凸轮摆杆式栽植机构运动分析及性能试验.pdf

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1、第32卷第6期342016年3月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．32No．6Mar．2016凸轮摆杆式栽植机构运动分析及性能试验何亚凯·，一，李树君咪，杨学军2，颜华2，王薇2(1．中国农业机械化科学研究院，北京100083；2．现代农装科技股份公司，北京100083)摘要：该文针对钵苗栽植机构栽植直立度低的问题，设计一套凸轮摆杆式栽植机构。建立了栽植机构的运动学模型，得到机构栽植器栽植轨迹、栽植速度和栽植加速度方程

2、。基于MATLAB／GUI开发了应用于栽植机构运动分析的图形交互界面，分析了栽植机构曲柄cD长度与初始相位角、摆杆OA长度与初始相位角以及平行杆AG长度对栽植轨迹的影响，并通过正交试验方法对移栽结构参数进行优化。根据优化所得参数加工出试验样机，以钵苗直立度为主要检测指标对该试验样机进行田间试验。试验表明：该栽植机构能够在0．556m／s的工作速度和栽植频率60．7株／min条件下较好地满足钵苗农艺栽植要求，钵苗栽植直立度优良率为95％且其变异系数为2．03％，倒伏率为1．67％，栽植株距误差率为0．22％，无缺苗和

3、漏栽现象。由此表明所设计栽植机构在高栽植效率的条件下，仍具有良好的栽植性能，所涉及的研究方法和试验结果可为后期样机的设计提供参考依据。关键词：农业机械；运动学；优化；凸轮摆杆；移栽机；栽植机构；运动学分析；试验doi：10．11975／j．issn．1002-6819．2016．06．005中图分类号：$223．94文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一06—0034—08何亚凯，李树君，杨学军，颜华，王薇．凸轮摆杆式栽植机构运动分析及性能试验[J】．农业工程学报，2016，32(6)：34-41

4、．doi：10．11975／j．issn．1002-6819．2016．06．005http：／／www．tcsae．orgHeYakai，LiShujun，YangXuejun，YahHua，WangWei．Kinematicanalysisandperformanceexperimentofcam—swinglinkplantingmechanism[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE

5、)，2016，32(6)：34-41．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．06．005http：／／www．tcsae．org0引言作物移栽作为一种现代栽培技术，能够有效地增加作物产量。随着钵苗育苗技术逐渐成熟，钵苗移栽也被广泛应用于烟草和蔬菜等经济作物种植。机械移栽的应用有效地减轻了劳动强度并提高钵苗栽植频率，但现有移栽机栽植机构栽植的钵苗直立度仍然不高旧。目前研究较为成熟的栽植机构主要有转盘式栽植机构、行星齿轮式栽植机

6、构和多连杆式栽植机构，此类栽植机构移栽机不仅能较好地应用于根系不发达、易破碎的钵苗移栽，而且还能较好地应用在膜上和非膜上的钵苗移栽嗍。行星齿轮式栽植机构与转盘式栽植机构的工作原理相似，都可以简化为平行四杆栽植机构，该栽植机构栽植鸭嘴的栽植轨迹为余摆线，即栽植轨迹下部存在较大的扣环，造成鸭嘴在栽苗时撕膜较为严重，钵苗栽植直立度难以保证15，8-111。多连杆式栽植机构中较为成熟的机构为七连杆式栽植机构，该机构栽植轨迹下部有重合部分且有一定的长度，能够有效保证作物栽植状态且减少栽植器对地膜的破坏程度，但该栽植机构栽植器

7、在栽植过程中处于摆收稿日期：2015—12—02修订日期：2016—0l一29基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2012AAl0A501)；国家科技基础性工作专项(创新方法工作)项目(20131M030700)；“十二五”国家科技支撑计划资助项目(2013BAD08803)作者简介：何亚凯(1989一)，博士生，主要从事智能化农业装备技术研究。北京中国农业机械化科学研究院，100083。※通信作者：李树君(1962一)，研究员，博士生导师，主要从事高新技术装备在农副产品和食品加工中的应用研究。

8、北京中国农业机械化科学研究院，100083。Email：lisj@caams．or即n动状态影响钵苗的栽植效果，且该机构的栽植轨迹上部变化不平稳，对栽植机构栽植器接苗造成很大的影响叫4J。为较好地满足钵苗移栽性能要求，基于四杆机构和多连杆机构基础上¨5—231，设计一套凸轮摆杆式钵苗栽植机构，并对该栽植机构进行运动学分析和结构参数优化，得出一组较优的结构参数