高速水稻插秧機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、水稻是我國種植面積最大、單產(chǎn)最高、總產(chǎn)量最多的糧食作物，占我國糧食產(chǎn)量的40％，在我國糧食生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位。但是，我國的水稻種植機(jī)械化水平確一直不高，嚴(yán)重地影響了我國水稻種植的發(fā)展。 近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)機(jī)械化總體水平的提高，水稻生產(chǎn)機(jī)械化得到了長足發(fā)展。到2003年底，水稻機(jī)械化種植面積近135萬hm，機(jī)械化種植水平達(dá)到了6％，但與發(fā)達(dá)國家相比，我國水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平依然很低，尤其是水稻種植機(jī)械化水平更低。所以，開展高

2、速水稻插秧機(jī)的理論和技術(shù)的研究對提高我國水稻種植機(jī)械化水平具有重要的理論意義和實(shí)際意義。 現(xiàn)代高速水稻插秧機(jī)械作業(yè)與傳統(tǒng)的插秧機(jī)作業(yè)相比插秧的頻次提高一倍多，工作幅寬加大和插秧機(jī)的工作負(fù)荷提高了許多。因此，出現(xiàn)了一系列的理論和技術(shù)問題。本文圍繞高速插秧機(jī)關(guān)鍵技術(shù)這一主題，在大量相關(guān)文獻(xiàn)閱讀和理論研究的基礎(chǔ)上，對高速水稻插秧機(jī)的核心工作部件——旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)和移箱機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵理論和技術(shù)進(jìn)行了深入研究，取得了一些創(chuàng)新性成果和具有工程使

3、用價(jià)值的分析方法，對高速水稻插秧機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： 1)研究了國內(nèi)外水稻插秧機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r，分析了我國水稻插秧機(jī)械存在的問題；論述了水稻栽植作業(yè)對插秧機(jī)的要求；提出了影響現(xiàn)代高速水稻插秧機(jī)械發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。 2)根據(jù)農(nóng)業(yè)插秧的基本要求，分析了機(jī)械插秧時(shí)秧針的運(yùn)動軌跡，提出了機(jī)械插秧工作時(shí)秧針在取秧、送秧、插秧、回轉(zhuǎn)、避讓和回程過程中機(jī)器前進(jìn)速度與秧針?biāo)俣戎g應(yīng)有的關(guān)系。在研究秧針運(yùn)動

4、軌跡和齒輪傳動節(jié)曲線理論的基礎(chǔ)上，以差速分插機(jī)構(gòu)齒輪的節(jié)曲線為研究對象，分析研究了旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)周轉(zhuǎn)系齒輪的節(jié)曲線形狀。從理論上證明，要完成農(nóng)藝要求的插秧軌跡軌，旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)必須采用非圓齒輪系，普通的圓齒輪系無法完成農(nóng)藝上提出的秧針運(yùn)動軌跡。并對高速插秧機(jī)的旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)非圓齒輪系的傳動比進(jìn)行了研究，為旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)。 3)在分析研究旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了栽植臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動干涉點(diǎn)的位

5、移模型，借助VB系統(tǒng)的特點(diǎn)和可視化功能，提出了基于VB的快速機(jī)構(gòu)運(yùn)動干涉判別法，借助VB平臺，完全由計(jì)算機(jī)自動實(shí)時(shí)判別機(jī)構(gòu)的干涉情況，為旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了一個(gè)重要的理論平臺。運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法對影響旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)運(yùn)動干涉因素進(jìn)行了分析，提出了影響旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)運(yùn)動干涉的五個(gè)因素的主次順序，為該機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)動干涉檢查提供了依據(jù)。 4)針對目前高速水稻插秧機(jī)工作轉(zhuǎn)速提高后，旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)插秧性能急劇

6、下降的問題，研究了旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)栽植臂的動力學(xué)特性。從秧針運(yùn)動軌跡和推秧?xiàng)U運(yùn)動軌跡的理論分析中，找出了分插機(jī)構(gòu)工作性能急劇下降的原因，提出了滿足栽植臂順利插秧的高速水稻插秧機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)理論。 5)以差速旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)為研究對象，開展了高速插秧機(jī)關(guān)鍵部件虛擬樣機(jī)的仿真運(yùn)動研究。針對旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)的非圓齒輪系的特點(diǎn)，建立了差速旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)的模型。利用ADAMS機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真功能，對建立的機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性的虛擬

7、樣機(jī)試驗(yàn)。 6)在高速水稻插秧機(jī)試驗(yàn)臺上進(jìn)行了差速旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)特性試驗(yàn)，利用試驗(yàn)的結(jié)果與差速旋轉(zhuǎn)式分插機(jī)構(gòu)的ADAMS機(jī)構(gòu)運(yùn)動的虛擬樣機(jī)試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行了對比。并證明，借助ADAMS機(jī)構(gòu)虛擬仿真分析復(fù)雜的非圓齒輪系分插機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析，分析數(shù)據(jù)精確。 7)對高速水稻插秧機(jī)關(guān)鍵部件——移箱機(jī)構(gòu)的螺旋軸滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了研究。在對螺旋軸機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上，從滑塊順利通過齒槽交叉點(diǎn)的要求方面，對螺旋軸中間段齒槽和滑塊