基于2R开链杆组解域综合的行星轮系移栽机构设计方法与试验研究

发布时间：2020-08-04 15:23

【摘要】：移栽生产具有巨大的经济价值,移栽机构是现代农业机构研究的难点和热点。行星轮系移栽机构旋转性能好,利于高速移栽作业,但现有的行星轮系移栽机构构型较少、运动灵活性不足,也缺乏实现精确位姿要求的行星轮系机构设计方法。综合分析比较现有的机构位姿设计方法,发现杆机构传动形式简单、设计灵活,学者对杆机构构型及运动综合研究成果丰富,但杆机构实现复杂运动的机构设计难度大,且只适合于低转速的工作条件,工作效率难以提高。行星轮系机构是一种能高效运动的机构构型,但行星轮系机构的位姿设计方法尚存不足。为精确实现移栽机构输出构件的给定位姿,论文拟将杆机构实现精确位姿设计的解析理论与行星轮系设计相结合,以2R开链杆组的解域综合为基础,进行实现精确位姿要求的行星轮系机构设计,并研发一种能够在移栽作业过程中实现精确位姿条件的行星轮系移栽机构。论文主要研究内容如下:1)分析了根据连杆机构现代解析理论建立布尔梅斯特曲线方程,并通过角度映射关系将布尔梅斯特曲线有序表示的方法。提出了一种通过构建机构范围解域,再进行杆件位置尺寸约束及机构运动缺陷判别,最终构建形成2R杆机构可行解域的方法。2)提出了一种非圆齿轮行星轮系移栽机构,并通过对其机构组成及工作原理的分析,建立了其运动学模型。3)针对油菜毯状苗移栽需求,对移栽机构进行了轨迹规划,并提出了其运动学目标。基于MATLAB软件编写了行星轮系移栽机构综合设计软件,利用软件进行机构的优化设计,得到了能够满足工作目标的机构参数,并实现了设计结果的可视化输出。4)对移栽机构进行了结构设计,完成了机构三维模型的建立,并对机构进行了虚拟仿真试验,试制机构样机并搭建了移栽试验台,以进行油菜毯状苗移栽试验。通过高速摄影技术对移栽机构的实际运动进行图像采集,并通过高速摄影分析软件对机构的实际运动轨迹与理论设计轨迹进行了对比分析。利用软件测量得到移栽机构经过有限分离四位置点时移栽臂的姿态角分别为167.99°、157.20°、147.63°及102.95°,与理论设定方位角之间的误差角度分别为2.01°、2.80°、2.37°及2.05°,试验结果在机构试验所允许的误差范围之内,验证了基于2R开链杆组解域综合的行星轮系移栽机构设计方法的正确性。最后,通过油菜毯状苗移栽试验,测试了移栽机构的实际移栽效果。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S223.9
【图文】：

需要对行星轮系移栽机构中行星架及移栽臂星轮系移栽机构以 2R 杆机构为基础设计得到，对应至工作位置及尺寸进行约束，且该过程最好在对范围解域，以提高机构解域的构建效率。杆机构进行杆件位置尺寸约束及运动缺陷判别，剔除机构，最终仅保留满足设计要求的无缺陷机构，这些无缺。在构建形成的机构可行解域内任选一个 2R 杆机构均符合机构实际工作状况。模型的设计实例分析了布氏曲线的建立过程及其有序表示方法，并提出将通过给出设计实例来具体说明如何利用布尔梅斯特曲件位置尺寸约束及机构运动缺陷判别来构建得到机构可姿 2R 杆机构解域求解数学模型的整个建立过程。

2R和摆杆的绝对转角数据作为拟合型值点的横纵坐标。( 0,1,...,6)i = 确定，其中 ( 0,1,2)iq i = 定义取苗段转角曲， ( 4,5,6)iq i = 定义回程段转角曲线。在所给定的 7 个，4q 为机构植苗时的型值点。周期内首末型值点（即标相等。利用上述 7 个型值点拟合得到单周期的转角

2Rlaster’s MAS 高速摄影分析软件，导入图像后的软件界面如图 5.1建红色标记点，利用软件将每一帧图像上的标记点连接起来，形如图 5.19(a)所示为在 Blaster’s MAS 软件中描绘得到的移栽机构图 5.19(b)所示为在 Adams 软件中仿真得到的移栽机构秧针尖点进行对比，发现移栽机构的实际运动轨迹与虚拟仿真轨迹基本一油菜毯状苗移栽的轨迹要求。

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘永平;吴序堂;李鹤岐;;常见的凸封闭节曲线非圆齿轮副设计[J];农业机械学报;2007年06期

2 赵匀;高林弟;陈建能;张国凤;;变形偏心非圆齿轮行星系分插机构设计和参数优化[J];农业机械学报;2011年12期

3 唐德威,张光辉,唐德威,于红英,徐晓俊,李华敏,唐德栋;齿顶曲线误差对非圆齿轮副重合度的影响[J];林业机械与木工设备;2001年04期

4 李革;李辉;杨爱茜;方明辉;;傅立叶节曲线非圆齿轮系分插机构运动学分析[J];农业工程学报;2011年08期

5 李革;李辉;方明辉;牛石从;;旋转式分插机构非圆齿轮参数反求法求解[J];农业机械学报;2011年08期

6 贺敬良;李建刚;王准;吴序堂;;非圆齿轮的成形砂轮展成磨削原理[J];农业机械学报;2007年10期

7 和丽;许纪倩;周娜;赵亮;颜华;;非圆齿轮行星轮系分插机构运动分析[J];农业机械学报;2007年12期

8 李建刚;吴序堂;李泽湘;;基于插齿数值计算模型的非圆齿轮根切分析[J];农业机械学报;2007年06期

9 陶冶;袁永超;;插秧机非圆齿轮行星系分插机构的虚拟制造与仿真[J];现代农业装备;2012年06期

10 雷昌毅;陈建能;李鹏鹏;王英;;非圆齿轮—曲柄滑块压捆机构反求设计[J];农业工程学报;2012年13期

相关会议论文 前3条

1 张建峰;周娜;张义民;;非圆齿轮的精确建模与非线性分析[A];科学发展与社会责任（A卷）——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年

2 杨东瑞;张志君;张衡益;刘育;;喹啉端基的开链冠醚合成及其对金属离子的化学传感行为[A];大环化学和超分子化学的新发展——当前学科交叉的一个重要桥梁——中国化学会全国第十五届大环化学暨第七届超分子化学学术讨论会论文摘要集[C];2010年

3 俞高红;钱孟波;赵匀;武传宇;;偏心齿轮-非圆齿轮行星系分插机构的机理与运动分析[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（下册）[C];2008年

相关博士学位论文 前5条

1 王亚洲;非圆齿轮数控滚切加工误差分析研究[D];兰州理工大学;2013年

2 徐高欢;混合高阶傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵的建模、优化及试验研究[D];浙江理工大学;2018年

3 田芳勇;非圆齿轮数控滚切加工理论与自动编程系统研究[D];兰州理工大学;2012年

4 赵雄;二阶非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机取苗机构优化设计与试验研究[D];浙江理工大学;2014年

5 冯志友;基于单开链单元的并联机器人机构学理论研究[D];天津大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 崔海洋;基于2R开链杆组解域综合的行星轮系移栽机构设计方法与试验研究[D];浙江理工大学;2018年

2 易卫明;组合式非圆齿轮行星轮系取苗机构的动力学分析与试验[D];浙江理工大学;2018年

3 杜旭坤;不同非圆齿轮旋转式分插机构的动力学分析[D];浙江理工大学;2018年

4 刘浩;非圆齿轮制造误差分析及补偿方法研究[D];兰州理工大学;2013年

5 张白鸽;非圆齿轮传动及其在筛分机构上的应用[D];内蒙古工业大学;2015年

6 单艳珍;单个非圆齿轮测量的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 吕程;回转式全自动玉米钵苗移栽机构优化设计[D];东北农业大学;2015年

8 高雯雯;基于全齿测量的非圆齿轮误差分析[D];哈尔滨工业大学;2016年

9 叶永松;基于多函数分传动比假设的旋转式分插机构求解[D];浙江理工大学;2016年

10 章慧成;蜗线型非圆齿轮参数化设计与虚拟加工技术研究[D];兰州理工大学;2016年

本文编号：2780732