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.pdf

1、水稻為我國主要糧食作物，種植面積常年維持在3000萬公頃左右，占我國谷物種植總面積的30％，稻谷總產(chǎn)量約20000萬噸，占我國糧食總產(chǎn)量的40％。全國近60％的人口以稻米為主食，水稻在我國糧食生產(chǎn)中的作用不可替代，在糧食安全問題上也舉足輕重，而我國水稻種植機(jī)械化總體水平不高。在有限勞動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)，具有對氣候的補(bǔ)償作用和延長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。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。現(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)”，具有獨立的自主知識產(chǎn)權(quán)，主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)通過對現(xiàn)有水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的工作機(jī)理和運動特性分析，指出旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)研究面臨的關(guān)鍵問題，即在實現(xiàn)取苗的同時實現(xiàn)栽植動作，并針對旋轉(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、折點多及突變

4、大的特點，而單靠非圓齒輪傳動難以實現(xiàn)的問題，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:201210421617.1），將非圓行星輪系的牽引運動與共軛凸輪形成的擺動合理的疊加在一起，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)長如鳥喙，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，從而實現(xiàn)缽苗移栽。機(jī)構(gòu)集取苗及植苗于一體，工作過程中傳動連續(xù)、平穩(wěn)

5、，沒有剛性沖擊，同時具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，振動小，制造成本低等優(yōu)點。
　　 (3)對機(jī)構(gòu)工作機(jī)理及特點進(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)模型及擺動共軛凸輪機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型，并對機(jī)構(gòu)運動學(xué)進(jìn)行了分析。
　　 (4)以機(jī)構(gòu)數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，自主開發(fā)了移栽機(jī)構(gòu)計算機(jī)輔助分析與優(yōu)化軟件系統(tǒng)（軟件登記號:2012R11L093174），詳細(xì)介紹各子軟件界面

6、、功能模塊及特點?；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)計及非圓齒輪加工問題。
　　 (5)根據(jù)水稻缽苗移栽的農(nóng)藝要求，制定了機(jī)構(gòu)運動學(xué)優(yōu)化目標(biāo)，并對機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)提出要求。對機(jī)構(gòu)優(yōu)化方法進(jìn)行了探討，并分析參數(shù)變化對移栽機(jī)構(gòu)運動特性及結(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