基于MATLAB的温室电动松土机机构仿真研究.pdf

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1、第50卷第12期V01．50No。12农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2012年12月December2012doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2012．12．003基于MATLAB的温室电动松土机机构仿真研究李雪，陈亚东(212003江苏省镇江市镇江船艇学院工程系)[摘要]小型电动松土机采用曲柄摇杆机构。根据矢量法建立机构的运动学方程，采用Matlab／Simulink对其进行运动学仿真。得到了松土机构的运动曲线。该方法求解效率高，在机构运动特性分析

2、中具有一定的应用价值。[关键词]松土机；曲柄摇杆机构；Madab[中图分类号]$220．3[文献标志码]A[文章编号】1673—3142(2012)12—007—03StudyontheSimulationofElectricScarifierMechanismUsedinGreenhouseBasedonMATLABUXue．CHENYa-dong(DepartmentofEngineering，ZhenjiangWatercraftCollege，ZhenjiangCity，JiangsuProvince212003，China)[Ab

3、stract】Crank—rockermechanismisusedinsmalltypeelectricscarifier．Usingthevectormethod，thekinematicsequationofthemechanismisestablished，themotioncurVesofthelooseningsoilmechanismisobtainedbyMatlab／Simulink．Theresultshowsthatthemethodisefiqeientandusefulinthekinematicsanalysis

4、ofmechanism．[Keywords]scarifier；crank—rockermechanism；Matlab0引言小型电动爪式松土机主要应用于空间狭小的简易温室大棚内．采用曲柄摇杆松土机构和电动机驱动。不仅结构紧凑，而且符合节能、环保的要求。这对于发展经济、高效与环保的设施农业具有重要的现实意义[1

5、。本文主要研究利用Matlab／Simulink模块对松土机的主机构——曲柄摇杆机构进行运动分析。对机构进行运动参数分析是评价机构工作性能、优化新机构的基本依据。连杆机构运动分析常用的方法有图解法和解析法。解析法需要大量的数据计算，

6、需要编制程序才能进行。因此，实际工程中大多使用作图法进行设计。但是图解法设计精度较低，同时也无法在设计过程中对所设计机构的运动性能仿真分析，常常难以准确地满足工程需要。采用Matlab／Simulink模块对机构进行运动分析较手工计算或作图法效率高、精确．应用非常广泛。1松土机工作原理如图1所示，温室电动松土机主要由电动机、收稿日期：2012-08—26修回日期：2012—09—17基金项目：丘陵地区经济作物节水关键技术及装备研制(江苏省科技攻关项目，BE2005316)联轴器、蜗轮箱、松土部件、机架、行走装置和操作手柄等组成。电动机输出的

7、动力经联轴器带动蜗杆转动，通过蜗轮减速。将动力向变速箱的左右两侧输出。一侧带动曲柄旋转：另一侧通过链轮将动力传递到行走轮。从动链轮与地轮之间由离合器联接，通过离合器的啮合和分离．控制机器行走和停止。操作手柄可以控制机器转向[2】。1．电动机2．摇杆3．操作手柄4．联轴器5．曲柄6．变速箱7．松土抓固定板8．松土抓9．连杆10．机架11．行走轮12璃合器操纵杆圈1温室电动松土机结构Fig．1TheStructureofelectricscarifierusedingreenhouse工作时，地轮向前行驶，曲柄作圆周运动，摇杆绕固定点摆动，松土

8、爪柄则带动松土爪转动。使松土爪的运动轨迹呈余摆线，形成切土和抛土的动作，达到近似人工刨地的效果，从而实现松土。8农业装备与车辆工程2012经2松土机构运动数学模型的建立图2为松土机曲柄摇杆机构，曲柄2为原动件，摇杆4是从动件，通过连杆3将曲柄的连续转动转变为摇杆4的往复摆动。曲柄2的长度R：=100ram，旋转角位移为兜，连杆3的长度为R，=335mm，与菇轴正向夹角为岛，摇杆4的长度为R。=282mm，与z轴正向夹角为成，机架1的长度为R1=493mm。Fi0．2Simplifiedscaritymechanism对该曲柄摇杆机构建立闭环

9、矢量方程[31R1+尺4=R2+R3。(1)将式(1)向石轴，y轴分别投影可得矢量方程的解析式fL7r2c2si。n80晚z++rr33sci。n80}二rn4s+in郴04。s