夹茎式番茄钵苗取苗机构设计与试验

发布时间：2021-12-17 07:55

　　为避免取苗机构在夹取钵苗过程中对钵体与根系造成损伤,该研究针对夹茎取苗方式,提出一种基于二阶椭圆齿轮行星轮系以及凸轮摆杆机构的夹茎式番茄钵苗取苗机构。依据二阶椭圆齿轮传动特性与机构工作原理,建立机构运动学理论模型,并对凸轮轮廓曲线进行设计,结合番茄钵苗取苗作业要求及机构特点,基于MATLAB软件开发机构分析软件对机构参数进行优化,并进一步分析优化后取苗轨迹与凸轮各工作段的对应位置关系,建立了夹茎式取苗机构虚拟样机模型,利用ADAMS软件对取苗机构运动过程进行仿真分析,验证机构参数优化结果及零部件结构设计的准确性与合理性。试制取苗机构物理样机开展高速摄影试验,通过对比分析实际工作轨迹与理论分析及仿真轨迹的一致性,验证了取苗机构设计的正确性。搭建自动取苗试验台进行取苗试验。试验结果表明,取苗机构工作性能可靠、稳定,取苗频率为80株/min时,取苗成功率为92%,投苗成功率为94.2%,伤苗率为2.9%。研究结果可为番茄钵苗全自动移栽机自动取苗机构的研发提供参考。 

【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(21)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

番茄钵苗取投苗过程

根据取苗机构设计要求和二阶椭圆齿轮行星系传动特点，提出如图2所示夹茎式取苗机构，主要由二阶椭圆齿轮行星轮系传动部分和夹苗器2部分组成，可以完成取苗、送苗和投苗3个动作。传动部分由中心轴1、3个全等的二阶椭圆齿轮（二阶中心椭圆齿轮2、二阶中间椭圆齿轮5、二阶行星椭圆齿轮7）及行星架3组成；夹苗器部分由凸轮9、摆杆13、夹紧块14、复位弹簧15与17、以及夹苗片20组成。中心轴一端与动力装置连接，另一端与行星架固接，二阶中心椭圆齿轮空套在中心轴上与机架固接，二阶中间椭圆齿轮通过与其平键联接的中间轴与行星架铰链联接，二阶行星椭圆齿轮通过与其平键联接的行星轴与行星架铰链联接，夹苗器通过夹苗器连接件与行星轴固接，凸轮通过凸轮轴与行星架固接，随着行星架绕行星轴旋转，凸轮将旋转运动通过摆杆转变为夹紧块的移动，从而控制安装在夹苗片支架上的夹苗片摆动，使两夹苗片夹紧与张开，实现取苗和投苗作业。工作时，二阶中心椭圆齿轮固定不动，动力由中心轴传递至行星架，行星架绕二阶中心椭圆齿轮逆时针匀速转动，二阶行星椭圆齿轮相对其中心作往复摆动，固接在行星轴的夹苗器同时随二阶行星椭圆齿轮往复摆动，使夹苗片末端形成封闭的取苗轨迹。当夹苗片运动至轨迹最右端靠近钵苗茎秆两侧时，凸轮摆杆机构控制夹苗片闭合，实现倾斜夹苗，并保持夹紧状态；当夹苗片持苗接近投苗点时，通过连接在摆杆与支架上复位弹簧b的作用，使摆杆下落回位，同时安装在两夹苗片间的复位弹簧a使夹苗片打开实现投苗。

二阶椭圆齿轮传动示意图

【参考文献】：
期刊论文
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[10]蔬菜移栽机曲柄摆杆式夹苗机构的设计与试验[J]. 王蒙蒙,宋建农,刘彩玲,王亚丽,孙亚朋.  农业工程学报. 2015(14)

博士论文
[1]蔬菜穴盘苗钵体力学分析与移栽机器人设计研究[D]. 韩绿化.江苏大学 2014

硕士论文
[1]拟合齿轮五杆水稻钵苗移栽机构的研究[D]. 张敏.东北农业大学 2014



本文编号：3539696