旋转式水稻钵苗移栽机构动力学分析与试验
发布时间：2021-02-15 19:57
针对一种创新设计的椭圆齿轮-不完全非圆齿轮行星系旋转式水稻钵苗移栽机构,运用动态静力学分析方法和动力学方程组序列求解法,建立机构的动力学模型,利用基于VB软件的动力学分析软件,计算得到机构各运动构件受力及运动副约束反力的变化曲线。搭建机构动力学试验台,开展机构空载动力学试验,测试得到机构在130、160、190 r/min 3种不同工作转速下的动力学特性,通过分析得出:移栽臂工作产生的振动是支座X向振动的主要因素,是支座Y向振动的非主要因素。同时验证了机构动力学模型的正确性,为机构的动力学性能优化提供了可靠模型和试验基础。
【文章来源】：农业机械学报. 2016,47(05)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
椭圆齿轮-不完全非圆齿轮行星系水稻钵苗移栽机构简图
可使秧针按照移栽要求的轨迹和姿态(取秧角和推秧角)运动，其中一个移栽臂工作过程与行星架转角之间的关系如图2所示。图2移栽机构工作循环图Fig．2Workingcyclediagramoftransplantingmechanism移栽机构正常运转的一个工作周期包括:取秧过程、运秧过程、推秧过程和空运行过程。在运秧过程中，移栽臂始终夹紧秧苗，各内部构件虽无相对运动但相互作用力较大，弹簧处于最大压缩状态，凸轮与拨叉紧密接触，由于接触力(忽略摩擦力)的作用线通过凸轮的旋转中心，故凸轮受到拨叉的力矩为零;驱动部分，凸锁止弧与凹锁止弧处于锁止状态，此时中间椭圆齿轮、行星椭圆齿轮以及移栽臂相对行星架均无相对转动。在推秧和取秧过程中，凸轮相对拨叉转动，使拨叉发生摆动，拨叉摆动后带动推秧杆滑动，实现推秧和取秧动作，故需将凸轮、拨叉和推秧杆与移栽臂分离出来作受力分析。另外，在推秧过程中，太阳轮与中间轮通过瞬心线附加板传动，在对太阳轮和中间轮进行分析时，需对瞬心线附加板传动阶段进行单独分析。在空运行过程中，凸轮与拨叉不接触，凸轮不受力，拨叉不发生摆动，应将拨叉、推杆与栽植臂壳体作为整体附加到行星轮上研究。2移栽机构动力学建模2.1动力学分析的目的与思路椭圆齿轮-不完全非圆齿轮行星系移栽机构动力学分析的目的是求出机构在一个工作周期内各运动构件受力、运动副约束反力和驱动力。为了简化问题，将移栽机构机械系统视为具有理想、稳定约束的刚体系统，重点研究各运动构件间运动副约束反力在一个完整工作周期内的变化规律。本文动力学分析的基本思路是:首先对移栽机构4个运动过程中的各个运动构件受力状态进行分析;然后运用动态静力学方法建立解析形式的刚体动力学微分方程，并按照动力学方程序列求解法确定?
?孤钟氩Σ嫖尴嗷プ饔昧?取秧过程凸轮控制拨叉摆动，拨叉带动推秧杆滑动(与推秧过程方向相反，故滑道阻力方向应反向)，需求解拨叉对凸轮的作用力矩;运秧过程凸轮与拨叉虽无相对运动但始终保持接触，需求解拨叉对凸轮的作用力，由于作用线经过凸轮转动中心故作用力矩为零。限于篇幅，移栽臂动力学建模过程将另外撰文研究。2.3驱动部分动力学分析与建模2.3.1以行星轮为研究对象设行星轮与中间轮在啮合点J处受力为FJx、FJy，与行星架的作用力为FO1x、FO1y。行星轮在非空运行过程受力分析如图3。图3行星轮受力分析图Fig．3Forceanalysisofplanetarygear由图3有∑Fx=FO1x+FJx+(FZ－FHT－FKT－FBx')cosα1+FBy'(cos－π2－α)1－(m3－mB－mT)［x··O1－φ··1x(y1C－yO1)－(φ·1x+φ·H)2(x1C－xO1)］=0(1)∑Fy=FO1y+FJy－(m3－mB－mT)g+sinα1(Fz－FHT－FKT－FBx')(+sin－π2－α)1·FBy'－(m3－mB－mT)［y··O1+(x1C－xO1)·φ··1x－(φ·1x+φ·H)2(y1C－yO1)］=0(2)∑MO1=MJ－(m3－mB－mT)g(x1C－xO1)+FBx'y'B－FBy'x'B+(FZ－FHT－FKT)y'TC－JCO1φ··1x－(m3－mB－mT)［y··O1(x1C－xO1)－x··O1(y1C－yO1)］=0(3)第5期叶秉良等:旋转式水稻钵苗移栽机构动力学分析与试验55
【参考文献】：
期刊论文
[1]移栽机械发展现状与展望[J]. 于晓旭,赵匀,陈宝成,周脉乐,张昊,张智超. 农业机械学报. 2014(08)
[2]蔬菜钵苗旋转式取苗机构动力学分析与试验[J]. 叶秉良,李丽,俞高红,刘安,赵匀. 农业机械学报. 2014(06)
[3]旋转式水稻钵苗移栽机构的机理分析与参数优化[J]. 俞高红,黄小艳,叶秉良,胡海军,俞腾飞. 农业工程学报. 2013(03)
[4]水稻钵苗移栽机变性卵形齿轮分秧机构的运动机理分析[J]. 徐洪广,赵匀,张允慧,赵雄. 农业工程学报. 2012(11)
[5]水稻钵苗“D形”静轨迹移栽机构逆向设计与分析[J]. 赵雄,陈建能,王英,赵匀,李传龙. 农业工程学报. 2012(08)
[6]基于动力学序列求解法的椭圆齿轮动力学分析[J]. 张国凤,赵匀,陈建能. 浙江理工大学学报. 2005(02)
[7]机械化移栽方式对水稻产量及主要性状的影响[J]. 高连兴,赵秀荣. 农业工程学报. 2002(03)
博士论文
[1]面向空间轨迹和姿态要求的宽窄行分插机构研究[D]. 孙良.浙江理工大学 2014
硕士论文
[1]非圆齿轮行星系水稻钵苗移栽机构的参数优化与设计[D]. 王林伟.浙江理工大学 2014
本文编号：3035449
【文章来源】：农业机械学报. 2016,47(05)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
椭圆齿轮-不完全非圆齿轮行星系水稻钵苗移栽机构简图
可使秧针按照移栽要求的轨迹和姿态(取秧角和推秧角)运动，其中一个移栽臂工作过程与行星架转角之间的关系如图2所示。图2移栽机构工作循环图Fig．2Workingcyclediagramoftransplantingmechanism移栽机构正常运转的一个工作周期包括:取秧过程、运秧过程、推秧过程和空运行过程。在运秧过程中，移栽臂始终夹紧秧苗，各内部构件虽无相对运动但相互作用力较大，弹簧处于最大压缩状态，凸轮与拨叉紧密接触，由于接触力(忽略摩擦力)的作用线通过凸轮的旋转中心，故凸轮受到拨叉的力矩为零;驱动部分，凸锁止弧与凹锁止弧处于锁止状态，此时中间椭圆齿轮、行星椭圆齿轮以及移栽臂相对行星架均无相对转动。在推秧和取秧过程中，凸轮相对拨叉转动，使拨叉发生摆动，拨叉摆动后带动推秧杆滑动，实现推秧和取秧动作，故需将凸轮、拨叉和推秧杆与移栽臂分离出来作受力分析。另外，在推秧过程中，太阳轮与中间轮通过瞬心线附加板传动，在对太阳轮和中间轮进行分析时，需对瞬心线附加板传动阶段进行单独分析。在空运行过程中，凸轮与拨叉不接触，凸轮不受力，拨叉不发生摆动，应将拨叉、推杆与栽植臂壳体作为整体附加到行星轮上研究。2移栽机构动力学建模2.1动力学分析的目的与思路椭圆齿轮-不完全非圆齿轮行星系移栽机构动力学分析的目的是求出机构在一个工作周期内各运动构件受力、运动副约束反力和驱动力。为了简化问题，将移栽机构机械系统视为具有理想、稳定约束的刚体系统，重点研究各运动构件间运动副约束反力在一个完整工作周期内的变化规律。本文动力学分析的基本思路是:首先对移栽机构4个运动过程中的各个运动构件受力状态进行分析;然后运用动态静力学方法建立解析形式的刚体动力学微分方程，并按照动力学方程序列求解法确定?
?孤钟氩Σ嫖尴嗷プ饔昧?取秧过程凸轮控制拨叉摆动，拨叉带动推秧杆滑动(与推秧过程方向相反，故滑道阻力方向应反向)，需求解拨叉对凸轮的作用力矩;运秧过程凸轮与拨叉虽无相对运动但始终保持接触，需求解拨叉对凸轮的作用力，由于作用线经过凸轮转动中心故作用力矩为零。限于篇幅，移栽臂动力学建模过程将另外撰文研究。2.3驱动部分动力学分析与建模2.3.1以行星轮为研究对象设行星轮与中间轮在啮合点J处受力为FJx、FJy，与行星架的作用力为FO1x、FO1y。行星轮在非空运行过程受力分析如图3。图3行星轮受力分析图Fig．3Forceanalysisofplanetarygear由图3有∑Fx=FO1x+FJx+(FZ－FHT－FKT－FBx')cosα1+FBy'(cos－π2－α)1－(m3－mB－mT)［x··O1－φ··1x(y1C－yO1)－(φ·1x+φ·H)2(x1C－xO1)］=0(1)∑Fy=FO1y+FJy－(m3－mB－mT)g+sinα1(Fz－FHT－FKT－FBx')(+sin－π2－α)1·FBy'－(m3－mB－mT)［y··O1+(x1C－xO1)·φ··1x－(φ·1x+φ·H)2(y1C－yO1)］=0(2)∑MO1=MJ－(m3－mB－mT)g(x1C－xO1)+FBx'y'B－FBy'x'B+(FZ－FHT－FKT)y'TC－JCO1φ··1x－(m3－mB－mT)［y··O1(x1C－xO1)－x··O1(y1C－yO1)］=0(3)第5期叶秉良等:旋转式水稻钵苗移栽机构动力学分析与试验55
【参考文献】：
期刊论文
[1]移栽机械发展现状与展望[J]. 于晓旭,赵匀,陈宝成,周脉乐,张昊,张智超. 农业机械学报. 2014(08)
[2]蔬菜钵苗旋转式取苗机构动力学分析与试验[J]. 叶秉良,李丽,俞高红,刘安,赵匀. 农业机械学报. 2014(06)
[3]旋转式水稻钵苗移栽机构的机理分析与参数优化[J]. 俞高红,黄小艳,叶秉良,胡海军,俞腾飞. 农业工程学报. 2013(03)
[4]水稻钵苗移栽机变性卵形齿轮分秧机构的运动机理分析[J]. 徐洪广,赵匀,张允慧,赵雄. 农业工程学报. 2012(11)
[5]水稻钵苗“D形”静轨迹移栽机构逆向设计与分析[J]. 赵雄,陈建能,王英,赵匀,李传龙. 农业工程学报. 2012(08)
[6]基于动力学序列求解法的椭圆齿轮动力学分析[J]. 张国凤,赵匀,陈建能. 浙江理工大学学报. 2005(02)
[7]机械化移栽方式对水稻产量及主要性状的影响[J]. 高连兴,赵秀荣. 农业工程学报. 2002(03)
博士论文
[1]面向空间轨迹和姿态要求的宽窄行分插机构研究[D]. 孙良.浙江理工大学 2014
硕士论文
[1]非圆齿轮行星系水稻钵苗移栽机构的参数优化与设计[D]. 王林伟.浙江理工大学 2014
本文编号：3035449
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