10.2 稻種物料特性主成分分析與聚類評(píng)價(jià) 220
10.2.1 稻種物料特性參數(shù)測(cè)定結(jié)果 220
10.2.2 稻種物料特性主成分分析 222
10.2.3 稻種物料特性聚類分析 225
10.3 稻種物料特性參數(shù)虛擬標(biāo)定 226
10.3.1 稻種螺旋輸送虛擬標(biāo)定 226
10.3.2 稻種自由堆積虛擬標(biāo)定 238
參考文獻(xiàn) 247
第11章 水稻精量穴直播排種技術(shù)與系列裝備 248
11.1 機(jī)械式與氣力式水稻精量穴直播排種器設(shè)計(jì)規(guī)則 248
11.2 彈射式耳勺型水稻精量穴直播排種器設(shè)計(jì) 249
11.2.1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理 249
11.2.2 彈射式耳勺型水稻精量穴直播排種器關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析 250
11.2.3 彈射式耳勺型水稻精量穴直播系列環(huán)節(jié)機(jī)理分析 257
11.3 氣吸式水稻精量穴直播排種器設(shè)計(jì) 264
11.3.1 總體結(jié)構(gòu)與工作原理 264
11.3.2 氣吸式水稻精量穴直播排種器關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與分析 265
11.4 系列排種器試制 272
參考文獻(xiàn) 273
第12章 水稻精量穴直播排種智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā) 274
12.1 水稻精量穴直播排種智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 274
12.1.1 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究載體 274
12.1.2 監(jiān)測(cè)導(dǎo)種部件結(jié)構(gòu)改進(jìn) 275
12.1.3 精量穴直播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理 275
12.2 精量穴直播監(jiān)測(cè)控制算法開發(fā) 277
12.2.1 穴粒數(shù)重播和穴粒數(shù)漏播監(jiān)測(cè)算法 277
12.2.2 穴距重播和穴距漏播監(jiān)測(cè)算法 280
12.3 精量穴直播智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā) 281
12.3.1 智能監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)開發(fā) 281
12.3.2 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 290
12.4 精量穴直播智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)證分析 296
12.4.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)方案 296
12.4.2 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果與分析 297
參考文獻(xiàn) 299
第13章 系列水稻精量穴直播排種器數(shù)值模擬與性能優(yōu)化 300
13.1 彈射式耳勺型水稻精量穴直播排種性能數(shù)值模擬研究 300
13.1.1 幾何模型與邊界條件確定 300
13.1.2 彈射式耳勺型水稻精量穴直播排種仿真分析 302
13.2 氣吸式水稻精量穴直播排種性能數(shù)值模擬研究 306
13.2.1 幾何模型與邊界條件確定 306
13.2.2 CFD-DEM 氣吸流固耦合仿真分析 308
參考文獻(xiàn) 313
第14章 系列水稻精量穴直播排種器臺(tái)架優(yōu)化試驗(yàn) 314
14.1 試驗(yàn)內(nèi)容與指標(biāo) 314
14.1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備 314
14.1.2 試驗(yàn)因素與指標(biāo) 316
14.2 彈射式耳勺型水稻精量穴直播排種器 317
14.2.1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法 317
14.2.2 高速攝像試驗(yàn)結(jié)果分析 318
14.2.3 多因素試驗(yàn)結(jié)果分析 321
14.3 氣吸式水稻精量穴直播排種器 323
14.3.1 試驗(yàn)內(nèi)容與方法 323
14.3.2 多因素試驗(yàn)結(jié)果分析 324
14.3.3 排種性能適播試驗(yàn) 329
參考文獻(xiàn) 330
第15章 彈射式耳勺型水稻精量穴直播裝備集成與田間試驗(yàn) 331
15.1 彈射式耳勺型水稻精量穴直播機(jī)集成要求 331
15.2 精量穴直播裝備總體結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù) 332
15.3 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與配置 334
15.3.1 輕簡(jiǎn)化仿形機(jī)構(gòu) 334
15.3.2 側(cè)深施肥裝置電驅(qū)式排肥器 336
15.4 田間綜合性能試驗(yàn) 340
15.4.1 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)田間試驗(yàn) 340
15.4.2 排種功能田間試驗(yàn) 341
15.4.3 田間成苗性田間試驗(yàn) 342
參考文獻(xiàn) 350
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