共軛凸輪非圓行星輪系水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)機(jī)理分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、水稻為我國(guó)主要糧食作物，種植面積常年維持在3000萬(wàn)公頃左右，占我國(guó)谷物種植總面積的30％，稻谷總產(chǎn)量約20000萬(wàn)噸，占我國(guó)糧食總產(chǎn)量的40％。全國(guó)近60％的人口以稻米為主食，水稻在我國(guó)糧食生產(chǎn)中的作用不可替代，在糧食安全問(wèn)題上也舉足輕重，而我國(guó)水稻種植機(jī)械化總體水平不高。在有限勞動(dòng)力及耕種面積約束下，水稻種植機(jī)械化是提高糧食產(chǎn)量的必經(jīng)之路。
　　 缽苗移栽是水稻主要機(jī)械種植方式之一。缽苗移栽可充分利用光熱資源，提高作物復(fù)種指

2、數(shù)，具有對(duì)氣候的補(bǔ)償作用和延長(zhǎng)作物生育期的綜合效益，能有效地提高單產(chǎn)和作物的品質(zhì)，節(jié)約成本效果明顯，具有其他種植方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)。移栽機(jī)構(gòu)作為水稻缽苗移栽機(jī)的核心工作部件，其性能優(yōu)劣直接決定了移栽機(jī)的整體水平?，F(xiàn)有移栽機(jī)構(gòu)工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，作業(yè)質(zhì)量得不到保證，成為限制移栽機(jī)應(yīng)用和推廣的主要原因。如果能發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作業(yè)質(zhì)量好、工作可靠、效率高的移栽機(jī)構(gòu)，這將解決水稻缽苗移栽機(jī)研制和推廣的難題，為我國(guó)水稻種植機(jī)械化水平的

3、提高創(chuàng)造有利條件。
　　 本文突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，成功設(shè)計(jì)了一種“共軛凸輪非圓行星輪系水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)”，具有獨(dú)立的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的工作機(jī)理和運(yùn)動(dòng)特性分析，指出旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)研究面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，即在實(shí)現(xiàn)取苗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)栽植動(dòng)作，并針對(duì)旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)需要的工作軌跡進(jìn)行了探討。
　　 (2)針對(duì)旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)所需滿足的工作軌跡復(fù)雜、折點(diǎn)多及突變

4、大的特點(diǎn)，而單靠非圓齒輪傳動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，本文提出了一種“共軛凸輪非圓行星輪系水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)”（專利申號(hào):201210421617.1），將非圓行星輪系的牽引運(yùn)動(dòng)與共軛凸輪形成的擺動(dòng)合理的疊加在一起，促使移栽機(jī)構(gòu)形成類似企鵝形的靜工作軌跡。取秧段軌跡細(xì)長(zhǎng)如鳥(niǎo)喙，能夠保證移栽臂將缽苗從缽盤中取出，栽植階段軌跡如同企鵝的身體，保證移栽臂有足夠行程將缽苗以一定姿態(tài)植入地里，從而實(shí)現(xiàn)缽苗移栽。機(jī)構(gòu)集取苗及植苗于一體，工作過(guò)程中傳動(dòng)連續(xù)、平穩(wěn)

5、，沒(méi)有剛性沖擊，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，振動(dòng)小，制造成本低等優(yōu)點(diǎn)。
　　 (3)對(duì)機(jī)構(gòu)工作機(jī)理及特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)論述，建立了共軛凸輪非圓行星輪系水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)學(xué)模型，其中主要包括兩方面:非圓行星輪系牽引機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型及擺動(dòng)共軛凸輪機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析。
　　 (4)以機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，自主開(kāi)發(fā)了移栽機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助分析與優(yōu)化軟件系統(tǒng)（軟件登記號(hào):2012R11L093174），詳細(xì)介紹各子軟件界面

6、、功能模塊及特點(diǎn)?；谠撥浖?，成功解決了移栽機(jī)構(gòu)的優(yōu)化、共軛凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及非圓齒輪加工問(wèn)題。
　　 (5)根據(jù)水稻缽苗移栽的農(nóng)藝要求，制定了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化目標(biāo)，并對(duì)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)提出要求。對(duì)機(jī)構(gòu)優(yōu)化方法進(jìn)行了探討，并分析參數(shù)變化對(duì)移栽機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性及結(jié)構(gòu)性能的影響，為機(jī)構(gòu)優(yōu)化指明方向。利用自主開(kāi)發(fā)的分析與優(yōu)化軟件系統(tǒng)，優(yōu)化出移栽機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，較好地滿足水稻缽苗移栽農(nóng)藝要求及結(jié)構(gòu)要求。
　　 (6)根據(jù)優(yōu)化得到的結(jié)構(gòu)參數(shù)，利用自主