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
发布时间：2023-04-25 22:15
取苗机构是移栽机由半自动向全自动发展的核心装置，是当前农业机械研究的热点。传统的取苗机构主要有滑道、滑块连杆组合形式和不完全非圆齿轮行星轮系形式，机构的性能不太理想。论文基于对传统取苗机构工作特性分析，结合作者所在课题组对非圆齿轮不等速传动研究成果，提出以“鹰嘴形”轨迹为研究目标的旋转式非圆齿轮行星轮系取苗机构的创新设计，通过分析行星轮系机构的轨迹形成规律，选用三次非均匀B样条曲线直接拟合非圆齿轮传动比函数，实现“鹰嘴形”轨迹所需要的取苗臂周期二次不等幅摆动运动规律，并在此基础上开展机构的运动学优化、动力学特性分析与试验验证，设计物理样机并在取苗实验台上开展取苗相关试验研究。论文主要研究工作如下： 1）提出非圆齿轮行星轮系旋转式取苗机构和“鹰嘴形”取苗轨迹，分析“鹰嘴形”取苗轨迹的形成机理，发现周期中取苗臂的二次不等幅摆动规律是形成“鹰嘴形”轨迹的原因。 2）机构运动学建模与参数优化：利用13个传动比数据点拟合自由二阶非圆齿轮，建立二级非圆齿轮传动的数学模型，分析传动比参数和轨迹参数对“鹰嘴形”轨迹环扣大小、方位以及轨迹整体形态的影响，得到理想取苗轨迹的机构参数约束范围；对取苗机构工作...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 前言
1.1.1 钵苗移栽的优势
1.1.2 移栽应用需求
1.2 旱地移栽机械研究现状及发展趋势
1.2.1 旱地移栽机的分类
1.2.2 国内外取苗机构研究现状
1.2.3 旱地移栽机械发展趋势与难点
1.3 非圆齿轮行星轮系机构应用现状
1.4 多目标优化方法研究现状
1.5 论文研究内容和研究路线
1.5.1 论文研究内容
1.5.2 论文研究路线
1.6 本章小结
第二章 旋转式非圆齿轮行星轮系取苗机构运动学建模及构型分析
2.1 取苗机构“鹰嘴形”工作轨迹及其形成原理分析
2.1.1 取苗机构“鹰嘴形”工作轨迹
2.1.2 非圆齿轮行星轮系传动轨迹形成原理分析
2.2 常规二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构建模与分析
2.2.1 高阶混合变性椭圆齿轮行星轮系取苗机构结构及工作原理
2.2.2 高阶混合变性椭圆齿轮行星轮系取苗机构运动学建模
2.2.3 高阶混合变性椭圆齿轮行星轮系取苗机构轨迹特性
2.3 自由二阶传动比构造方法
2.3.1 三次非均匀 B 样条拟合方法
2.3.2 三次非均匀 B 样条节点矢量
2.3.3 反求三次非均匀 B 样条控制点
2.3.4 确定曲线任意点的数值
2.4 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构运动学建模
2.4.1 自由二次波动传动比规律设计
2.4.2 传动比函数设计非圆齿轮节曲线
2.4.3 取苗机构传动数学模型
2.5 取苗机构运动学模型的虚拟验证
2.5.1 二次不等幅摆动规律的数值验证
2.5.2 取苗机构的 Adams 运动仿真验证
2.6 本章小结
第三章 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系传动的轨迹特性分析
3.1 传动比对轨迹的影响
3.1.1 两个波动在周期中比例对轨迹影响分析
3.1.2 第一个波动左半区间对轨迹影响分析
3.1.3 第二个波动右半区间对轨迹影响分析
3.1.4 二次波动幅值对轨迹影响分析
3.2 机构参数变化对轨迹的影响
3.2.1 L/S 比值对轨迹的影响
3.2.2 ?0和a0对轨迹的影响
3.3 本章小结
第四章 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构的参数优化
4.1 取苗机构的运动学目标
4.1.1 机构的运动学目标
4.1.2 目标的特性分析
4.2 取苗机构的目标函数
4.2.1 取苗臂与送钵装置不干涉
4.2.2 取苗尖嘴宽度
4.2.3 取苗轨迹的尖嘴倾角
4.2.4 入钵段取苗爪摆角
4.2.5 出钵段取苗爪摆角
4.2.6 取苗入钵段行星架经历转角
4.2.7 投苗角
4.2.8 齿轮模数
4.2.9 轨迹高度
4.2.10 行星架与投苗位置线距离
4.3 取苗机构的参数优化
4.3.1 现代设计优化方法
4.3.2 “参数导引”优化方法的理论模型
4.3.3 取苗机构“参数导引”软件平台
4.4 本章小结
第五章 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构取苗机构设计
5.1 自由非圆齿轮齿廓设计
5.1.1 滚刀的数字设计
5.1.2 共轭齿廓数据计算
5.2 凸轮及夹苗装置设计
5.2.1 凸轮的设计
5.2.2 夹苗装置的运动规律
5.3 取苗臂的设计
5.4 取苗机构运动学仿真验证
5.4.1 机构三维建模的建立
5.4.2 机构的运动动态仿真
5.4.3 动态仿真的运动分析
5.5 本章小结
第六章 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构动力学分析
6.1 铰链点为矩心的构件动力学方程
6.2 取苗机构的动力学分析
6.2.1 取苗周期分析
6.2.2 动力学分析符合说明
6.2.3 推苗过程推苗装置动力学分析
6.2.4 碰撞过程推苗装置的动力学分析
6.2.5 取苗过程推苗装置动力学分析
6.2.6 取苗机构的动力学分析
6.3 动力学分析实例
6.3.1 取苗机构动力学分析参数
6.3.3 动力学分析结果
6.4 取苗臂结构优化
6.5 本章小结
第七章 取苗机构试验研究
7.1 取苗实验系统
7.1.1 实验台架
7.1.2 实验设备
7.2 钵苗的物理特性
7.2.1 钵盘的尺寸
7.2.2 钵苗的位置分布
7.2.3 钵苗的取苗力测试
7.2.4 钵体的摩擦系数
7.2.5 钵体的抗压特性
7.3 取苗机构试验分析
7.3.1 取苗机构支座力的测试
7.3.2 取苗多因素匹配试验
7.3.3 钵苗落苗过程试验分析
7.4 本章小结
第八章 总结和展望
8.1 总结
8.2 论文创新点
8.3 展望
参考文献
致谢
获得成果及研究课题情况
本文编号：3801166
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【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 前言
1.1.1 钵苗移栽的优势
1.1.2 移栽应用需求
1.2 旱地移栽机械研究现状及发展趋势
1.2.1 旱地移栽机的分类
1.2.2 国内外取苗机构研究现状
1.2.3 旱地移栽机械发展趋势与难点
1.3 非圆齿轮行星轮系机构应用现状
1.4 多目标优化方法研究现状
1.5 论文研究内容和研究路线
1.5.1 论文研究内容
1.5.2 论文研究路线
1.6 本章小结
第二章 旋转式非圆齿轮行星轮系取苗机构运动学建模及构型分析
2.1 取苗机构“鹰嘴形”工作轨迹及其形成原理分析
2.1.1 取苗机构“鹰嘴形”工作轨迹
2.1.2 非圆齿轮行星轮系传动轨迹形成原理分析
2.2 常规二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构建模与分析
2.2.1 高阶混合变性椭圆齿轮行星轮系取苗机构结构及工作原理
2.2.2 高阶混合变性椭圆齿轮行星轮系取苗机构运动学建模
2.2.3 高阶混合变性椭圆齿轮行星轮系取苗机构轨迹特性
2.3 自由二阶传动比构造方法
2.3.1 三次非均匀 B 样条拟合方法
2.3.2 三次非均匀 B 样条节点矢量
2.3.3 反求三次非均匀 B 样条控制点
2.3.4 确定曲线任意点的数值
2.4 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构运动学建模
2.4.1 自由二次波动传动比规律设计
2.4.2 传动比函数设计非圆齿轮节曲线
2.4.3 取苗机构传动数学模型
2.5 取苗机构运动学模型的虚拟验证
2.5.1 二次不等幅摆动规律的数值验证
2.5.2 取苗机构的 Adams 运动仿真验证
2.6 本章小结
第三章 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系传动的轨迹特性分析
3.1 传动比对轨迹的影响
3.1.1 两个波动在周期中比例对轨迹影响分析
3.1.2 第一个波动左半区间对轨迹影响分析
3.1.3 第二个波动右半区间对轨迹影响分析
3.1.4 二次波动幅值对轨迹影响分析
3.2 机构参数变化对轨迹的影响
3.2.1 L/S 比值对轨迹的影响
3.2.2 ?0和a0对轨迹的影响
3.3 本章小结
第四章 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构的参数优化
4.1 取苗机构的运动学目标
4.1.1 机构的运动学目标
4.1.2 目标的特性分析
4.2 取苗机构的目标函数
4.2.1 取苗臂与送钵装置不干涉
4.2.2 取苗尖嘴宽度
4.2.3 取苗轨迹的尖嘴倾角
4.2.4 入钵段取苗爪摆角
4.2.5 出钵段取苗爪摆角
4.2.6 取苗入钵段行星架经历转角
4.2.7 投苗角
4.2.8 齿轮模数
4.2.9 轨迹高度
4.2.10 行星架与投苗位置线距离
4.3 取苗机构的参数优化
4.3.1 现代设计优化方法
4.3.2 “参数导引”优化方法的理论模型
4.3.3 取苗机构“参数导引”软件平台
4.4 本章小结
第五章 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构取苗机构设计
5.1 自由非圆齿轮齿廓设计
5.1.1 滚刀的数字设计
5.1.2 共轭齿廓数据计算
5.2 凸轮及夹苗装置设计
5.2.1 凸轮的设计
5.2.2 夹苗装置的运动规律
5.3 取苗臂的设计
5.4 取苗机构运动学仿真验证
5.4.1 机构三维建模的建立
5.4.2 机构的运动动态仿真
5.4.3 动态仿真的运动分析
5.5 本章小结
第六章 自由节曲线二阶非圆齿轮行星轮系取苗机构动力学分析
6.1 铰链点为矩心的构件动力学方程
6.2 取苗机构的动力学分析
6.2.1 取苗周期分析
6.2.2 动力学分析符合说明
6.2.3 推苗过程推苗装置动力学分析
6.2.4 碰撞过程推苗装置的动力学分析
6.2.5 取苗过程推苗装置动力学分析
6.2.6 取苗机构的动力学分析
6.3 动力学分析实例
6.3.1 取苗机构动力学分析参数
6.3.3 动力学分析结果
6.4 取苗臂结构优化
6.5 本章小结
第七章 取苗机构试验研究
7.1 取苗实验系统
7.1.1 实验台架
7.1.2 实验设备
7.2 钵苗的物理特性
7.2.1 钵盘的尺寸
7.2.2 钵苗的位置分布
7.2.3 钵苗的取苗力测试
7.2.4 钵体的摩擦系数
7.2.5 钵体的抗压特性
7.3 取苗机构试验分析
7.3.1 取苗机构支座力的测试
7.3.2 取苗多因素匹配试验
7.3.3 钵苗落苗过程试验分析
7.4 本章小结
第八章 总结和展望
8.1 总结
8.2 论文创新点
8.3 展望
参考文献
致谢
获得成果及研究课题情况
本文编号：3801166
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3801166.html
