大株距旋转式行星轮系蔬菜钵苗栽植机构的优化设计与试验

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1、浙江理工大学硕士学位论文大株距旋转式行星轮系蔬菜钵苗栽植机构的优化与设计摘要目前我国每年蔬菜播种面积已达3亿亩，年产量超过7亿吨，是世界上最大的蔬菜生产和消费国。在蔬菜种植生产中，部分甘蓝类、绿叶类蔬菜采用大株距种植。为了能实现这些蔬菜的全自动机械化种植，本文提出并设计了一种能应用于全自动移栽机上的非圆齿轮行星轮系大株距旋转式栽植机构，并建立机构运动学建模、进行机构参数优化，开展机构的虚拟样机试验、接苗试验和田间植苗试验等研究工作。具体研究内容和结果如下：(1)通过了解国内外蔬菜栽植机构的发展状况，着重分析了各类型蔬菜移栽机栽植机构的特点。全自动蔬菜移栽机是未来蔬菜种植机械的发展方

2、向，但是目前全自动移栽机上的栽植机构不能很好地适应大株距栽植；而半自动移栽机在栽植机构上间隔放苗能实现大株距栽植，但工作效率偏低。因此有必要设计一种高效的并能适合全自动移栽机的大株距栽植机构。(2)通过分析蔬菜钵苗的栽植要求，构想出一种能适合蔬菜钵苗大株距栽植的运动轨迹。选择了栽植机构的传动形式和整体结构，首次将转角关系函数12k1sin()2k2sin(22)应用于栽植机构驱动部件非匀速传动的设计中。以该转角关系函数为基础，建立了大株距栽植机构的运动学模型。(3)利用建立的机构运动学模型，基于VB6.0开发了大株距栽植机构的辅助分析与优化软件，分析了各主要机构

3、参数对大株距栽植机构的运动轨迹和运动姿态的影响，通过人机交互方式优化出一组能够满足蔬菜钵苗大株距栽植工作要求的机构参数。(4)根据优化后的机构参数，设计了大株距栽植机构的机械结构，建立了大株距栽植机构的三维模型并进行虚拟样机试验，通过运动仿真分析证明机构的结构设计是合理的，理论分析是正确的。(5)试制了大株距栽植机构的零件并装配成样机。将大株距栽植机构安装到自主设计的全自动移栽机上，进行大株距栽植机构的接苗试验和田间植苗试验。测试大株距栽植机构的栽植性能以及分析栽植嘴在离运动轨迹最低点不同时刻的张开和闭合对栽植质量的不同影响，获得了栽植嘴最合适的开启时间。通过植苗试验证明该大株距栽

4、植机构作业性能稳定、安全可靠、栽植质量良好，能适用于全自动移栽机的大株距栽植。关键词：全自动移栽机；大株距栽植机构；非匀速传动；仿真；参数优化；试验i浙江理工大学硕士学位论文大株距旋转式行星轮系蔬菜钵苗栽植机构的优化与设计OptimizationDesignandTestsofLargeSpacingRotaryPlantingMechanismwithPlanetaryGearTrainforVegetablePot-SeedlingAbstractAtpresent,China'svegetableplantingacreagehasreached300millionmueve

5、ryyearandChinahasproducedmorethan700milliontonsofvegetableseveryyear.Chinaistheworld’slargestvegetableproductionandconsumingcountry.Partsofcabbagesandgreenleafyvegetablesareproducedbylargespacingplantinginvegetableproduction.Inordertorealizeautomatictransplanter,alargespacingrotaryplantingmech

6、anismwithplanetarygeartrainwasproposedanddesigned,thekinematicsmodelareestablishedandoptimizedthemechanismparameters.Conducttheresearchofsimulationanalysis,catchvegetablepot-seedlingexperimentandfieldplantingexperimenttomechanism.Thespecificresearchcontentsandresultsareasfollows:(1)Byresearchi

7、ngthedomesticandforeigndevelopmentconditionofvegetableplantingmechanism,thecharacteristicsofeachtypetransplantingmechanismswereanalyzed.Theanalysisfoundthatautomaticvegetabletransplantingisthefuturedirectionofvegetableplantingmechanism,