旱地栽植机八连杆栽植机构优化设计与试验
发布时间：2022-01-14 05:31
旱地移栽机为了满足栽植株距的要求,常需要在保证速比不变的同时调节栽植频率和机具前进速度,否则栽植轨迹将发生改变,从而影响栽植质量,为此,提出一种八连杆栽植机构。在分析八连杆栽植机构工作原理的基础上,建立了八连杆栽植机构的运动学模型,分析了关键连杆长度对吊杯挂接点Ky向位移、轨迹、速度、加速度的影响规律,以及对极位夹角、摇杆摆角的影响规律;建立Matlab GUI仿真优化界面,采用逐次逼近的方法,得到一组满足设计目标的杆件长度:l1为39 mm,l2为42 mm,l3为152.04 mm,l4为153.6 mm,l5为40 mm,l6为30 mm,l7为100mm,l8为154 mm。采用人工制作的辣椒苗模型,以总合格率、优良率为评价指标,对优化得到的栽植机构进行栽植性能测试试验,结果表明,在2种前进速度和2种栽植频率下,栽植优良率达94%,总合格率达96%,且株距变异系数在3.25%左右,所设计的八连杆栽植机构具...
【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
八连杆栽植机构简图Fig．1Sketchofeight-linkageplantingmechanism
魇疲?捎弥鸫伪平?姆绞接呕??得出一组具有急栽特性与传力特性最优的八连杆机构连杆长度。通过田间试验验证在不同前进速度下的钵苗直立度等栽植性能。1结构与工作原理八连杆栽植机构主要由4部分组成(图1所示):由曲柄AB、连杆BC、机架AD、摇杆CD组成的曲柄摇杆机构;由连杆EF、平行杆HF、平行杆FJ、放大杆GI、放大杆IK组成的平行四边形机构;由滑块、可摆动滑道、扭力弹簧组成的回复机构;由凸轮、凸轮摆杆、销轴、拉丝、吊杯组成的开合机构，图2所示。穴盘苗栽植过程为:电动机驱动曲柄摇杆机构运动，经过连杆EF将动力传输给滑块，滑块在可摆动滑道内运动，经平行四边形机构使得吊杯具有和滑块相似放大的轨迹;吊杯在土壤上方运动过程中，由扭力弹簧和连杆EF的作用保证吊杯在未入土之前有一个竖直姿态;在进入土壤的过程中，吊杯保持闭合状态，运动到最低点时，吊杯迅速打开，穴盘苗栽入土壤中。在土壤的反作用力作用下，可摆动滑道逆时针旋转一定角度，使得吊杯的水平分速度为零，穴盘苗的直立度得以保证;在吊杯离开土壤的过图1八连杆栽植机构简图Fig．1Sketchofeight-linkageplantingmechanism1．曲柄AB2．连杆BC3．摇杆CD4．机架AD5．摇杆CE6．连杆EF7．平行杆HF8．平行杆FJ9．放大杆GI10．放大杆IK11．吊杯12．滑块13．可摆动滑道14．扭力弹簧图2开合机构简图Fig．2Sketchofopeningandclosingmechanism1．凸轮2．凸轮摆杆3．销轴4．拉丝5．吊杯程中，吊杯保持张开状态，在离地面15cm高度时，吊杯闭合，如此循环作业;如图2所示，装于曲?
图3曲柄摇杆机构简图Fig．3Sketchofcrankrockermechanism1．曲柄AB2．连杆BC3．摇杆CD4．机架AD5．摇杆CE式中l1———曲柄AB长度l2———连杆BC长度l3———摇杆DC长度l4———机架AD长度θ1———曲柄AB的角位移θ2———连杆BC的角位移θ3———摇杆CD的角位移β———机架AD固定角应用欧拉公式eiθ=cosθ+isinθ将式(1)的实部和虚部分离得l1cosθ1+l2cosθ2=l3cosθ3+l4cos(180°+β)l1sinθ1+l2sinθ2=l3sinθ3+l4sin(180°+β){(2)将式(2)中θ2消除，可得l22－l21－l23－l24+2l1l4cos(θ1－(180°+β))=sinθ3(2l3l4sin(180°+β)－2l1l3sinθ1)+cosθ3(2l3l4cos(180°+β)－2l1l3cosθ1)(3)令A=2l3l4cos(180°+β)－2l1l3cosθ1B=2l3l4sin(180°+β)－2l1l3sinθ1C=－l22+l21+l23+l24－2l1l4cos(θ1－(180°+β)){(4)则可将式(3)写成Acosθ3+Bsinθ3+C=0(5)即可求得θ3=2arctan－B+A2+B2槡－C2A－C(6)A点初始坐标为(0，0)，A点的位移方程为xA=－vtyA=0{(7)式中t———拖拉机前行时间v———拖拉机前进速度机架AD固定角β是摇杆摆角的一半，β=max(θ3
【参考文献】：
期刊论文
[1]夹钵式水稻钵苗移栽机构设计与试验[J]. 俞高红,金也,常数数,叶秉良,顾锦波,赵雄. 农业机械学报. 2019(07)
[2]行星轮系滑道式钵苗栽植机构设计与参数优化[J]. 姬江涛,杨林辉,金鑫,高颂,庞靖,王景林. 农业工程学报. 2018(18)
[3]全自动移栽机械关键部件研究现状及发展趋势[J]. 夏广宝,韩长杰,郭辉,张静,葛鹏,徐阳. 农机化研究. 2019(02)
[4]番茄链式纸钵苗移栽机栽植机构参数优化试验[J]. 韩霞,陈海涛. 东北农业大学学报. 2018(04)
[5]错列链夹式移栽机栽植机构的设计与仿真[J]. 王义鹏,王卫兵,张恒,郭新峰. 机械设计与制造. 2018(04)
[6]蔬菜机械化生产对秧苗栽植质量的影响研究[J]. 高芳,李洪昌. 农机化研究. 2018(12)
[7]吊杯式移栽机构中番茄穴盘苗运动分析优化与试验[J]. 刘洋,毛罕平,王涛,李斌,李亚雄. 农业机械学报. 2018(05)
[8]蔬菜移栽装备研究现状和钵苗移栽装备展望[J]. 吕志军,单伊尹,王杰,赵匀. 中国农机化学报. 2017(11)
[9]油菜纸钵苗移栽机气动取苗机构设计与轨迹分析[J]. 廖庆喜,张照,胡乔磊,许博. 农业机械学报. 2017(11)
[10]移栽机曲柄滑槽式栽植机构设计与试验[J]. 金鑫,杜新武,杨传华,姬江涛,王世光,颜华. 农业机械学报. 2016(05)
本文编号：3587905
【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
八连杆栽植机构简图Fig．1Sketchofeight-linkageplantingmechanism
魇疲?捎弥鸫伪平?姆绞接呕??得出一组具有急栽特性与传力特性最优的八连杆机构连杆长度。通过田间试验验证在不同前进速度下的钵苗直立度等栽植性能。1结构与工作原理八连杆栽植机构主要由4部分组成(图1所示):由曲柄AB、连杆BC、机架AD、摇杆CD组成的曲柄摇杆机构;由连杆EF、平行杆HF、平行杆FJ、放大杆GI、放大杆IK组成的平行四边形机构;由滑块、可摆动滑道、扭力弹簧组成的回复机构;由凸轮、凸轮摆杆、销轴、拉丝、吊杯组成的开合机构，图2所示。穴盘苗栽植过程为:电动机驱动曲柄摇杆机构运动，经过连杆EF将动力传输给滑块，滑块在可摆动滑道内运动，经平行四边形机构使得吊杯具有和滑块相似放大的轨迹;吊杯在土壤上方运动过程中，由扭力弹簧和连杆EF的作用保证吊杯在未入土之前有一个竖直姿态;在进入土壤的过程中，吊杯保持闭合状态，运动到最低点时，吊杯迅速打开，穴盘苗栽入土壤中。在土壤的反作用力作用下，可摆动滑道逆时针旋转一定角度，使得吊杯的水平分速度为零，穴盘苗的直立度得以保证;在吊杯离开土壤的过图1八连杆栽植机构简图Fig．1Sketchofeight-linkageplantingmechanism1．曲柄AB2．连杆BC3．摇杆CD4．机架AD5．摇杆CE6．连杆EF7．平行杆HF8．平行杆FJ9．放大杆GI10．放大杆IK11．吊杯12．滑块13．可摆动滑道14．扭力弹簧图2开合机构简图Fig．2Sketchofopeningandclosingmechanism1．凸轮2．凸轮摆杆3．销轴4．拉丝5．吊杯程中，吊杯保持张开状态，在离地面15cm高度时，吊杯闭合，如此循环作业;如图2所示，装于曲?
图3曲柄摇杆机构简图Fig．3Sketchofcrankrockermechanism1．曲柄AB2．连杆BC3．摇杆CD4．机架AD5．摇杆CE式中l1———曲柄AB长度l2———连杆BC长度l3———摇杆DC长度l4———机架AD长度θ1———曲柄AB的角位移θ2———连杆BC的角位移θ3———摇杆CD的角位移β———机架AD固定角应用欧拉公式eiθ=cosθ+isinθ将式(1)的实部和虚部分离得l1cosθ1+l2cosθ2=l3cosθ3+l4cos(180°+β)l1sinθ1+l2sinθ2=l3sinθ3+l4sin(180°+β){(2)将式(2)中θ2消除，可得l22－l21－l23－l24+2l1l4cos(θ1－(180°+β))=sinθ3(2l3l4sin(180°+β)－2l1l3sinθ1)+cosθ3(2l3l4cos(180°+β)－2l1l3cosθ1)(3)令A=2l3l4cos(180°+β)－2l1l3cosθ1B=2l3l4sin(180°+β)－2l1l3sinθ1C=－l22+l21+l23+l24－2l1l4cos(θ1－(180°+β)){(4)则可将式(3)写成Acosθ3+Bsinθ3+C=0(5)即可求得θ3=2arctan－B+A2+B2槡－C2A－C(6)A点初始坐标为(0，0)，A点的位移方程为xA=－vtyA=0{(7)式中t———拖拉机前行时间v———拖拉机前进速度机架AD固定角β是摇杆摆角的一半，β=max(θ3
【参考文献】：
期刊论文
[1]夹钵式水稻钵苗移栽机构设计与试验[J]. 俞高红,金也,常数数,叶秉良,顾锦波,赵雄. 农业机械学报. 2019(07)
[2]行星轮系滑道式钵苗栽植机构设计与参数优化[J]. 姬江涛,杨林辉,金鑫,高颂,庞靖,王景林. 农业工程学报. 2018(18)
[3]全自动移栽机械关键部件研究现状及发展趋势[J]. 夏广宝,韩长杰,郭辉,张静,葛鹏,徐阳. 农机化研究. 2019(02)
[4]番茄链式纸钵苗移栽机栽植机构参数优化试验[J]. 韩霞,陈海涛. 东北农业大学学报. 2018(04)
[5]错列链夹式移栽机栽植机构的设计与仿真[J]. 王义鹏,王卫兵,张恒,郭新峰. 机械设计与制造. 2018(04)
[6]蔬菜机械化生产对秧苗栽植质量的影响研究[J]. 高芳,李洪昌. 农机化研究. 2018(12)
[7]吊杯式移栽机构中番茄穴盘苗运动分析优化与试验[J]. 刘洋,毛罕平,王涛,李斌,李亚雄. 农业机械学报. 2018(05)
[8]蔬菜移栽装备研究现状和钵苗移栽装备展望[J]. 吕志军,单伊尹,王杰,赵匀. 中国农机化学报. 2017(11)
[9]油菜纸钵苗移栽机气动取苗机构设计与轨迹分析[J]. 廖庆喜,张照,胡乔磊,许博. 农业机械学报. 2017(11)
[10]移栽机曲柄滑槽式栽植机构设计与试验[J]. 金鑫,杜新武,杨传华,姬江涛,王世光,颜华. 农业机械学报. 2016(05)
本文编号：3587905
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