组合式非圆齿轮行星轮系取苗机构的参数化设计与试验

发布时间：2020-04-19 06:32

【摘要】：目前全球一半以上的蔬菜生产和消费都发生在中国,蔬菜已经成为我国除粮食作物以外种植面积最广的农作物,蔬菜不仅能够为人类生活提供必须的维生素和其它矿物质元素,而且也是农民增加收入的重要渠道。规模化的育苗与移栽能够有效地提高菜苗的成活率、降低生产成本、提高经济效益。因此,研究全自动蔬菜钵苗移栽机械的关键技术问题对促进我国蔬菜产业发展、提高农业机械化水平具有重要的意义。本文针对目前国内外自动化蔬菜钵苗移栽机构工作效率低、成本高、结构复杂等缺点,以及本研究所研制的组合式非圆齿轮行星轮系取苗机构高转速下取苗成功率不高、推苗效果不好、钵苗钵体与取苗爪存在干涉等问题,提出基于组合式不完全变性偏心圆-非圆齿轮传动的回转式取苗机构,开展取苗机构的运动学分析、参数优化、三维参数化设计、虚拟仿真和取苗试验研究。本文的主要研究内容和结果如下:1)为有效解决本课题组所研制的取苗机构存在的问题,将该机构中的不完全偏心圆进行变性处理,提出一种新型组合式非圆齿轮行星轮系取苗机构,对新机构进行运动学分析并建立其运动学模型。2)根据取苗机构的运动学模型,应用VB6.0软件编写取苗机构辅助分析与优化软件,通过该软件分析变性系数m_(11)对取苗轨迹的影响。以人机交互的方式,通过调整设计变量来实现设计目标,最终得到满足取苗工作要求的一组较优参数。3)基于C++对NX10.0进行二次开发,建立组合式非圆齿轮行星轮系取苗机构三维参数化设计系统;应用该系统能够实现修改设计参数后,能实时生成与设计参数相对应的新取苗机构的三维模型。将机构三维模型导入ADAMS软件中进行虚拟仿真试验,并将取苗机构的虚拟仿真轨迹与理论分析轨迹进行对比,验证机构设计的可靠性和正确性。4)利用已建立的三维参数化设计系统导出取苗机构零部件二维图,进行物理样机加工,装配完成后进行运动学试验,并以西兰花幼苗为试验用苗进行了取苗试验。将试验得到的真实轨迹与理论分析轨迹进行对比并进行取苗爪姿态分析;在取苗机构不同转速下进行取苗试验,得到其相应的取苗和推苗成功率,分析其取苗效果。本文设计的新机构在转速为50r/min时,取苗成功率达到了96.3%,比原机构更高,推苗成功率也同时得以提高,工作性能更好。
【图文】：

图 1.1 我国蔬菜种植面积走势图超过粮食，成为了我国第一大经济作物[2]。2013产量达 7 亿吨，中国成为世界第一大蔬菜生产继续保持稳定增长的态势[4]。虽然我国的蔬菜产第一，给农民增收、社会稳定做出了重大的贡、科技等方面制约，我国的蔬菜产业在生产方种少等劣势[5]。方式，较于直播的种植方式，育苗移栽能够使对幼苗的伤害，保证幼苗成活率，从而让蔬菜的产量和效益优势[6]。目前我国蔬菜种植方式式效率低、工作强度大而且作业质量不能够保

图 1.2 推杆式取苗机构图 1.3 所示为在早期 HIDEO 等人[28]研机械手式自动移栽机构，该机构主要分为部件：取苗装置、栽植装置以及纵向送苗该机构在进行移栽工作时，通过连杆的配苗爪尖点呈现一定的运动轨迹，并以一定入到穴盘中，再由推苗凸轮来控制取苗爪与开启，从而实现了将钵苗从钵盘中抓出植苗机构上方张开取苗爪，钵苗受重力自到栽植装置中。虽然该机构具有良好的移，而且在移栽作业中对钵苗根系伤害较是其整体工序繁杂、结构复杂，不适合应图 1.3 机械手式取苗机构
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S223.9

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本文编号：2633037