橢圓齒傳動后插旋轉(zhuǎn)式分插機構的分析與設計.pdf

1、水稻插秧機械化對于擴大水稻種植面積、提高水稻產(chǎn)量、減輕水稻種植強度、降低生產(chǎn)成本、增加農(nóng)業(yè)效益起著非常重要的作用。近幾年，我國平均每年人口增長1600萬，耕地面積卻減少600萬畝，對全國糧食的有效供給帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。如果我國插秧機械化水平提高1％，每年就能增產(chǎn)糧食3.75億公斤，但到目前為止，我國機插率只有3.7％，與日、韓相比，相距甚遠，其主要原因是：國產(chǎn)插秧機都是曲柄搖桿式插秧機，其可靠性低，當速度進一步提高時，振動大，影響栽插性

2、能；進口插秧機因不具有自主產(chǎn)權，價格很高，作業(yè)成本大大高于人工插秧，廣大農(nóng)民難以接受，從而限制了推廣使用；我國水稻生產(chǎn)區(qū)以小田塊、丘陵居多，雖然高速插秧機由于采用了旋轉(zhuǎn)式分插機構，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、慣性力小、結(jié)構簡單等優(yōu)點，但在我國的丘陵和小田塊不適用。 分插機構是水稻插秧機的核心工作部件，其工作性能直接影響插秧的質(zhì)量和效率，因此研制出適合我國國情的適用于步行插秧機的分插機構，具有重要的意義，不僅能為實現(xiàn)國家關于水稻種植機械化水平2

3、010年達到20％(“十一五”規(guī)劃)，2015年達到45％(“十二五”規(guī)劃)的目標，奠定堅實的基礎，同時也對我國農(nóng)機事業(yè)和水稻種植機械化的可持續(xù)化發(fā)展都有重要的現(xiàn)實意義。 本論文研究了目前國內(nèi)外各種分插機構的工作機理與結(jié)構特點，提出了一種新的分插機構，建立了該分插機構的運動學與動力學數(shù)學模型，開發(fā)了輔助分析與優(yōu)化軟件，優(yōu)化了運動學結(jié)構參數(shù)，建立三維模型和進行了動態(tài)仿真，最后進行了試驗驗證，其主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下： 1

4、)研究了目前國內(nèi)外各種分插機構的工作機理與結(jié)構特點，在此基礎上，提出了一種新型的適用于步行插秧機的分插機構即橢圓齒傳動后插旋轉(zhuǎn)式分插機構。 2)建立了該分插機構的運動學與動力學數(shù)學模型，同時給出了程序分析框圖，為后續(xù)的軟件開發(fā)奠定了基礎。 3)開發(fā)了VB可視化輔助分析與優(yōu)化軟件，優(yōu)化了運動學結(jié)構參數(shù)，借助軟件進行了運動學與動力學特性分析，并將優(yōu)化的理論模型與曲柄搖桿后插式分插機構理論模型進行了分析比較，從理論上證實了新設

5、計的分插機構運動特性優(yōu)于曲柄搖桿機構。 4)建立了分插機構的三維模型和完成了結(jié)構設計，利用ADAMS軟件進行了動態(tài)仿真，將仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果進行了分析比較，兩者非常吻合，互相印證了理論模型與仿真模型的正確性。在此基礎上，將該分插機構與曲柄搖桿分插機構的仿真結(jié)果進行了分析比較，再次從虛擬樣機的角度表明了該分插機構的運動特性比曲柄搖桿式優(yōu)良。 5)進行了該分插機構運動學高速攝像試驗驗證，并與曲柄搖桿式分插機構的實驗結(jié)果進

6、行了分析比較，再一次從物理樣機的角度，證實了其運動特性優(yōu)良。綜上分析可得出結(jié)論：新設計的分插機構可完全取代曲柄搖桿分插機構，取得良好的插秧效果。 6)對現(xiàn)有的動力學實驗臺進行了改進設計，提高了測試分插機構支座垂直方向受力的方便性和測試結(jié)果的精確性。在改進的動力學實驗臺上進行了該分插機構與曲柄搖桿式分插機構的動力學實驗，實驗結(jié)果表明新設計的分插機構垂直方向受力波動幅度比曲柄搖桿式分插機構小，因此，前者作業(yè)時振動更小，具有更優(yōu)的動力