種植機械化作為現(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。目前我國主糧作物種植機械化程度達到較高水平，但仍存在諸多“卡脖子”技術瓶頸�？焖偻黄茩C械化種植短板的核心在于突破高性能精量排種系統(tǒng)基礎理論和高效設計方法，研發(fā)系列先進適用的機械化、智能化精量播種裝備及關鍵部件，實現(xiàn)關鍵核心技術自主化突破與應用。本書介紹了主糧作物機械化精量播種農(nóng)藝要求及發(fā)展趨勢、玉米單粒精量排種技術、水稻高精度排種技術、精量排種智能監(jiān)測技術等，為提高糧食作物機械化生產(chǎn)水平，保障國家糧食生產(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 中國玉米和水稻生長概況 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發(fā)展趨勢 10
參考文獻 13
第2章 玉米精量排種技術及裝備研究現(xiàn)狀 15
2.1 玉米精量排種技術及研究方法 15
2.2 玉米精量播種裝備研究及應用現(xiàn)狀 20
2.3 國內外玉米精量排種器研究現(xiàn)狀 22
參考文獻 28
第3章 典型玉米物料特性測定與虛擬標定 29
3.1 典型寒地玉米供試品種選取 29
3.2 玉米種子基礎物理特性測定 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 玉米種子力學特性測定 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)虛擬標定 57
3.6.1 玉米模型建立及虛擬標定 57
3.6.2 碰撞彈跳虛擬標定 59
3.6.3 儲卸料過程虛擬標定 61
參考文獻 74
第4章 玉米精量排種技術與系列裝備 76
4.1 機械式與氣力式玉米精量排種器設計規(guī)則 76
4.2 指夾式玉米精量排種器設計 76
4.2.1 總體結構與工作原理 77
4.2.2 指夾式玉米精量排種器關鍵部件設計與分析 79
4.3 動定指勺夾持式玉米精量排種器設計 92
4.3.1 總體結構與工作原理 92
4.3.2 動定指勺夾持式玉米精量排種器關鍵部件設計與分析 94
4.4 間歇同步充補鴨嘴式玉米精量排種器設計 100
4.4.1 總體結構與工作原理 100
4.4.2 間歇同步充補鴨嘴式玉米精量排種器關鍵部件設計與分析 102
4.5 內充氣送式玉米精量排種器設計 112
4.5.1 總體結構與工作原理 112
4.5.2 內充氣送式玉米精量排種器關鍵部件設計與分析 113
4.6 系列玉米精量排種器實體樣機試制 128
參考文獻 128
第5章 玉米精量排種智能監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā) 130
5.1 玉米精量排種智能監(jiān)測載體總體結構 130
5.1.1 智能監(jiān)測系統(tǒng)研究載體 130
5.1.2 精量排種系統(tǒng)改進及原理 131
5.2 玉米精量排種智能監(jiān)測系統(tǒng)總體結構 132
5.2.1 智能監(jiān)測硬件系統(tǒng)開發(fā) 132
5.2.2 智能監(jiān)測軟件系統(tǒng)開發(fā) 132
5.3 玉米精量排種智能監(jiān)測準確度影響特性 136
參考文獻 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 166
第7章 系列玉米精量排種器臺架優(yōu)化試驗 167
7.1 試驗內容與指標 167
7.1.1 試驗材料與設備 167
7.1.2 試驗因素與指標 169
7.2 指夾式玉米精量排種器 170
7.2.1 試驗內容與方法 170
7.2.2 高速攝像試驗結果與分析 171
7.2.3 多因素試驗結果與分析 176
7.3 長帶指夾式玉米精量排種器 181
7.3.1 試驗內容與方法 181
7.3.2 試驗結果分析 181
7.4 動定指勺夾持式玉米精量排種器 182
7.4.1 試驗內容與方法 182
7.4.2 單因素試驗結果與分析 183
7.5 間歇同步充補鴨嘴式玉米精量排種器 184
7.5.1 試驗內容與方法 184
7.5.2 單因素試驗結果與分析 185
7.6 內充氣送式玉米精量排種器 187
7.6.1 試驗內容與方法 187
7.6.2 多因素試驗結果與分析 188
參考文獻 190
第8章 玉米免耕精量播種裝備集成與田間試驗 191
8.1 指夾式玉米免耕精量播種機集成要求 191
8.2 精量播種裝備總體結構與技術參數(shù) 192
8.3 關鍵部件設計與配置 194
8.3.1 開溝施肥總成 194
8.3.2 對置分草破茬機構 195
8.3.3 同步限深雙圓盤開溝總成 196
8.3.4 V 型鎮(zhèn)壓機構 197
8.4 田間綜合性能試驗 199
8.4.1 試驗內容與方法 199
8.4.2 試驗結果與分析 200
參考文獻 203
第9章 水稻精量穴直播技術及裝備研究現(xiàn)狀 204
9.1 水稻精量穴直播技術及研究方法 204
9.2 水稻精量穴直播裝備研究及應用現(xiàn)狀 207
9.3 國內外水稻精量穴直播排種器研究現(xiàn)狀 210
參考文獻 214
第10章 典型稻種物料特性測定與虛擬標定 216
10.1 典型稻種物料特性測定與主成分評價 216
10.1.1 典型稻種供試品種選取 216
10.1.2 物料特性及力學性能測定 216
10.2 稻種物料特性主成分分析與聚類評價 220
10.2.1 稻種物料特性參數(shù)測定結果 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)虛擬標定 226
10.3.1 稻種螺旋輸送虛擬標定 226
10.3.2 稻種自由堆積虛擬標定 238
參考文獻 247
第11章 水稻精量穴直播排種技術與系列裝備 248
11.1 機械式與氣力式水稻精量穴直播排種器設計規(guī)則 248
11.2 彈射式耳勺型水稻精量穴直播排種器設計 249
11.2.1 總體結構與工作原理 249
11.2.2 彈射式耳勺型水稻精量穴直播排種器關鍵部件設計與分析 250
11.2.3 彈射式耳勺型水稻精量穴直播系列環(huán)節(jié)機理分析 257
11.3 氣吸式水稻精量穴直播排種器設計 264
11.3.1 總體結構與工作原理 264
11.3.2 氣吸式水稻精量穴直播排種器關鍵部件設計與分析 265
11.4 系列排種器試制 272
參考文獻 273
第12章 水稻精量穴直播排種智能監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā) 274
12.1 水稻精量穴直播排種智能監(jiān)測系統(tǒng)總體結構 274
12.1.1 智能監(jiān)測系統(tǒng)研究載體 274
12.1.2 監(jiān)測導種部件結構改進 275
12.1.3 精量穴直播監(jiān)測系統(tǒng)結構與工作原理 275
12.2 精量穴直播監(jiān)測控制算法開發(fā) 277
12.2.1 穴粒數(shù)重播和穴粒數(shù)漏播監(jiān)測算法 277
12.2.2 穴距重播和穴距漏播監(jiān)測算法 280
12.3 精量穴直播智能監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā) 281
12.3.1 智能監(jiān)測硬件系統(tǒng)開發(fā) 281
12.3.2 智能監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計 290
12.4 精量穴直播智能監(jiān)測系統(tǒng)驗證分析 296
12.4.1 監(jiān)測系統(tǒng)臺架試驗方案 296
12.4.2 智能監(jiān)測系統(tǒng)試驗結果與分析 297
參考文獻 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 313
第14章 系列水稻精量穴直播排種器臺架優(yōu)化試驗 314
14.1 試驗內容與指標 314
14.1.1 試驗材料與設備 314
14.1.2 試驗因素與指標 316
14.2 彈射式耳勺型水稻精量穴直播排種器 317
14.2.1 試驗內容與方法 317
14.2.2 高速攝像試驗結果分析 318
14.2.3 多因素試驗結果分析 321
14.3 氣吸式水稻精量穴直播排種器 323
14.3.1 試驗內容與方法 323
14.3.2 多因素試驗結果分析 324
14.3.3 排種性能適播試驗 329
參考文獻 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 331
15.1 彈射式耳勺型水稻精量穴直播機集成要求 331
15.2 精量穴直播裝備總體結構與技術參數(shù) 332
15.3 關鍵部件設計與配置 334
15.3.1 輕簡化仿形機構 334
15.3.2 側深施肥裝置電驅式排肥器 336
15.4 田間綜合性能試驗 340
15.4.1 智能監(jiān)測系統(tǒng)田間試驗 340
15.4.2 排種功能田間試驗 341
15.4.3 田間成苗性田間試驗 342
參考文獻 350
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