高速水稻钵苗移栽机分秧装置运动学分析与优化设计

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1、—————————————————————高速水稻钵苗移栽机分秧装置运动学分析与优化设计—————————————————————KinematicsAnalysisandOptimalDesignofHigh-speedRiceBowlSeedlingTransplantingMechanism作者姓名：袁瑞强领域（方向）：工程机械安全与节能控制技术指导教师：尚涛教授类别：工程硕士答辩日期：2015年5月31日摘要采用钵盘育苗的水稻钵苗移栽技术，可以有效保留秧苗根部中的有机质，移栽时不伤秧、移栽后扎根快、生长时无缓苗

2、期，相比于机械插秧具有不伤根、不伤苗、增产增收等诸多优点，对经济效益和社会效益产生的促进作用均十分明显。分秧装置作为水稻钵苗移栽机的核心工作部件，它的工作性能决定了钵苗移栽机的移栽效率和插秧质量，但目前国内研制的分秧装置栽植效率普遍较低，国外引进机型价格昂贵、结构复杂。因此，为了适应中国农业水稻种植的现状，研究一种新型高效的水稻钵苗移栽机分秧装置具有战略性的意义。本文通过机构创新对钵苗移栽机分秧装置的结构参数及运动过程中的影响因素进行了分析，设计了一种既能取秧、插秧同时又能实现推秧动作的新型高速水稻钵苗移栽机分秧装置。

3、该分秧装置已申请了发明专利（申请号：201410662412.1）和实用新型专利（申请号：201420696058.X）。本文主要研究工作内容如下：1)论述了国内外水稻钵苗移栽机分秧装置的研究现状，分析了各分秧装置的优缺点，并根据农艺要求和水稻钵苗移栽姿态设计了一种既能取秧、插秧同时又能实现推秧动作的新型曲柄摇杆行星系分秧装置。2)介绍了曲柄摇杆行星系分秧装置的组成和工作原理，建立了分秧装置的运动学理论模型，并针对原有分秧装置设计中存在的不足进行了改进，运用Matlab软件对改进后分秧装置的静轨迹进行了绘制，为运动学仿

4、真分析提供理论依据；根据改进的方案对不完全齿轮—齿条式推秧机构进行了结构设计及仿真验证，并对推秧机构的结构特点和工作原理进行了介绍；改进后的分秧装置在满足水稻栽植工作轨迹和种植农艺要求的基础上，取秧点在竖直方向高度上增加了24mm，栽植深度在竖直方向上增加了15mm，并实现了所设计的推秧杆在模拟手工插秧时“捺秧”的动作，保证了所插秧苗的直立度及入泥的深度。3)分析了分秧装置的工作循环及受力情况，建立了推秧过程及推秧弹簧的动力学模型，并对推秧弹簧的选取进行了详细的参数优化，掌握了推秧弹簧刚度k值对分秧装置栽植质量的影响，

5、得出了推秧弹簧的一组优化参数解。4)以软件优化的结构参数值为基础，在AutoCAD软件环境中绘制了分秧I装置的零件图和总装配图，解决了分秧装置中关键部件的设计问题，并确定了凸轮和栽植臂的初始安装位置；利用三维设计软件CATIA对整个分秧装置进行了零部件建模及虚拟装配，在动态仿真分析软件RecurDyn环境中对所设计的分秧装置进行了运动学仿真，通过虚拟样机的仿真结果和改进前后的分析对比，验证了改进后分秧装置理论的正确性。5)完成了分秧装置的样机加工及装配，并在试验台上进行了运动学特性试验，通过与虚拟样机仿真结果的分析对比

6、，进一步验证了本文研究的分秧装置的可行性，适于广泛使用。关键词：钵苗移栽，分秧装置，曲柄摇杆行星系，推秧机构，虚拟仿真IIABSTRACTRicebowlseedlingtransplantingtechnologyisatransplantingtechnologywithbowlseedling,throughitthenutrientsoilisfullyreservedwithriceseedling,comparedwiththeseedlingsbyricetransplanteritrarelyhurts

7、theseedlingsandmakesthemstrongandmaturefaster,sothericebowlseedlingtransplantingcanproducecontinuableeconomicandsocialbenefits.Asthecoreworkingcomponent,thetransplantingmechanismdeterminesthetransplantingefficiencyandquality,buttheefficiencyofthedomesticricebowl

8、seedlingtransplantingmechanismisgenerallylow,theimportedmachineisalsoexpensiveandcomplex.Therefore,toacclimatethecurrentricecultivationsituationinchina,ithasastrategi