吊杯移栽机栽植机构的优化设计

发布时间：2020-07-13 02:39

【摘要】：在育苗移栽环节中,传统手工移栽劳动强度大,工作效率低且难以完成大面积作业,移栽作业的机械化是农业发展的必然趋势。近年来,自动、半自动移栽机的研制一直是国内外农业机械研究的重点和难点。移栽机的栽植机构是将钵苗栽植入土壤的直接工作部件,是移栽机的核心部件之一,直接关系到移栽作业的质量。因此,栽植机构的设计对移栽机械的性能和市场竞争力有重要影响。在总结分析现有的各类栽植机构的结构、工作原理、优缺点的基础上,根据移栽作业要求,针对吊杯式钵苗移栽机提出了一种新型栽植机构——曲柄摇杆复合平行四边栽植机构,针对该机构,主要研究内容如下：1.通过建立典型栽植机构的三维模型并进行运动仿真,详细分析了六类典型栽植机构的结构、工作原理和特点,在分析比较它们作业轨迹的基础上,指出了新型栽植机构设计的方向。2.提出了曲柄摇杆复合平行四边栽植机构,分析其结构和工作原理,建立该机构的栽植点运动方程,基于Visual Basic 6.0平台开发了针对该栽植机构的可视化运动学优化分析程序,通过该程序分析了栽植机构的主要尺寸参数对于栽植点运动轨迹的影响。3.探讨了曲柄摇杆复合平行四边栽植机构的尺寸参数对栽植点运动轨迹平缓度的影响,发现该机构中的曲柄摇杆部分的极位角大小在满足机构存在条件的范围内与栽植点运动轨迹的平缓度负相关；建立了栽植点运动轨迹的环扣尺寸与膜上栽植作业之间的关系,确定了破膜效果最好时运动轨迹所应满足的条件。4.根据栽植作业的要求确定了约束条件并建立目标函数,通过线性加权法经由MATLAB进行寻优计算得到了一组较优的机构设计参数,根据该组参数设计了栽植机构,建立了其三维模型,通过计算机仿真验证了其运动规律和轨迹。5.分析了该栽植机构的工作循环过程和吊杯的启闭规律,并据此结合优化参数和建立的三维模型对栽植机构、机构零部件进行了具体的机械结构设计,建立了虚拟样机,进行了虚拟装配、干涉检查、运动仿真。6.根据虚拟样机制造了一台实验样机,通过进行台架实验测定其实际功率、扭矩、栽植点加速度等参数；通过实际田间作业实验,测试其实际移栽作业性能,验证了设计的可行性、可靠性,实验表明该机构完全能够满足实际作业需要。
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S223.9
【图文】：

移载机,主要内容,栽植机,栽植器

移栽机械的主要部件是取苗、栽植两大系统，如图１－１所示。逡逑取苗系统由取苗机构和末端执行器组成，但取苗系统中有的类型并不存在取苗逡逑机构和末端执行器（如重为式、气吸式）；逡逑栽植系统由栽植机构和栽植器沮成，栽植器是指在栽植机构的驱动下做往复运逡逑动，负责将抌苗植入±中、直接与王壤接触的一个或多个部件，它与栽植机构共同逡逑组成了完整的栽植系统。逡逑

原理与上文所介绍的国内取苗器基本相同，此处不赞述，重点介绍其它几种特殊的逡逑取苗器和取苗方式。逡逑美国的Ｔ．Ｎａｎｂｕ等在１９９９年研制了一种纸带输送的取苗机构Ｕ２巧日图１－２所示，逡逑包括纸带剥离机构和传送机构。该移栽机不使用传统苗盘，而是＾文两条纸带将体苗逡逑按一定间距粘结成苗带。剥离机构将纸带不断剥离，传送带１夹持苗巧，使苗巧按逡逑一定株距被送至传送带２，传送带２位于传送带１上方，夹持苗叶最终将体苗输送逡逑至落苗机构。这种取苗机构结构和原理简单，且能很好保持株距，一次完成取苗落逡逑苗的作业，生产效率高。但要采用特制的纸带苗盘，纸带需要具备合适的初性和强逡逑度，才能保证连续剥离过程中不发生纸带断裂或者剥不开等情况。逡逑妹属逡逑：个巧激巧；邋淹巧逦沐巧逡逑图１－２纸带取苗器逡逑美国的Ｅ．Ｊ．Ｓｉｍｏｎ等在１９９３年提出了侧顶杆式取苗机构ＩＩＳ惭设计，如图１－３所逡逑示。通过端部面积较大的顶杆从侧面推动一侧的苗巧

苗盘,顶杆,纸带,传送带

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