非圆-傅立叶齿轮行星轮系取苗机构的机理分析及参数优化

发布时间：2017-09-06 02:38

  本文关键词：非圆-傅立叶齿轮行星轮系取苗机构的机理分析及参数优化

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【摘要】：蔬菜移栽种植能有效利用土地资源,具有充分利用光热资源的优势,并能使作物增产。尤其是利用穴盘进行钵苗移栽,更是便于进行移栽前的苗期管理,培育壮苗,综合效益非常明显。在农村产业结构的调整和农业机械化的不断推进下,机械移栽取代人工移栽成为必然。本文在分析国内外研究现状基础上,提出一种新型的取苗机构,编程开发的优化分析软件,通过交互式界面,对取苗机构各个关键分部件进行优化设计。本文采用理论计算、三维建模、虚拟试验仿真进行验证新型取苗机构设计的合理性,为旋转式非圆齿轮行星轮系取苗机构的进一步研究提供借鉴意义。研究基本内容和结果概括如下:1)分析钵苗蔬菜机械移栽的技术特点和农艺要求,结合国内外现有取苗机构的研究现状,提出一种由多个非圆齿轮组成的行星轮系旋转式取苗机构。根据其工作环境和设计要求,进行各关键分部件的方案设计,进而确定其整体机构形式为非圆齿轮行星系取苗机构。2)研究一种新型非圆齿轮节曲线构造法,反求非圆齿轮传动的中心距。分析其实现的可行性和优势,确定非圆-傅立叶齿轮行星系取苗机构的基本结构形式,进而对其工作原理进行分析,建立机构运动学模型;3)基于建立的运动学数学模型,采用MATLAB软件,自主开发出新型取苗机构的界面友好、人机交互的优化软件。利用该软件对取苗机构核心部件进行理论计算和仿真分析,输出目标参数。通过该软件分析各设计变量对取苗机构工作性能的影响,如取苗工作轨迹等,进而完成主要机构尺寸和相对安装位置的参数优化;4)对取苗机构移栽臂(执行部件)进行改进了设计。分析现有蔬菜钵苗移栽臂存在的不足,提出一种“快速夹苗、快速推苗”的新型移栽臂。利用ADAMS软件的仿真包络功能,进行移栽臂凸轮机构的设计,完成新型夹苗片的设计及整体移栽臂的结构设计。5)基于CREO 3.0平台完成取苗机构整体的三维建模及虚拟装配,运用ADAMS软件对其进行虚拟样机仿真分析。通过对比ADAMS仿真分析和MATLAB理论计算所得到的各运动学结果,如夹苗片尖点工作轨迹等重要曲线,验证新型取苗机构理论模型和虚拟样机模型的正确性。
【关键词】：蔬菜钵苗 取苗机构 非圆齿轮 傅立叶齿轮 参数优化 动态仿真
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S223.9;TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 机械移栽的概述10-11
• 1.2 取苗机构研究国内外现状11-15
• 1.2.1 国外研究现状11-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 本文的研究目标15-16
• 1.4 本文研究工作及内容安排16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 第二章 非圆-傅立叶齿轮行星系取苗机构运动学分析18-28
• 2.1 取苗机构设计要求18-19
• 2.1.1 特殊的工作轨迹18-19
• 2.1.2 取苗机构的优化约束条件19
• 2.2 取苗机构结构形式及工作原理19-20
• 2.3 取苗机构理论模型20-27
• 2.3.1 非圆齿轮节曲线构建方法20-23
• 2.3.2 取苗机构位移模型23-26
• 2.3.3 取苗机构速度模型26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 非圆-傅立叶齿轮行星轮系取苗机构的参数优化28-42
• 3.1 优化分析软件28-33
• 3.1.1 背景及意义28
• 3.1.2 优化分析软件的整体结构28-30
• 3.1.3 优化分析软件的主要功能30-33
• 3.2 各个参数对取苗机构轨迹的影响33-39
• 3.2.1 分段式太阳轮结构参数对取苗轨迹的影响34-36
• 3.2.2 傅立叶节曲线结构参数的影响36-37
• 3.2.3 偏置量对取苗轨迹的影响37-38
• 3.2.4 取苗机构安装位置对取苗轨迹的影响38-39
• 3.3 交互式软件的优化结果39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 快速夹苗快速推苗移栽臂夹苗片和凸轮的设计42-52
• 4.1 快速夹苗快速推苗工作原理42
• 4.2 设计要求42-43
• 4.3 移栽臂理论数学模型43-46
• 4.4 推苗凸轮的动态仿真包络设计46-51
• 4.4.1 传统设计方法概述46-47
• 4.4.2 仿真包络动态设计凸轮47-49
• 4.4.3 新方法设计的凸轮性能分析49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 非圆-傅立叶齿轮行星轮系取苗机构结构设计52-64
• 5.1 非圆齿轮几何参数及齿廓生成52-57
• 5.1.1 啮合包络运动方程53-55
• 5.1.2 内点法提取齿廓数据点55-57
• 5.1.3 啮合位置7齿廓批量生成与啮合运动模拟57
• 5.2 取苗机构结构设计57-63
• 5.2.1 传动部件的完善设计58-60
• 5.2.2 移栽臂结构设计60-62
• 5.2.3 取苗机构整体结构设计62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 非圆-傅立叶齿轮行星轮系取苗机构虚拟样机试验64-73
• 6.1 取苗机构三维模型造型及其装配64-67
• 6.1.1 PTC CREO Parametric简介64
• 6.1.2 取苗机构三维模型造型64-66
• 6.1.3 取苗机构虚拟装配66-67
• 6.2 取苗机构虚拟样机试验及分析67-72
• 6.2.1 ADAMS简介及特点67
• 6.2.2 取苗机构虚拟样机试验67-70
• 6.2.3 取苗机构虚拟样机分析70-72
• 6.3 本章小结72-73
• 第七章 总结与展望73-75
• 7.1 总结73
• 7.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 攻读学位期间获得的科研成果80

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本文编号：801715