步行式插秧機(jī)寬窄行分插機(jī)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(guó)農(nóng)藝專家提出的一種經(jīng)過(guò)實(shí)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(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)寬窄行機(jī)械種植的核心工作部件。本課題組通過(guò)多年探索，發(fā)明了多種寬窄行分插機(jī)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(jī)構(gòu)主要有兩種結(jié)構(gòu):利用錐齒輪或斜齒輪傳遞動(dòng)力來(lái)改變驅(qū)動(dòng)箱結(jié)構(gòu)的斜置式、利用斜齒輪交錯(cuò)布置傳遞動(dòng)力來(lái)改變齒輪箱（行星架）結(jié)構(gòu)的交錯(cuò)軸式。上述兩種分插機(jī)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(wèn)題。寬窄行分插機(jī)構(gòu)形成的是復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)軌跡，優(yōu)化成為寬窄行分插機(jī)構(gòu)研制的難點(diǎn)。
　　 本文以斜齒交錯(cuò)—橢圓錐齒輪寬窄行分插機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，探索一條寬窄行分插機(jī)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(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)之路。本論文是國(guó)家自然基金項(xiàng)目(5115073、5125364)扶持的一項(xiàng)重點(diǎn)課題，主要完成以下工作:
　　 1)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新。發(fā)明一種斜齒交錯(cuò)-橢圓錐

3、齒輪寬窄行分插機(jī)構(gòu)，彌補(bǔ)斜置式和交錯(cuò)傳動(dòng)式分插機(jī)構(gòu)取秧量不均勻、傷秧率高、漂秧率高的問(wèn)題，具有小穴口、直取秧的優(yōu)點(diǎn)。
　　 2)理論研究。采用D-H矩陣變換法，建立機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型;將寬窄行農(nóng)藝要求抽象為具體的運(yùn)動(dòng)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(kāi)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(diǎn)的位移、速度特性，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)要求與設(shè)計(jì)參數(shù)的關(guān)系。
　　 4)虛擬制造及虛擬試驗(yàn)。提出一種實(shí)現(xiàn)非圓齒輪虛擬制造的新技術(shù)—基于ADAMS解釋性語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的齒廓設(shè)計(jì)方法，開(kāi)發(fā)斜齒橢圓齒輪、橢圓錐齒輪齒廓設(shè)計(jì)軟件;基于UG/OpenAPI完成錐齒輪刀具三維變形設(shè)計(jì);結(jié)合ADAMS及ANSYS完成分插機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈蠘訖C(jī)試驗(yàn)，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(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證。

5、利用高速攝像機(jī)及配套設(shè)備、圖像處理軟件、試驗(yàn)臺(tái)完成運(yùn)動(dòng)學(xué)試驗(yàn)，分析運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的動(dòng)作和姿態(tài)，并與理論分析、虛擬試驗(yàn)作對(duì)比分析。
　　 通過(guò)自主開(kāi)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(shí)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(jìn)方向穴口