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针对我国的大部分作物移栽仍然由人工完成,机械化程度低的现象,结合“农机三项工程”课题,系统研究了移栽机栽植机构的设计问题,包括机构选型、机构运动学分析、虚拟样机研究与运动周期匹配,将相应理论研究成果用于指导移栽机栽植机构的设计。论文取得以下成果:
(1)按照打穴栽植与零速植苗运动要求,提出了一种摆线形栽植轨迹,并引入了设计参数入。在此基础上,设计了平行四边形机构、六连杆机构、转臂行星轮机构与齿轮连杆凸轮机构四种新型移栽机栽植机构,并优选出了齿轮连杆凸轮栽植机构与行星轮转臂式栽植机构作为所设计的栽植机构,分别适应单臂低速自走式移栽机和多臂高速乘坐式移栽机。
(2)以齿轮连杆凸轮栽植机构为研究对象,建立了机构运动学方程,并在Adams中仿真分析了机构不同结构下的栽植轨迹,确定了影响栽植轨迹主要因素,按照“零速投苗”要求建立了栽植频率与栽植株距的关系模型,以该模型为设计依据通过ADAMS运动仿真实验,结合蔬菜株距要求确定了齿轮连杆凸轮栽植机构结构参数。
(3)以行星轮转臂式栽植机构为研究对象,建立了机构运动学方程,确定了影响栽植轨迹主要因素,按“零速投苗”要求建立了栽植株距的理论计算模型,同时根据栽植器对称布置的装配条件、栽植姿态与蔬菜株距要求,优选了齿轮的齿数与模数,并在Adams中对上述参数进行了验证。
(4)以栽植器及其开合机构为研究对象,选用了鸭嘴式栽植器与凸轮式开合机构,研究了开合器的放苗周期与凸轮推程的关系,设计优选了凸轮推程,研究了栽植器开合度与前后额接触点位置的关系,并选取了最佳的接触位置,在Adams中验证了开合度与理论分析基本一致。
(5)栽植机构与栽植器开合机构周期匹配研究。在周期匹配的基础上,对齿轮连杆凸轮栽植机构与行星轮转臂式栽植机构虚拟装配,在考虑鸭嘴开合的情况下,分析了上述两种栽植机构在不同设计参数λ下的栽植轨迹,通过对栽植轨迹的分析,确定了在参数λ=1,即栽植轨迹为摆线轨迹时,可以的到较好的钵苗栽植效果,从而验证栽植机构与开合机构设计的正确性。
(6)齿轮连杆凸轮栽植机构与行星轮转臂式栽植机构的物理样机研制及试验。选取了栽植株距、栽植深度与栽植直立度作为评价栽植器栽植质量的评价标准,对上述栽植器栽植的钵苗进行了测量与统计,上述两种栽植器能够完成栽植任务。