关键词： 农村劳动力转移   土地流转   农业机械化   中介作用  

摘要： 农业现代化是全面建成小康社会,实现第一个百年奋斗目标的重要基础,农业机械化是农业现代化的重要内容。中央一号文件连续17年聚集“三农”问题,并提出了一系列支持农业机械化发展、提升的方针政策,强调要促进农机装备产业转型升级,加快推进农业机械化。农业机械化适应了土地规模经营的需要,有利于提高农业生产效率,而且可以解决青壮年劳动力外流所带来的农村劳动力缺失问题。伴随着我国工业化、城镇化的进程,大量农村青年劳动力离开乡村进入城市,给农业农村经济发展带来深刻改变。随着大量农村劳动力的转移,农户在重新配置劳动力资源的同时,也会对土地资源的配置进行调整,通过土地流转改变原有的经营规模,从而影响到农业生产方式,特别是农业机械化水平。本文试图回答两个问题:第一,劳动力转移、土地流转与农业机械化三者之间存在怎样的关系?第二,是否存在农村劳动力转移——土地流转——农业机械化水平这一传导路径?本文在以往学者研究的基础上,首先进行理论分析并提出研究假设,随后利用2018年项目组在湖北省蕲春、监利两县的调查数据,通过建立中介效应检验模型,对劳动力转移、土地流转与农业机械化三者之间的影响逻辑和因果关系进行分析。具体选择农业机械化率作为因变量,是否有劳动力转移作为核心自变量,土地流转(转入和转出)作为中介变量,农户户主和农户家庭特征作为控制变量,在中介效应检验模型的框架下使用OLS和Logit回归模型进行分析,并采用倾向得分匹配(PSM)方法检验稳健性。最后根据研究结论,提出有利于促进农业机械化发展的对策建议。通过研究,得出以下结论:(1)劳动力转移与农业机械化率呈现显著的负相关关系,发生劳动力转移的农户的农业机械化率比未发生转移的农户低了9.18%,加入控制变量后则低了8.22%。(2)发生劳动力转移的农户转入农地的几率比未发生转移的农户低76.93%,加入控制变量后则低了85.12%;发生劳动力转移的农户的转出农地的几率比未发生转移的农户高32.37%,加入控制变量后则高了39.89%。(3)与不存在转入土地的农户相比,转入了土地的农户的农业机械化率高了14.38%,加入控制变量后高了7.802%;与未转出土地的农户相比,转出土地的农户的农业机械化率加入控制变量前后分别低了13.77%和11.44%。(4)土地流转是劳动力转移和农业机械化之间的中介变量,且发挥部分中介作用,存在农村劳动力转移——土地流转——农业机械化这一传导路径。(5)种植面积、户主性别以及户主健康状况指标与农业机械化率存在较为显著的相关关系。基于以上研究结果本文提出了一些相应的政策建议。

关键词： 非圆齿轮-正弦机构   反求设计   刚体动力学   Runge-Kutta法   弹性体动力学  

摘要： 为了保证试验结果具有可比性,试验机的主传动系统一般要求实现等速往复运动规律,如拉压疲劳试验机、减震器试验机等。但现有的机械式试验机主传动系统一般只能实现近似等速运动规律,而不能严格实现等速运动规律。因此,针对可实现等速运动规律的机械传动系统开展研究是非常有必要的。本文主要围绕着可实现等速运动规律的机械传动系统的运动方案、结构设计、刚体动力学以及弹性体动力学等问题开展了深入的研究。主要研究内容如下所述:(1)依据实现从动件等速往复运动规律的工作要求,采用功能分析法进行机构选型设计,提出了一种非圆齿轮与正弦机构串联的组合机构的运动方案。采用反求法设计非圆齿轮的节点曲线,并给出了多个非圆齿轮节曲线的设计方案。(2)对机械传动式试验机主传动系统进行了结构设计,给出了主传动系统的装配图以及主要零部件的结构和尺寸。(3)建立了电动机-主传动系统单自由度刚体动力学等效模型;采用动能定律原理构建了系统的运动微分方程,并通过Euler法对运动微分方程进行了求解,得到了电动机输出轴的角速度变化曲线,并求出了电动机速度波动对正弦机构从动件输出速度的影响。结果表明:在等速运动行程内,电动机输出轴的角速度波动率为9.8%,正弦机构从动件速度波动率为0.8%,电动机的波动对正弦机构从动件实现等速运动规律有着一定的影响。(4)在忽略支承轴承、传动轴的支承以及扭转刚度等情况下,建立了考虑非圆齿轮轮齿发生弹性变形的主传动系统的扭转振动模型,通过将非圆齿轮各个啮合位置上的非圆齿轮副等效为对应的圆柱齿轮副,并建立了主传动系统的运动微分方程。在计算了非圆齿轮副一个运动周期的综合啮合刚度的前提下,采用Runge-Kutta法对系统运动微分方程进行了求解,并得到了一个运动周期下的正弦机构从动件相对输出速度规律。计算结果表明:由于非圆齿轮的弹性变形,正弦机构从动件的速度波动率为1.13%,考虑非圆齿轮轮齿弹性变形的主传动系统动力学研究十分必要。电动机速度波动和非圆齿轮振动都会引起从动件速度波动,且在两者共同作用下,从动件总的速度波动率为 1.15%。

关键词： 发电厂   机械动力设备   检修管理措施  

摘要： 文章基于对发电厂机械动力设备检修工作重要性的介绍,分析总结目前发电厂机械动力设备检修管理中容易出现的问题,提出了有效的发电厂机械动力设备检修管理措施,以供参考.

关键词： 截齿   应力   温度分布   热机械耦合   有限元  

摘要： 截齿是采掘机械截割机构上破碎煤岩的刀具,其性能的好坏直接决定着采掘机械的工作效率。截齿工作中与煤岩直接接触进行相互作用,工作环境恶劣,载荷复杂多变,是采掘机械上最容易损坏和更换量最大的零件。因此,以煤岩截割理论为基础,根据截齿结构参数及实际生产工况建立仿真模型,模拟截割煤岩的动态过程,研究截齿不同参数对其应力及温度分布的影响,在优化截齿及改善截齿性能方面具有重要意义。本文以镐型截齿为研究对象,利用ABAQUS有限元软件对截齿截割煤岩过程进行模拟,分析了截齿截割速度、截割厚度、齿尖锥角及安装角对截齿应力及其变化规律的影响。结果表明:截割速度增大,对截齿的高应力区域位置无明显影响,但截齿应力极值增大;当截割厚度超过15 mm时,随截割厚度增大,截齿应力极值基本不变,但其应力均值和标准差均增大;齿尖锥角增大,截齿应力峰值减小,且高应力区域位置由齿尖向齿体方向移动。齿尖锥角为75°时,截齿应力标准差最小,载荷波动最小;安装角的改变,对截齿的应力极值的大小无明显影响,但对截齿的高应力区域位置有明显影响。安装角为45°时的均值与标准差均比安装角为40°、50°及55°时小。对截割过程进行热-机械耦合分析,得到截齿截割速度、截割厚度、齿尖锥角及安装角对截齿温度分布及其变化规律的影响:截割速度及截割厚度增大,截齿高温区域面积、温升速度及平衡温度三者均随之增大,高温区域位置无明显变化;随齿尖锥角及安装角增大,截齿高温区域位置由齿尖逐渐变为齿体,齿尖锥角增大,截齿温度分布面积增大但高温区域面积呈减小趋势,且平衡时温度略有降低;随截齿截割温度的升高,其应力均值及标准差成增大趋势。通过分析研究得出了截齿截割速度、截割厚度、齿尖锥角及安装角对截齿截割性能及耐磨性的影响,为合理选择截齿工作参数及开发高效长寿命的截齿提供了参考和依据。

关键词： 农业机械化   替代效应   规模效应   河南省  

摘要： 农业生产在国民经济发展中应置于重要的位置,我国在发展工业现代化的同时也在进一步促进农业现代化的发展,然而农业现代化发展的关键是农业机械化的普及。2004年我国专门颁布《中华人民共和国农业机械化促进法》加快农业机械化进程,政策的支持直接促进了农业机械化的发展;此外,在全球化、城市化、工业化的冲击下,劳动力的价格在不断提高,农村家庭劳动力为获得更多的收入则会选择从农业生产转移到非农产业工作,农村劳动力的这一流动会直接影响投入到农业生产过程中劳动力的数量和质量,进一步会使投入到农业中的生产要素组合比例发生变化,劳动力的流动使农业机械作为替代方式成为了农业生产所需,也即是由于农业劳动力的流动对农业机械化产生了一定的影响;另外,如今我国在倡导土地规模化经营,农地流转市场的进一步发展使土地经营规模发生了变化,然而土地规模经营对农业机械化也会产生一定的影响。因此本文选取河南省为代表,通过分析自从2004年颁布农业机械化促进法以来河南省农业机械化的进程现状及农业生产条件,进而来论证影响农业机械化的重要因素,从而为河南省制定相关政策推广农业机械化时提供理论参考。本文以劳动力流动、土地规模经营对农业机械化的影响为题,试图回答劳动力流动到非农业后对农业机械化的影响效果是否显著?土地经营规模扩大后会不会显著提高农业机械的使用?本文在已有文献研究的基础上确定研究方向并指出本文创新之处,与以往研究不同的是,以往研究并未着重区分劳动力流动、土地规模经营对农业机械化产生影响的具体路径机制,本文将把农业机械看作劳动力的替代因素定义为“替代效应”,将农地规模扩大对农业机械化水平的影响定义为“规模效应”,并进一步检验替代效应与规模效应的大小。因此,本文进行相关理论分析并提出了有待检验的假说性命题,假说1:农村劳动力流转就业人数越多,农业机械作为替代因素需求会越多,农业机械化水平会提高,“替代效应”会越大;假说2:土地经营规模扩大,为农业机械工作提供条件,农业机械化水平会有所提高,“规模效应”会增加;假说3:劳动力流动与土地规模经营对农业机械化综合作用明显,替代效应与规模效应依旧显著,本文提出假设后在一定的计量方法上进行检验。本文筛选2004-2018年河南省18个地市共15年的平衡面板数据进行研究,选取亩均农业机械动力(农业机械总动力/耕地面积)衡量农业机械化水平,进行对数化处理后作为被解释变量,选取农村劳动力流转就业总人数衡量劳动力流动指标并作为解释变量,选取户均粮食作物播种面积(粮食作物总播种面积/乡村总户数)衡量土地规模经营指标,进行对数化处理后作为解释变量,在此基础上选取合适控制变量构建合适计量模型,通过多重共线性检验等证明所选的主要解释变量指标之间不存在严重的多重共线性问题,可以对研究假说进行回归分析检验。依据回归结果得出:第一,劳动力流动指标变量即农村劳动力转移就业人数显著影响农业机械化水平,并且农业机械化替代效应较显著;第二,土地规模经营指标对农业机械化影响具有正向促进作用但不显著,说明河南省土地经营未达到一定的规模化,同时河南省人多地少矛盾较突出,只有进一步提高土地经营规模,才能更好使用农业机械,进一步提高农业机械化水平,规模效应才会明显,河南省土地规模经营有待进一步发展;除此之外,户均国家补贴、户均固定资产投资及地形地貌对农业机械化影响都非常显著。本文依据模型的回归分析结果为河南省农业机械化发展提出了针对性政策建议:首先,要在保留足够农业生产劳动力情况下有序转移剩余劳动力,提高农业机械化水平;其次,政府部门应因地制宜积极倡导土地适度规模化经营,并适当提高农业生产补贴;最后,要进一步完善农业机械配套服务水平,为农业生产更有效率适当培育一些技术农民,同时应进一步鼓励农户提高固定资产投资,加快农业机械化发展进程。

关键词： 冲击器   轨道   动力分析   破岩仿真  

摘要： 随着社会的不断发展,人类对石油天然气的需求越来越大,油气钻井也有向着深部地层发展的趋势。传统的钻进技术是使用井上的转盘驱动钻头旋转切削岩石,但随着钻井深度增加,地层越来越坚硬。使用传统的钻进技术时,钻头在坚硬地层中经常发生“打滑”现象,无法有效切削岩石,钻进效率因此大大降低,钻井周期和钻进成本也随之增加。而近几十年兴起的旋转冲击钻进技术是有效提高坚硬地层钻进效率的一项技术,它在传统的旋转钻进的基础上结合了冲击作用,该技术的核心装备是冲击器,能在钻头旋转的同时对钻头产生周期性的冲击作用以破碎岩石。由于井下工况复杂且环境恶劣,现有的各类型冲击器普遍存在冲击功不足,使用寿命短等问题,无法完全满足使用需求。本文大量调研了国内外各类型冲击器的结构及工作原理,介绍了国内外冲击器的发展历程和研究现状,在此基础上,结合实际钻井作业的需求,设计了一种新型的机械式冲击器。本文所设计的冲击器由动力机构(动力马达和传动轴)、动力转换机构(传动销,轨道)和冲击机构(冲锤、砧座)组成,动力机构产生动力,动力转换机构将传动轴的旋转运动转换为冲锤的往复运动,冲击机构产生冲击作用。动力部分最重要的部件是轨道、传动销与传动轴,传动销放置在轨道内,与冲锤连接,轨道随传动轴旋转,带动冲锤往复运动。轨道分为上下两部分,具有特殊的封闭曲面。本文从冲击器的冲锤必须满足的运动规律出发,将轨道沿径向“展开”到平面研究,提出了轨道的两种轨迹线,推导了在各轨迹线下冲锤的速度、加速度与轨道旋转角度的关系,得出了轨道的受力、扭矩与轨道转动角度的关系。为改进轨道受力情况,对所提出的轨道轨迹线进行了改进,计算得出的结果表明改进后轨道受力明显降低且对冲锤冲击末速度影响不大,而对冲锤的运动仿真结果也证明了轨迹线的设计及函数的推导较为正确。传统的液动冲击器由于利用液压驱动冲锤往复运动,其设计难点在于冲锤的运动规律无法完全确定,常需要对冲锤的运动规律做一些假设,因此设计的冲击器冲锤运动规律与实际运行规律有偏差,而本文设计的机械式冲击器冲锤的运动规律可以直接推导得出,这也是本文的创新所在。本文分析了涡轮马达与螺杆马达的特性,选定螺杆马达作为冲击器的动力马达,由于螺杆马达自转转速无法满足冲击器的冲击器的设计要求,本文改进了传动轴的结构用以替换万向轴,使其输出公转转速来满足设计要求,依据改进的参数设计了螺杆马达。根据关键件的实际受载情况使用相关强度理论和有限元软件对各关键件和螺纹连接进行了强度校核,校核结果表明冲击器关键件材料满足强度要求。最后本文结合设计的冲击器性能参数进行了辅助破岩仿真,建立了PDC钻头切削砂岩的模型。使用ABAQUS软件模拟了PDC钻头切削岩石的过程,对比分析了PDC钻头在冲击旋转作用、仅冲击作用、仅旋转作用下的岩石破碎效果,仿真结果显示冲击旋转作用下PDC钻头进尺最深,能持续破碎岩石并钻进,仅冲击作用下PDC钻头仅破碎了表层网格,而PDC钻头在仅旋转作用下仅在表层磨削,无法持续钻进,相同时间内进尺最少。对比分析表明砂岩产生破碎坑主要由于冲击作用,设计的冲击器能有效破碎岩石。

关键词： 纵向动力学控制   电子机械助力制动系统   主动制动   分层控制   汽车智能化  

摘要： 智能化和电动化是当前汽车发展的主要趋势。作为智能化汽车的重要组成部分,包含自适应巡航控制(ACC)和自动紧急制动(AEB)的纵向动力学控制一直是人们研究的热点,其中自适应巡航控制又包括定速巡航控制和跟随前车控制。汽车智能化需要制动系统具有主动制动的功能,与此同时对电动汽车而言,为提高续航里程,需要制动系统具有再生制动的能力。电子机械助力制动系统(electro-mechanical booster system)通过伺服电机可以实现主动制动时的快速建压,此外其还能在保证制动踏板感的前提下实现制动踏板力的解耦,从而为再生制动的实现提供技术支持,因此电子机械助力制动系统很好地迎合了汽车智能化和电动化的发展需求。本文依托国家自然科学基金面上项目(51575225):面向车辆动力学控制的多源智能轮胎信息系统关键技术研究,进行基于电子机械助力制动系统的汽车纵向动力学控制算法开发,主要研究内容如下:(1)纵向动力学上层控制器设计。首先设计纵向动力学上层控制各工况之间的切换准则;然后设计巡航控制和AEB控制策略,对阶跃期望车速和阶跃目标加速度安排合理过渡;最后针对跟车工况,首先搭建跟车工况下的安全间距模型,然后设计基于MPC的跟随前车控制算法。(2)纵向动力学下层控制器设计。首先进行纵向动力学受力分析,设计前馈补偿器;然后进行PID控制算法设计,形成前馈补偿、反馈矫正的闭环控制系统;接着建立执行器逆模型,得到执行器的期望输入;最后为避免制动与驱动的频繁切换,设计执行器间的切换策略。(3)电子机械助力制动系统主动增压控制策略设计。首先建立电子机械助力制动系统的数学模型;然后设计针对电子机械助力制动系统压力环控制的自抗扰控制器;最后设计电子机械助力制动系统的位置控制策略。设计位置控制策略时,外环是位置环,内环是电流环。位置环采用滑模变结构控制(SMC)得到电机期望电流。电流环采用基于线性矩阵不等式(LMI)的控制策略得到空间矢量调制所需要的电压。为避免电子机械助力器主动增压时因转速增大导致电流控制器进入饱和而失去调节作用,设计弱磁控制策略,对目标电流进行修正。(4)仿真与实验验证。首先基于dSPACE搭建快速原型实验台架,对电子机械助力制动系统的主动增压算法进行实验验证;接着设计四种典型工况对纵向动力学控制策略进行仿真验证;最后搭建实车平台,对基于电子机械助力制动系统的纵向动力学下层控制器进行实车验证。

关键词： 纳米摩擦学   分子动力学模拟   数值模拟   动态超滑   机械激振  

摘要： 纳米摩擦学作为摩擦学的一个重要分支,是研究纳米尺度的摩擦、润滑和磨损的一门学科。由于摩擦的起源至今仍然是个迷,于是研究人员将视野聚集在了原子级尺度,想要通过原子级尺度的摩擦研究来解释摩擦的一些根本问题。因此纳米摩擦学的发展变得越来越重要。本文研究了纳米尺度的摩擦和润滑,主要的工作和结论如下:通过建立金刚石探针-单晶硅基底的单粗糙峰接触模型来研究不同载荷下,硅基底的变形情况,得出了随载荷的增大,基底经历了弹性变形、塑性变形以及磨损三个阶段。然后研究了摩擦力的载荷依赖性,发现在弹性变形阶段,平均摩擦力与载荷的0.67次方成正比,与Hertz模型预测的结果相同。在塑性变形甚至磨损阶段,平均摩擦力随载荷的增大而急剧增加。使用分子动力学模拟和基于PT模型的数值模拟来研究侧向超声激励(机械激振)对纳米摩擦的影响。证明了侧向(垂直于滑动方向)超声激励可以减小平均摩擦力,甚至实现超滑(平均摩擦力减小到可以忽略不计)。通过使用势能面与探针轨迹的结合图以及相互作用势能图,我们阐释了侧向激励引起超滑的原因。接着我们研究不同激励频率和不同激励幅值对平均摩擦力的影响。对于任意的激励幅值,当激励频率等于共振频率时,平均摩擦力最小。相对于其它激励频率,共振频率激励可以在较小的激励幅值下实现超滑。最后研究了共振频率下,滑动速度、弹簧刚度和模拟温度对平均摩擦力的影响。在滑动速度从1 m/s到15 m/s这个变化范围内,MD的结果和PT模型的结果在未施加激励时出现了相反的趋势。MD模型预测了随滑动速度的增大,平均摩擦力降低,而PT模型则相反。另外在不同滑动速度下,施加侧向激励都实现了超滑。对于较小的弹簧刚度,由于相应的共振频率较小,即激励频率没有远大于扫频频率,因此在激励幅值为0.1 nm时不能实现超滑。模拟温度对共振频率激励的影响很小,模拟在不同温度下都实现了超滑。

摘要： 在城市化发展及交通基础设施建设当中,工程机械是至关重要的一部分。新世纪以来,我国工程机械行业发展十分迅速,产业规模快速提升,国际竞争力日益增强。2020年,虽然受到了疫情影响,但是随着国内复工复产的推进和经济、生活的恢复,工程机械行业依然取得了不错的市场表现。据中国工程机械工业协会公布的数据显示,2020年8月纳入统计的25家主机制造企业共计销售各类挖掘机20939台,同比涨幅51.3%。其中,国内市场销量18076台,同比涨幅56.3%;出口销量2863台,

关键词： 空间机械臂   动力学建模   高斯过程   半参数模型  

摘要： 随着对载人航天事业的不断发展和航空航天技术的不断提升,空间机械臂已经在正常太空活动和航天任务中得到了广泛的应用,其技术水平已成为各国航天水平的重要评判指标。建立精确的动力学模型是实现空间机械臂高精度运动和控制的关键,但在实际使用中,空间机械臂总会受到各种各样的不确定问题的影响,动力学模型往往会因此而出现偏差。因此,本文以空间机械臂为对象,针对动力学建模的不确定性问题,开展机械臂动力学建模算法研究,重点分析了基于机理的空间机械臂动力学建模方法与基于高斯过程的空间机械臂动力学建模方法,并在此基础上提出了两种模型相结合的基于高斯过程的空间机械臂半参数动力学建模方法,并对三种算法进行了仿真实验和对比分析,验证了基于高斯过程的动力学建模方法对于解决动力学不确定性问题的可行性。论文完成的主要工作及获得的结论如下:首先,本文采用拉格朗日法分别对空间机械臂的刚性模型和柔性关节模型进行了建模,得到了基于机理的空间机械臂动力学公式,并在此基础上对动力学不确定性问题进行了描述;其次,根据高斯过程的特点,本文将高斯过程应用于空间机械臂建模中。介绍了使用高斯过程拟合机械臂动力学系统的过程,给出了基于高斯过程的刚性空间机械臂和柔性关节空间机械臂的非参数动力学模型;再次,通过将机理模型和非参数模型进行综合,设计了高斯过程半参数模型,并分别给出了刚性空间机械臂和柔性关节空间机械臂的半参数动力学模型;最后,本文通过采集建立的空间机械臂模型在给定条件下的运动数据,构建数据集。利用训练集完成了对非参数和半参数两种模型的训练,并利用数据对动力学模型的拟合能力与泛化能力进行测试,同时通过实际运动对模型的长期预测效果进行了评估。仿真结果表明,基于高斯过程的半参数动力学模型在处理模型不确定性问题上,效果优于基于机理的动力学模型和基于高斯过程的非参数动力学模型。