斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构机理分析与性能研究
发布时间：2023-04-27 00:23
水稻是中国主要粮食作物,作为高产、稳产作物近几年发展迅速,但仅依靠扩大种植面积提升总产并不是有效的生产途径。与此同时,过量施用农药、化肥致使其在土地与大米中残留量过高,难以满足人们对高品质大米空前的需求。针对上述情况,中国农艺专家提出了能解决水稻农药、化肥残留过高,实现绿色有机生产的水稻宽窄行栽培农艺;以及能够大幅度提高单产、扩大“稻花香”等精品粮种植区域的水稻钵苗移栽技术两种农艺措施。作者基于两种农艺的优点与优势,将二者结合,提出了水稻宽窄行钵苗移栽种植模式,但由于没有相关技术装备的支撑,目前未能大面积推广应用。国内外现有的移栽装备仅能单一的完成水稻宽窄行种植或水稻钵苗移栽作业:国内的系列水稻宽窄行装备仍为插秧作业,存在伤根等问题;而水稻钵苗移栽装备均为等行距作业(包括国外的日本顶出式水稻钵苗移栽机,其结构复杂,综合成本过高,难以在中国推广;国内的双曲柄水稻钵苗移栽机,由于核心杆机构振动较大、效率低,不能满足高效作业要求;其他研究院所提出的各种方案又均未能产业化)。因此,急需对水稻宽窄行钵苗移栽技术与装备进行研究与开发。同时为满足中国对步行式移栽机型市场的巨大需求,该文提出了一种体型...
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 引言
1.1 研究目的与意义
1.1.1 水稻宽窄行种植技术
1.1.2 水稻钵苗移栽农艺优势
1.2 国内外研究现状及趋势分析
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 机型分析
1.2.3 研究发展趋势及难点
1.3 研究方案的选择
1.3.1 论文研究内容
1.3.2 论文研究路线
2 斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构的理论建模与运动学分析
2.1 水稻宽窄行钵苗移栽机构的轨迹和姿态要求概述
2.1.1 移栽轨迹形成的机理分析
2.1.2 水稻宽窄行钵苗移栽轨迹与姿态基本设计要求
2.2 斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构实现方案与工作原理
2.2.1 水稻宽窄行钵苗移栽实现方法
2.2.2 斜置式水稻宽窄行钵苗移栽机构工作原理
2.2.3 夹秧和推秧机构机理分析与选择
2.3 不等速行星轮系运动学特性分析
2.3.1 非圆齿轮节曲线设计
2.3.2 不等速行星轮系运动学分析
2.4 斜置式宽窄行传动倾角分析
2.5 本章小结
3 斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构的参数优化
3.1 目标特性分析与运动学目标要求
3.2 目标函数的建立与分析
3.2.1 取秧角和推秧角以及移栽臂相对转角
3.2.2 秧苗夹紧点轨迹切线方向与所取秧苗夹角
3.2.3 夹紧点至钵体表面距离与完全取出钵苗直线段距离
3.2.4 钵苗输送与秧箱距离
3.2.5 栽植点和行星轮壳体分别与地面距离以及轨迹高度
3.2.6 齿轮模数
3.2.7 宽窄行斜取秧不发生干涉
3.3 各参数对运动学目标的影响
3.3.1 参数方程水平方向参数对目标的影响
3.3.2 参数方程竖直方向参数对目标的影响
3.3.3 不同机构参数对目标的影响
3.4 优化设计软件的开发与优化算法介绍
3.4.1 优化设计软件介绍与开发
3.4.2 软件优化流程与优化设计参数结果
3.4.3“参数导引”启发式优化算法介绍
3.5 本章小结
4 斜置回转式移栽机构的结构设计与虚拟样机仿真
4.1 斜置式传动机构的结构设计
4.2 非圆行星轮系移栽机构的结构设计
4.2.1 行星轮系非圆齿轮副的设计
4.2.2 移栽臂部件定位装置设计
4.2.3 夹秧与推秧机构的设计
4.3 移栽机构的运动学仿真验证
4.3.1 变型设计软件的开发与介绍
4.3.2 移栽机构三维模型建立
4.3.3 ADAMS运动学动态仿真与验证
4.4 本章小结
5 斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构性能试验研究
5.1 核心工作部件物理样机加工与装配
5.1.1 移栽臂壳体 3D打印技术的应用
5.1.2 零件的机加与装配效果
5.2 试验台架与整机系统构建
5.2.1 核心工作部件动力连接设计
5.2.2 行走轮相对位置改进
5.2.3 宽窄浮板设计
5.3 水稻钵盘育秧
5.3.1 育秧准备
5.3.2 闭锁式水稻工厂育秧
5.4 核心部件运动学与性能验证试验
5.4.1 高速摄影轨迹与姿态验证
5.4.2 取苗与栽植验证试验研究
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
本文编号：3802487
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
英文摘要
1 引言
1.1 研究目的与意义
1.1.1 水稻宽窄行种植技术
1.1.2 水稻钵苗移栽农艺优势
1.2 国内外研究现状及趋势分析
1.2.1 国内外研究现状
1.2.2 机型分析
1.2.3 研究发展趋势及难点
1.3 研究方案的选择
1.3.1 论文研究内容
1.3.2 论文研究路线
2 斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构的理论建模与运动学分析
2.1 水稻宽窄行钵苗移栽机构的轨迹和姿态要求概述
2.1.1 移栽轨迹形成的机理分析
2.1.2 水稻宽窄行钵苗移栽轨迹与姿态基本设计要求
2.2 斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构实现方案与工作原理
2.2.1 水稻宽窄行钵苗移栽实现方法
2.2.2 斜置式水稻宽窄行钵苗移栽机构工作原理
2.2.3 夹秧和推秧机构机理分析与选择
2.3 不等速行星轮系运动学特性分析
2.3.1 非圆齿轮节曲线设计
2.3.2 不等速行星轮系运动学分析
2.4 斜置式宽窄行传动倾角分析
2.5 本章小结
3 斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构的参数优化
3.1 目标特性分析与运动学目标要求
3.2 目标函数的建立与分析
3.2.1 取秧角和推秧角以及移栽臂相对转角
3.2.2 秧苗夹紧点轨迹切线方向与所取秧苗夹角
3.2.3 夹紧点至钵体表面距离与完全取出钵苗直线段距离
3.2.4 钵苗输送与秧箱距离
3.2.5 栽植点和行星轮壳体分别与地面距离以及轨迹高度
3.2.6 齿轮模数
3.2.7 宽窄行斜取秧不发生干涉
3.3 各参数对运动学目标的影响
3.3.1 参数方程水平方向参数对目标的影响
3.3.2 参数方程竖直方向参数对目标的影响
3.3.3 不同机构参数对目标的影响
3.4 优化设计软件的开发与优化算法介绍
3.4.1 优化设计软件介绍与开发
3.4.2 软件优化流程与优化设计参数结果
3.4.3“参数导引”启发式优化算法介绍
3.5 本章小结
4 斜置回转式移栽机构的结构设计与虚拟样机仿真
4.1 斜置式传动机构的结构设计
4.2 非圆行星轮系移栽机构的结构设计
4.2.1 行星轮系非圆齿轮副的设计
4.2.2 移栽臂部件定位装置设计
4.2.3 夹秧与推秧机构的设计
4.3 移栽机构的运动学仿真验证
4.3.1 变型设计软件的开发与介绍
4.3.2 移栽机构三维模型建立
4.3.3 ADAMS运动学动态仿真与验证
4.4 本章小结
5 斜置回转式水稻宽窄行钵苗移栽机构性能试验研究
5.1 核心工作部件物理样机加工与装配
5.1.1 移栽臂壳体 3D打印技术的应用
5.1.2 零件的机加与装配效果
5.2 试验台架与整机系统构建
5.2.1 核心工作部件动力连接设计
5.2.2 行走轮相对位置改进
5.2.3 宽窄浮板设计
5.3 水稻钵盘育秧
5.3.1 育秧准备
5.3.2 闭锁式水稻工厂育秧
5.4 核心部件运动学与性能验证试验
5.4.1 高速摄影轨迹与姿态验证
5.4.2 取苗与栽植验证试验研究
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
本文编号：3802487
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3802487.html
