基于秧针轨迹的非圆齿轮旋转式分插机构的优化

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1、摘要旋转式分插机构是高速水稻插秧机的核心部件，其秧针的运动轨迹主要取决于非圆齿轮行星轮系的结构参数。针对目前求解旋转式分插机构先给定非圆齿轮节曲线函数，再确定其结构参数的设计方法存在灵活性差的问题，本文研究了基于秧针静轨迹设计非圆齿轮旋转式分插机构的方法，突破了设计分插机构时，必须先给出非圆齿轮节曲线函数才能进行求解的设计方法，建立了秧针静轨迹与非圆齿轮行星轮系传动比之间的关系，开发了分插机构设计的优化软件，提出了一种新的分插机构设计方法；完成了分插机构的设计、样机制作和田间试验，主要研究内容和结论如下：1）研究了水稻机插秧技

2、术的发展和插秧机旋转式分插机构的技术现状及发展趋势，分析了非圆齿轮系分插机构的工作原理和结构特点，建立了用数值点表示秧针静轨迹的非圆齿轮行星轮系分插机构的运动学模型。2）根据旋转式分插机构的结构特点和工作原理，研究了非圆齿轮行星轮系总传动比与秧针静轨迹之间的关系，提出了非圆齿轮行星轮系分段传动比的傅里叶函数假设，解决了求解分段传动比有效方程不够的问题，通过迭代、拟合，求解出非圆齿轮行星轮系的分传动比，并设计出分插机构的非圆齿轮，提出了一种基于秧针静轨迹反求分插机构非圆齿轮的设计方法。3）开发了优化行星架和栽植臂初始安装角等参数

3、的人机交互辅助分析优化软件，解决了旋转式分插机构的多目标优化困难的问题。在反求设计和优化的基础上，本文完成了该分插机构的设计和制造工作，并进行机构的运动仿真分析，理论分析和田间试验证明研发的分插机构可以很好的满足机械插秧的要求，同时，也验证了基于秧针静轨迹设计非圆齿轮系分插机构方法的正确性。关键词：插秧机；秧针轨迹；分插机构；非圆齿轮；逆向工程；数值求解OptimizationofNon-circularNearRotaryTransplantingMechanismBasedontheTrajectoryofSeedling

4、NeedleAbstractRotarytypetransplantingmechanismisthecorecomponentofhigh-speedricetransplanter,whosemotiontrajectoryofseedlingneedlesmainlydependsonthestructureparametersofnon-circulargearplanetarytrains.Recently,thesolutionmethodofrotarytypetransplantingmechanismisfi

5、rstlygivennon-circulargearpitchcurvefunction,thendetermineitsstructuralparameters.Accordingtothelessflexibilityproblemofdesignmethod,thispaperstudiesthemethodofdesigningnon-circulargeartransplantingmechanismbasedonstatictrajectoryofseedlingneedle.Themethodstudiedbyt

6、hepaperbreaksthroughthedesignmethodthatonlythefunctionofnon-circulargearpitchcurveisgivencanthesolvingprocesscontinueswhendesigningtransplantingmechanism.Thispaperhasestablishedtherelationshipbetweenstatictrajectoryofseedlingneedlewithgearratioofnon-circularplanetar

7、ytrains,developedoptimizationsoftwareoftransplantingmechanismdesign,proposedanewdesignmethodoftransplantingmechanism,completedtransplantingmechanismdesign,prototypeproductionandfieldtest.Themainresearchcontentsandconclusionsareasfollows:1)Studiedthetechnologydevelop

8、mentofricemechanicaltransplantingandthepresenttechnologysituationanddevelopmenttrendofrotarytypetransplantingmechanismofricetransplanter,a