江苏省科技计划项目验收申请表

江苏省科技计划项目验收申请表

：BY2014128-04

：大功率智能拖拉机关键技术研究及应用

（盖章）：南京农业大学

：2017-06-28

江苏省科学技术厅

二○一六年

一、基本信息

1、项目概况

申

请

验

收

单

位

项目编号

BY2014128-04

项目名称

大功率智能拖拉机关键技术研究及应用

单位名称

南京农业大学

单位性质

大专院校

主管部门

南京农业大学

通信地址

南京市玄武区卫岗1号

联系人

张海军

联系电话

02558606580

邮政编码

210095

电子信箱

zhhj@njau.edu.cn

项目起止时间

2014-7至2016-6

项目拟验收时间

2017-06-30

验收形式

其他

验收地点

南京农业大学

对照合同项目任务完成情况

研发任务：（2）

产业化任务：（2）

能力建设任务：（2）

1、超额完成； 2、完成； 3、基本完成 4、未完成 5、无

经济社会效益情况

新增销售额

（万元）

新增利润

（万元）

新增税金

（万元）

创汇

（万美元）

5200

180

160

新产品

（个）

新装备（装置）

（台）

新材料

(件）

新工艺

（项）

工程化成果

(件)

辐射推广企业(家)

示范推广面积(亩)

服务收入

（万元）

300

已申请知识产权数量

（项）

发明专利

实用新型

外观设计

软件著作权

集成电路布图

设计专有权

动植物新品种

新药证书

药物临床批件

医疗器械注册证

农药证书

兽药证书

国外专利

已获得知识产权数量

（项）

发明专利

实用新型

外观设计

软件著作权

集成电路布图

设计专有权

动植物新品种

新药证书

药物临床批件

医疗器械注册证

农药证书

兽药证书

国外专利

论著标准情况

论文总数

（篇）

核心期刊

（篇）

科学引文索引（SCI）（篇）

工程索引（EI）

（篇）

科技专著

（部）

研究（咨询）报告（份）

制定技术标准

（个）

其中：国标

（个）

人才培养情况（人）

国家杰出青年

国家优秀青年

长江学者

千人计划

万人计划

省双创人才

省杰出青年

省优秀青年

其他

培养研究生人数

新增就业

研发任务承担项目及获奖情况

科技部项目

（项）

国家基金委项目

（项）

省部级项目

（项）

其他项目

（项）

科技部项目

拨款（万元）

国家基金委项目

拨款（万元）

省部级项目

拨款（万元）

其他项目

拨款（万元）

544

国家级奖

（项）

省部级奖

（项）

市级奖

（项）

注：相关指标请根据项目合同规定的实际情况和各类计划的特点填写，没有的填“0”。

下表由省成果转化专项资金项目填写：

产业化建设任务完成情况	形成目标产品数（个）	新建厂房（平方米）	改建厂房（平方米）	新建生产线（条）

	改建生产线（条）	新增研发设备 (台套）	新增产业化设备(台套）	自行研制专有设备(台套）

项目完成时达到的产能
新建与项目直接关联的研发机构数量及级别
改建与项目直接关联的研发机构数量及级别

2. 项目负责人情况：

姓名	性别	出生年月	手机	所在工作单位
张海军	男	1969-06-15	15852918769	南京农业大学
职称	学位	职务	证件类型	证件号码
副教授	博士	实验中心副主任	身份证	410305196906154076

3. 项目研究人员情况：单位：人

项目人员总数	14
其中:博士	1
硕士	5
其中:高级职称	5
中级职称	1
其中: 留学归国人员	1
外籍人员
外省人员
在校研究生	4
其中：合作单位人员	4

4．项目实际到位经费情况：单位：万元

	项目总经费	其中
	项目总经费	省拨款	单位自筹	部门、地方配套	其他来源
预算总额（按合同自动生成）	120	15	105	0	0
已到位数	120	15	105	0	0

5．项目经费支出情况：单位：万元

	经费支出	其中:省拨款	备注
（一）直接费用	111.7	13.35
1、设备费	52.4	0.9
（1）设备购置费	21.6	0
（2）设备试制费	13.9	0
（3）设备改造与租赁费	16.9	0.9	购买泵与过滤机，改善变速箱的润滑
2、材料费	17.3	3.21	实验台架的减振材料采购
3、测试化验加工费	19.1	3	旋转接头及行星排结构的加工
4、燃料动力费	8.1	1.2	实验测试用油
5、差旅费	6	2.05	工况结构调研及厂家交流协作
6、会议费	0	0
7、国际合作与交流费	0	0
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费	4.2	1	申报专利、论文、资料印刷费用
9、劳务费	4.6	1.99	学生实验劳务费
10、专家咨询费	0	0
11、其他支出	0	0
（二）间接费用	4.7	1.25
其中：绩效支出	1.2	0.5
（三）结余资金	3.6	0.4
合计：	120	15

6. 项目获奖情况单位：项

	特等奖	一等奖	二等奖	三等奖
国家自然科学奖	0	0	0	0
国家技术发明奖	0	0	0	0
国家科技进步奖	0	0	0	1
国家部门科技进步奖	0	0	0	0
省科学技术奖	0	0	0	2

注：填写建设期间的累计获奖数。

7. 主要技术指标完成情况

技术指标名称	单位	合同技术指标	技术指标实际完成情况
无级调速特性	南京农业大学	无级调速特性	完成
整机轻量化	南京农业大学	整机轻量化	完成
燃油经济性	徐州凯尔农业装备股份有限公司	燃油经济性	完成
振动与噪声	南京农业大学	振动与噪声	完成
线控转向	南京农业大学	线控转向	完成

8. 主要经济指标完成情况

经济指标名称	单位	合同经济指标	经济指标实际完成情况
新增销售收入	万元	5000	5200
新增利润	万元	150	180
新增税收	万元	150	160
新增出口创汇	万美元	20	23

9. 主要建设任务指标完成情况

建设任务名称

单位

合同建设任务

建设任务实际完成情况

注：主要建设任务完成情况由省成果转化专项资金和省创新能力建设计划根据合同规定的实际情况填写。省成果转化专项资金产业化建设任务主要包括厂区、厂房、生产线、大型生产装置、研发设施及项目完成时达到的产能等内容；省创新能力建设计划建设任务包括基础设施、实验室、工程中心、科技服务功能平台，研发服务人才团队及其运行管理制度规范等，其他计划可不填写。

二、主要研究内容及研究成果

1、主要研究内容

要解决的主要技术难题和问题：
1.建立大功率拖拉机整机多体动力学模型、双辙路面激励时域数学模型以及车架、变速箱箱体等结构的有限元分析模型，用优化设计方法对拖拉机结构进行轻量化设计；依据实际工况及车轮支撑力、牵引力、制动力等参数的大小，运用人机工程设计理念，设计出驾驶操作更加人性化的座椅。基于带阻尼主动减振技术在拖拉机智能减振降噪方面的实验研究，开发一套具有自主知识产权的悬架系统控制装置。
2.通过实验研究探索全自动无级变速器中机械传动系和液压传动系的最佳匹配规律，开发具有自主知识产权的变速器智能电子控制单元（TCU）。在此基础上，设计研发一款大功率拖拉机用的高效节能液压机械无级变速器。
3.设计大功率拖拉机系统的新型CAN总线的拓扑结构，测试与分析其安全性、可靠性、传输速度和抗干扰性能，开发一套具有自主知识产权的大功率拖拉机CAN总线系统;建立拖拉机原地转向多体动力学机械系统与线控转向液压系统联合仿真模型，进行拖拉机线控转向系统原地转向仿真，获得拖拉机原地转向的动态特性。
4.建立大功率拖拉机驾驶室非线性有限元分析模型，分析驾驶室结构的模态参数与噪声响应，优化驾驶室的结构设计；以驾驶室悬置弹性元件的刚度和阻尼元件的阻尼系数为设计变量，对驾驶室悬置进行优化设计，开发具有自主知识产权的大功率拖拉机悬浮型安全驾驶室；研究拖拉机电子液压悬挂作业机组适用的信号传输方法；研究电子液压悬挂装置对拖拉机性能、功耗、油耗、舒适性等的影响，最终开发一套具有自主知识产权的大功率拖拉机智能悬挂装置。

项目研究的创新点和内容：
1.研究智能神经网络技术在大功率拖拉机无级变速智能控制方面的应用，开发出一款适用于大功率拖拉机的液压机械式全自动无级变速器。
2.开发一套具有自主知识产权的大功率拖拉机悬架系统控制装置。
3.开发一套具有自主知识产权的大功率拖拉机CAN总线系统。
4.开发具有自主知识产权的大功率拖拉机悬浮型安全驾驶室；开发一套具有自主知识产权的大功率拖拉机智能悬挂装置。

2、获得研究成果情况：专利、国外专利（专利名称、专利号、申请或授权时间、主要完成人等）；软件著作权（著作权名称、著作权号、申请或授权时间、主要完成人等）；新(农、兽）药证书、药物临床批件、医疗器械注册证、动植物新品种；集成电路布图设计专有权（授权名称、编号、申请授或授权时间、主要完成人等）；论文等（论文名称、主要完成人、发表刊物名称、发表时间、影响因子等）；科技专著（专著名称、出版单位、时间、主要完成人等）；技术标准（标准名称、编号、发布部门、发布时间、主要完成人等）；新产品、新工艺、新装置等（名称、认定部门、认定时间、主要完成人等）；

期间发表的论文
1.张海军，王成飞，肖茂华，朱思洪，王光明，刘峰，张伟伟.中间轴式液压机械无级变速箱设计与传动特性分析.机械设计.2015.09:44-49
2.张海军*,刘峰,朱思洪,肖茂华,王光明,王成飞,张伟伟.大马力拖拉机新型液压功率分流无级变速器优化设计.南京农业大学学报 2016,39(01):156-165
3.马佳富,张海军*,朱思洪,贺亮,袁加奇,邓晓亭.带附加气室空气弹簧等效刚度和等效阻尼高斯模型. 南京农业大学学报 2016,39(05): 880-886
4.王光明,朱思洪,史立新,王胜红,张海军,阮文盛. 拖拉机液压机械无级变速箱控制与交互系统.农业机械学报.2015.06:1-7
5.王光明, 张晓辉, 朱思洪, 张海军,史立新.拖拉机液压机械无级变速箱换段过程液压故障诊断.农业工程学报.2015.03:25-34
6.王光明, 张晓辉, 朱思洪, 张海军, 太健健,阮文盛. 拖拉机液压功率分流无级变速器换段规律研究.农业机械学报.2015.10:7-15
7.耿国盛,周康,肖茂华,张海军,王光明.拖拉机液压机械无级变速箱的起步特性研究.南京农业大学学报 2016,39(02): 332-340
8.Wen-An Yang,1 Maohua Xiao,2 Wei Zhou,3 Yu Guo,1 andWenhe Liao1. A Hybrid Prognostic Approach for Remaining Useful Life Prediction of Lithium-Ion Batteries. Shock and Vibration.2016,01:1-15

期间申报的专利及获奖证书
1.一种大功率拖拉机液压机械无级变速器.ZL201520068686.8
2.多段式大功率拖拉机液压机械无级变速器. ZL201620564499.3
3.机械液压复合传动变速箱.ZL201620564500.2
4.双离合器机械液压无级变速器.ZL201520196029.1
5.拖拉机线控液压转向路感系统.ZL20152031913.7
6.一种拖拉机电子液压转向实验平台.ZL201420226186.8
7.“拖拉机悬挂电液加载系统嵌入式软件V1.0”软件著作权登记证书.
8.“农用大马力拖拉机关键技术集成与应用”国家级星火计划项目证书
9.“全架式大功率拖拉机关键技术及其产业化”2014年度江苏省科学技术三等奖证书

三、目标任务完成情况

1. 主要解决的关键技术与创新点

主要解决的关键技术
（1）拖拉机结构轻量化设计研究
在 ADAMS 环境中建立了拖拉机整机多体动力学模型和双辙路面激励时域数学模型，并根据拖拉机的实际行驶工况设计仿真工况，获得了拖拉机双辙路面随机激励时间历程；以仿真路面谱作为输入，计算拖拉机结构关键部位的载荷历程。在ANSYS 环境中建立拖拉机主要结构（车架、变速箱箱体等）有限元分析模型，计算拖拉机结构关键部位应力影响因子。根据拖拉机结构材料的S-N 曲线和拖拉机结构本身的特点拟合拖拉机结构的S-N 曲线，在SC-FATIGUE 环境中，用基于准静态应力法的疲劳寿命分析技术，仿真拖拉机结构的疲劳寿命。在此基础上，用优化设计方法对拖拉机结构进行轻量化设计，以减轻拖拉机重量和减小比压，减轻了大型拖拉机对农田的辗压作用。
（2）拖拉机液压机械无级变速箱智能控制技术研究
在自主开发的变速箱试验台上，实验研究全自动换挡变速箱液压系统和湿式离合器液压控制系统中动压力和流量的变化规律；根据选配发动机的外特性和各种工况对变速箱转矩和转速的要求，研究全自动变速箱机械传动系和液压传动系的最佳匹配规律；将变速箱液压系统与其他液压系统及润滑系统模块化整合在一块，并把智能神经网络技术引入全自动变速箱控制单元中，结合国产拖拉机的实际使用工况，开发了具有自主知识产权的变速箱智能电子控制单元（TCU）。
（3）拖拉机高效节能液压机械无级变速箱的研制
基于现有的研究基础与相关实验数据，研究液压机械无级变速箱高效节能的传动技术，包括优化机械传动方案、控制方式和动力换档策略的优化设计以及节能环保技术的应用研究。在此基础上，结合大功率拖拉机的工况要求，设计开发了一款适用于凯尔K1804 型大马力拖拉机车型的高效节能无级变速箱。
（4）拖拉机智能减振降噪技术研究
以大功率拖拉机驾驶室智能悬架、智能座椅和前桥智能悬架系统为研究对象，依据大功率拖拉机的工作环境以及作用在车轮的支撑力、牵引力、制动力和侧向反力及其产生的力矩大小，研究选择驾驶室悬架和前桥悬架的类型和控制装置；以大功率拖拉机的智能座椅为对象，运用人机工程设计理念，研究更加适合驾驶操作的座椅。最终开发了具有自主知识产权的悬架系统控制装置，使悬架的平顺性和操作稳定性更加理想。
（5）拖拉机 CAN 总线技术研究
以大功率拖拉机电器系统为研究对象，研究 CAN 总线的技术方案和应用层协议，设计了新型 CAN 总线的拓扑结构和各个节点控制器的硬件电路，开发了各控制节点的控制软件，测试与分析拖拉机系统的 CAN总线的安全性、可靠性、传输速度和抗干扰性能。在此基础上，开发了一套具有自主知识产权的大功率拖拉机 CAN 总线系统，有效地提高拖拉机的智能化水平。
6）拖拉机悬浮型安全驾驶室研究
通过建立驾驶室结构非线性有限元分析模型，分析驾驶室结构的模态频率、振型以及模态质量、刚度和阻尼等模态参数，驾驶室内噪声响应，对驾驶室进行结构优化设计；研究拖拉机驾驶室悬置的拓扑结构，各种悬置方案对驾驶室结构动态特性的影响，优选适合大功率拖拉机的驾驶室悬置方案；对拖拉机驾驶室悬置的弹性元件和阻尼元件的动态特性进行研究，以驾驶员座椅下方振动加速度最小和驾驶员耳旁噪声小于86分贝为目标，以驾驶室悬置弹性元件刚度和阻尼元件阻尼为设计变量，在兼顾驾驶室悬置动挠度要求的条件下，对驾驶室悬置进行优化设计。在此基础上，开发具有自主知识产权的大功率拖拉机悬浮型安全驾驶室。
（7）拖拉机电子液压悬挂装置及其控制方法研究
研究拖拉机电子液压悬挂作业机组适用于工作阻力、位置、力位综合、滑转率等控制的信号传感方法和信号传输方法；研究电子液压悬挂装置的动态性能、控制策略和电子控制单元（包括硬件和软件）；研究电子液压悬挂装置对拖拉机性能、功耗、油耗、尾气排放、发热、重量转移、舒适性的影响。在此基础上，开发具有自主知识产权的大功率拖拉机智能悬挂装置。
（8）拖拉机液压线控转向技术的研究与应用
建立铰接式拖拉机多自由度原地转向多体动力学仿真模型及拖拉机空间多体动力学机械系统与线控转向液压系统联合仿真模型，编写相应的模糊PID 控制仿真程序，进行拖拉机线控转向系统原地转向仿真;在平直水泥路面上进行铰接摆杆式重型拖拉机线控原地转向试验与行驶试验，采用多个状态变量的状态方程对转向液压系统进行描述，并与铰接摆杆式拖拉机硬质路面上原地转向的实验结果进行对比分析。通过实验与仿真研究，获得拖拉机原地转向的动态特性，为铰接摆杆式拖拉机线控转向技术与自动驾驶技术提供理论基础。

创新之处
（1）变速箱智能控制技术
该项目中大功率智能拖拉机的变速箱采用液压机械分流式变速器，与传统的机械式变速器相比，该变速器能够实现无级变速，驾驶的平顺性和舒适性更好，并能够节约燃油5-10％，具有较好的燃油经济性。
（2）拖拉机智能减振降噪技术
传统的拖拉机振动大、噪声响，本项目采用智能座椅、驾驶室智能悬架和前桥智能悬架等措施来降低外界作用力、力矩对拖拉机驾驶室的冲击，与传统的拖拉机相比，该大功率智能拖拉机振动和噪声水平能够降低10％左右。
（3）液压系统模块化技术
传统的拖拉机液压系统是各个部分相对独立的，该大功率智能拖拉机旨在使整个拖拉机的液压系统以及润滑系统模块化整合在一起，优化实际结构，有利于提高系统的可靠性和简化系统的复杂程度。

2. 主要技术与经济指标完成情况

主要技术指标完成情况
本项目对拖拉机的整机结构进行了轻量化研究，探索了拖拉机整机轻量化的研究方法；优化设计的无级变速器具有良好的无级调速特性和燃油经济性；对无级变速器及拖拉机驾驶室的振动与噪声控制进行了研究，提出了较为有效的减振降噪方法和实施手段，经过试验测试效果良好；此外，针对拖拉机的电控液压线控转向技术及进行了研究，对拖拉机的驾驶轻便性、舒适性和安全性做了有益的探索。发表相关核心类学术论文8篇，获得相关专利6项，培养研究生5人，较好地完成了合同规定的各项指标。

主要经济指标完成情况
销售收入5200万；税收180万；利润160万；创汇23万。

3、项目实施的经济、社会效益

经济效益
采用无级变速、线控转向等若干关键技术的大功率智能拖拉机在实际测试过程中能够有效节能5-10％，企业初步形成批量生产，可以代替进口拖拉机，扩大国内市场占有率，并通过部分出口实现创汇。该类型产品实现年销售收入5200万元，创利税300余万元。

社会效益
针对大功率拖拉机若干关键技术的研究可以较好地适应我国现代农业发展对新型大功率拖拉机的市场需求，能够有效地提高我国的农业机械化智能化水平和国产拖拉机的市场竞争力，具有良好的市场应用前景和环保节能等优势。

4、项目能力建设任务完成情况（省创新能力建设计划填写）

四、项目主要参加人员名单

姓名	性别	出生年份	职称	学位	从事专业	本项目工作时间(%)	工作单位	项目分工	国别	身份证件号码	签名
项目骨干（不超过5人，不含项目负责人）
肖茂华	男	1981-09-03	副高	博士	机械设计	50	南京农业大学	轻量化设计	中国	430525198109032518
鲁植雄	男	1962-12-24	正高	博士	车辆工程	30	南京农业大学	转向控制研究	中国	320111196212241217
郑恩来	男	1986-07-14	中级	博士	机械电子	60	南京农业大学	振动与噪声测试	中国	320924198607140677
何继凤	女	1983-11-28	中级	硕士	机械设计	40	徐州凯尔农业装备股份有限公司	燃油经济性分析	中国	320981198311285225
张体军	男	1975-10-14	中级	硕士	机械设计	40	徐州凯尔农业装备股份有限公司	实验测试与分析	中国	320323197510145013
参加人员（不超过10人）
王宁	男	1968-05-02	中级	硕士	机械设计制造	30	徐州凯尔农业装备股份有限公司	变速箱加工工艺分析	中国	321102196805020430
张广庆	男	1973-05-15	副高	博士	农业机械化	30	徐州凯尔农业装备股份有限公司	设计方案审定	中国	410927197305157015
王光明	男	1986-03-24	其他	博士	机械设计	40	南京农业大学	起步及换段控制研究	中国	370481198603245614
刘连涛	男	1988-09-07	其他	硕士	机械设计	50	南京农业大学	实体建模与仿真	中国	370724198809070310
王月文	男	1987-09-03	其他	硕士	机械设计	40	南京农业大学	结构设计	中国	371323198709036310
王帅	男	1992-07-01	其他	硕士	机械设计	40	南京农业大学	图纸绘制	中国	410523199207019358
陆凯	男	1992-08-12	其他	硕士	机械设计	40	南京农业大学	实验测试	中国	411402199208126458
程准	男	1992-03-08	其他	硕士	机械设计	40	南京农业大学	控制单元研发	中国	321002199203085518