步行式插秧機寬窄行分插機構(gòu)研究.pdf

1、水稻寬窄行種植能夠?qū)崿F(xiàn)水稻秧苗寬、窄行距有序間隔種植，是中國農(nóng)藝專家提出的一種經(jīng)過實踐證明能夠有效提高水稻質(zhì)量和產(chǎn)量的農(nóng)藝措施。
　　 寬窄行分插機構(gòu)是實現(xiàn)寬窄行機械種植的核心工作部件。本課題組通過多年探索，發(fā)明了多種寬窄行分插機構(gòu)。目前，能夠?qū)崿F(xiàn)寬窄行插秧的步行旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)主要有兩種結(jié)構(gòu):利用錐齒輪或斜齒輪傳遞動力來改變驅(qū)動箱結(jié)構(gòu)的斜置式、利用斜齒輪交錯布置傳遞動力來改變齒輪箱（行星架）結(jié)構(gòu)的交錯軸式。上述兩種分插機構(gòu)在功能

2、上能夠?qū)崿F(xiàn)寬窄行插秧，但存在斜向取秧和大穴口的問題。寬窄行分插機構(gòu)形成的是復(fù)雜的空間運動軌跡，優(yōu)化成為寬窄行分插機構(gòu)研制的難點。
　　 本文以斜齒交錯—橢圓錐齒輪寬窄行分插機構(gòu)為研究對象，探索一條寬窄行分插機構(gòu)創(chuàng)新方法、優(yōu)化模型、參數(shù)優(yōu)化、虛擬制造及試驗、臺架試驗的現(xiàn)代化設(shè)計之路。本論文是國家自然基金項目(5115073、5125364)扶持的一項重點課題，主要完成以下工作:
　　 1)機構(gòu)創(chuàng)新。發(fā)明一種斜齒交錯-橢圓錐

3、齒輪寬窄行分插機構(gòu)，彌補斜置式和交錯傳動式分插機構(gòu)取秧量不均勻、傷秧率高、漂秧率高的問題，具有小穴口、直取秧的優(yōu)點。
　　 2)理論研究。采用D-H矩陣變換法，建立機構(gòu)的運動學(xué)數(shù)學(xué)模型;將寬窄行農(nóng)藝要求抽象為具體的運動學(xué)優(yōu)化目標(biāo)，并將各優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)化表示。
　　 3)優(yōu)化方法創(chuàng)新。根據(jù)理論研究建立的優(yōu)化模型，結(jié)合“參數(shù)導(dǎo)引”優(yōu)化方法，自主開發(fā)具有良好交互性、可視化的三維優(yōu)化軟件，分析關(guān)鍵點的位移、速度特性，運動軌跡的橫向

4、偏移量、插秧穴口及取秧段軌跡橫向偏移量等運動學(xué)要求與設(shè)計參數(shù)的關(guān)系。
　　 4)虛擬制造及虛擬試驗。提出一種實現(xiàn)非圓齒輪虛擬制造的新技術(shù)—基于ADAMS解釋性語言進行二次開發(fā)的齒廓設(shè)計方法，開發(fā)斜齒橢圓齒輪、橢圓錐齒輪齒廓設(shè)計軟件;基于UG/OpenAPI完成錐齒輪刀具三維變形設(shè)計;結(jié)合ADAMS及ANSYS完成分插機構(gòu)的剛?cè)狁詈蠘訖C試驗，并分析粉末冶金齒輪在取秧碰撞秧門等意外情況下的受力情況。
　　 5)臺架試驗驗證。

5、利用高速攝像機及配套設(shè)備、圖像處理軟件、試驗臺完成運動學(xué)試驗，分析運動周期內(nèi)的動作和姿態(tài)，并與理論分析、虛擬試驗作對比分析。
　　 通過自主開發(fā)的優(yōu)化軟件優(yōu)化得到的參數(shù)為:θ=0°，η=65°，β=0°，A=19.3，e1=0.08，R=175，δ=13°，k2=0.93，α=326°，L=50，S3=165，實現(xiàn)取秧段軌跡橫向偏移量L1=2.09mm，軌跡偏移量L2=50.0824mm，橫向穴口L3=23.5mm，前進方向穴口