蔬菜钵苗旋转式取苗机构的参数优化与试验研究

发布时间：2020-06-05 00:18

【摘要】：蔬菜进行育苗移栽种植相对于传统的播种种植方式具有很多优势，例如可以降低投入的成本、消除作物处在发芽时期虫害的影响、缩短缓苗期提高作物的产量，还便于实现机械化移栽、降低作业的劳动强度，同时保证作业质量，提高劳动的生产率，更有效地完成作业任务。自动蔬菜移栽机一般包括两套核心工作机构：取苗机构和植苗机构。与植苗机构相比，取苗机构的工作性能对整个蔬菜移栽机性能的影响更大，设计要求更高。开展取苗机构的研究不仅能够推进我国蔬菜产业的快速发展，而且是我国农业实现现代化的必然要求。因此开展关于蔬菜自动移栽取苗机构的研究具有重大的理论意义与现实意义。本文的具体研究内容和结果如下： (1)分析自动蔬菜移栽机取苗机构的作业对象，即蔬菜幼苗的特性，总结归纳取苗机构的设计要求。针对目前本课题组设计出的蔬菜钵苗旋转式取苗机构进行改进设计，提出一种新型非匀速传动齿轮机构，使之代替以往设计的取苗机构中所采用的锁止弧机构，实现了传动比大幅度连续变化。在应用此机构的基础上设计出一种新型的蔬菜钵苗旋转式取苗机构，并建立其运动学模型。 (2)在建立运动学模型的基础之上，基于MATLAB7.5平台自主开发了用于该取苗机构取苗轨迹参数优化分析的软件，并利用该软件分析取苗机构各齿轮参数、结构参数对取苗轨迹的影响，最终优化出能够满足蔬菜移栽农艺要求的一组参数。 (3)依据范成法加工圆齿轮的工作原理，详细阐述了取苗机构中各个不完全非圆齿轮的齿廓特征点、齿根过渡点、齿顶过渡点的计算方法，，并基于MATLAB平台开发出用于精确计算其齿廓点的软件。 (4)对现有取苗机构的缺点不足进行分析，完成新型非匀速传动齿轮机构的结构设计，并将其应用于取苗机构的驱动部分，完成蔬菜钵苗旋转式取苗机构的整体结构设计，同时对齿隙消除装置、推苗凸轮进行改进设计。 (5)基于UG7.5三维建模软件对新型非匀速传动齿轮机构进行三维建模，并应用ADAMS动力学仿真软件对机构传动特性进行分析。对蔬菜钵苗旋转式取苗机构整体进行三维建模与虚拟装配，再进行轨迹仿真分析，同时分析取苗爪尖点速度、加速度变化情况以及太阳轮受力情况，最后把分析结果与以往的取苗机构相对比，证明新设计取苗机构的优越性。 (6)根据取苗机构的二维三维图纸制造出机构各个零部件，按照装配图装配成机构物理样机后将其安装在取苗试验台上进行运动学测试和取苗试验，充分验证了蔬菜钵苗旋转式取苗机构的可靠性与设计的正确性，能够满足蔬菜钵苗高速移栽的工作要求。
【图文】：

机械手,钵盘,轮驱,行星轮系

图1.1机械手式取苗机构。取苗驱动装置是有行星轮系组成，取苗执行轮驱动取苗爪以一定的倾斜角度伸入钵盘穴，紧秧苗，从而完成夹取的动作。取苗驱动机构苗凸轮的作用，取苗执行机构保持垂直的姿态，来看，这套取苗机构设计很复杂，但相比同时

旋转式,曲柄,滑道,钵盘

蔬菜钵苗旋转式取苗机构的参数优化与试验，是 CHOI.W.C[9]等人提出的一种曲柄滑道式道、取苗爪组合而成，曲柄是取苗机构的驱动，驱动曲柄作圆周运动时，从动杆在套管杆的的作用下进入钵盘穴将秧苗取出。当取苗爪被进入栽植机构，完成一次取苗作业。取苗成功达到 30~40 株/min，同时滑道很容易磨损，自动移栽的要求。也很高，上个世纪就有很多日本学者完成各种图 1.3 所示为石原幸信[10]等人设计的取苗机
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S223.94

【参考文献】