偏心非圆—巴斯噶齿轮行星轮系栽植机构的建模、优化及试验研究

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1、本学位论文得到以下项目的资助：1.非圆齿轮行星系栽植机构分析与设计方法研究（51275481）；2.浙江理工大学2013年度研究生创新研究项目（YCX13024）。浙江理工大学硕士学位论文摘要钵苗移栽具有对气候的补偿作用和使作物生育提早的综合效益，提高复种指数。但是我国的全自动机械栽植技术发展缓慢，机械栽植普及率低，由国内外的实际栽植经验可知栽植机械化是减轻劳动强度的基本途径和未来的发展方向。栽植机构是将秧苗植入大田的最终机构，是移栽机的核心工作部件，直接影响秧苗成活率，栽植机构的评价准则是高立苗率和

2、低损伤地高速栽植。针对目前栽植机构存在的问题，本论文提出新型栽植机构，并提出通过保证栽植嘴理想轨迹、姿态、速度和挖出的穴口形状等运动学特性来提高立苗率和降低损伤率，对所提出的新型栽植机构进行建模分析和试验研究。本文主要研究内容如下：（1）对变性巴斯噶蜗线非圆齿轮和变性偏心圆齿轮进行研究。基于传统的巴斯噶线非圆齿轮、偏心圆齿轮及与其共轭非圆齿轮节曲线方程，增加变性系数对变性非圆齿轮节曲线和中心距方程进行研究：应用优化设计中的进退法和黄金分割法实现中心距的数值计算。根据微分几何中曲线上各点曲率半径计算公式

3、，建立变性非圆齿轮副凹凸性判别模型。（2）提出了偏心非圆-巴斯噶齿轮行星轮系栽植机构，建立其运动学分析数学模型，利用Matlab编写该机构的运动学仿真与优化软件。利用该软件研究偏心齿轮偏心距、巴斯噶蜗线齿轮的发生圆半径、变性系数、初始相位角等参数对该机构的栽植嘴轨迹、姿态和形成穴口的影响。利用软件的人机交互功能获得较优参数，使其对应的栽植嘴轨迹姿态好、穴口大小适中，以更好的满足钵苗移栽农艺要求。（3）建立偏心非圆-巴斯噶齿轮行星轮系栽植机构的动力学模型。利用Matlab编写该机构的动力学仿真与优化软件

4、。（4）根据优化后的机构参数，利用三维实体建模软件，进行偏心非圆-巴斯噶齿轮行星轮系栽植机构的结构设计及虚拟仿真。（5）研制了偏心-巴斯噶齿轮行星轮系栽植机构，进行试验研究。利用高速摄影及其视屏处理技术，验证了机构的运动学轨迹和姿态的准确性；同时利用振动测试仪，测量支撑点的受力情况，并与动力学理论模型测得数据相比较，验证动力学模型的准确性。（6）为了进一步证明本文提出的栽植机构动力学特性的优越性，选取七杆式栽植机构作为比较对象，建立七杆式栽植机构的动力学模型，并将两栽植机构进行动力学特性比较，验证了本

5、论文提出的栽植机构的优越性。关键词：钵苗移栽机；非圆齿轮；栽植机构；巴斯噶蜗线；运动学；动力学；参数优化；试验I浙江理工大学硕士学位论文Modeling,OptimizationandTestofPlantingMechanismTransmittedbyEccentric-PascalCurvenon-circulargearsAbstractTransplantingcancompensatetheclimateandimprovethecomprehensivebenefittocropgrow

6、thinearly,anditcanimprovethecroppingindex.However,thedevelopmentofautomaticmechanicalplantingtechnologyinChinaislow,soasthepopularizationrateofmechanicaltransplanting.Fromtheactualexperienceathomeandabroad,plantingmechanizationisthebasicwaytolightenthel

7、aborintensityandalsoisthedirectionofthedevelopmentinthefuture.Transplantingmechanismisultimatemechanismthathasseedlingplantedinthefield,itisthecoremechanismofthetransplantingmachine,whosebehaviordirectlyaffectsthesurvivalrateofseedlings.Theevaluationcri

8、teriaofplantingmechanismishighverticalityrateofseedlingsandlowdamagerateinhighspeed.Aimingattheseproblemsofexistingplantingmechanism,thisthesisputsforwardanewtypeofplantingmechanism,byensuringthekinematiccharacteristicsofdesiredt