交錯軸斜齒輪外嚙合傾斜式寬窄行分插機構的設計與研究.pdf

1、我國農(nóng)藝專家針對我國特有的水稻種植特色,提出了一種新型增產(chǎn)、保質(zhì)的種植方式——水稻寬窄行種植,即采用寬行與窄行間隔分布的方式,來提高株間的通風透光性,降少稻病的發(fā)病率,將邊際優(yōu)勢最大化。目前市場上現(xiàn)有的插秧機均為等行距形式,與之配套的育秧工藝及設備、插秧機秧箱、秧盤及生產(chǎn)流水線均已成熟,目前,如何在上述工藝、設備、結構及生產(chǎn)流水線均不變的前提下實現(xiàn)寬窄行插秧成為水稻機插研究的難點,影響著水稻機械化的發(fā)展,進而制約了水稻寬窄行種植方式的推

2、廣。如著名的“稻花香”產(chǎn)地黑龍江五常縣都通過人工拉線實現(xiàn)寬窄行插秧。
　　 本文針對寬窄行機插現(xiàn)狀,以“富來威牌”高速水稻插秧機為研究對象,根據(jù)寬窄行種植農(nóng)藝要求,設計出一種在育秧工藝、秧箱、秧盤結構均不變的前提下即可實現(xiàn)水稻寬窄行種植的分插機構——交錯軸斜齒輪外嚙合傾斜式寬窄行分插機構。同時針對傾斜式寬窄行分插機構斜取秧問題,設計出一種新型直取式寬窄行分插機構栽植臂。
　　 本文按照理論分析、參數(shù)優(yōu)化、結構設計、虛擬試

3、驗的基本流程完成了以下工作:
　　 1.按照水稻寬窄行農(nóng)藝要求,根據(jù)等行距水稻插秧機的結構原理和功能,結合分插機構的工作機理及傳動特性,提出結構緊湊、簡單易行的實現(xiàn)方案——將分插機構的齒輪箱及栽植臂整體傾斜,使推秧點相對取秧點橫向偏移一定距離,實現(xiàn)寬窄行插秧。
　　 2.結合交錯軸斜齒輪傳動機構的傳動特性,創(chuàng)造性的設計出交錯軸斜齒輪外嚙傾斜式寬窄行分插機構,論述了該機構的工作原理;基于行星輪系公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)特性,建立機構的二

4、維運動學模型;編制了“傻瓜化”分插機構優(yōu)化平臺,對平面軌跡進行了初始優(yōu)化。
　　 3.基于空間坐標變換原理,建立了分插機構的三維運動學數(shù)學模型。依附由VB優(yōu)化平臺得到的分插機構秧針尖點平面靜軌跡,基于MATLAB強大的科學計算和數(shù)據(jù)處理能力,自主開發(fā)了傾斜式寬窄行分插機構旋轉(zhuǎn)變換輔助分析與優(yōu)化軟件;通過對各種旋轉(zhuǎn)形式的討論以及有效形式的正交試驗分析,最終確定傾斜式寬窄行分插機構最優(yōu)的實現(xiàn)方案——整體圍繞前進方向平行軸向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)1

5、0°。
　　 4.基于優(yōu)化所得的機構參數(shù),完成了交錯軸斜齒輪外嚙傾斜式寬窄行分插機構的整機結構設計;重點分析了斜齒輪螺旋角的合理選擇;并突破性地設計了一種新型的直取式分插機構栽植臂,解決了分插機構整體傾斜帶來的取秧量不均勻、斜插秧直立性較差的問題,以保證插秧質(zhì)量。
　　 5.完成了整機各零部件的工程圖及三維模型,并對其進行虛擬裝配;基于機械系統(tǒng)仿真分析軟件ADAMS對機構進行動態(tài)仿真分析,得出分插機構秧針尖點運動軌跡、橫