大蒜栽植机栽植系统优化设计与运动分析

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1、２０１１年２月农业机械学报第４２卷第２期大蒜栽植机栽植系统优化设计与运动分析何岳平陈青春何瑞银於海明（南京农业大学工学院，南京２１００３１）【摘要】针对大蒜在栽植过程中保持蒜尖朝上并直立的农艺要求，将水稻插秧机分插机构工作原理作为大蒜栽植机栽植系统的优化设计基础，对大蒜栽植机栽植系统进行适应性改进。对该机构的运动过程进行分析得到了成穴机构的穴宽、穴距和成穴深的表达式，并以穴宽适中为目标函数，增加了已有研究所缺少的约束条件，建立了大蒜栽植机栽植系统的优化数学模型，探讨了机构有关参数对穴宽的影响。利用Ｍａｔｌａｂ软件对影响穴宽的因素进行

2、了优化计算，优化结果显示理想穴宽与实际穴宽的误差为００２ｍｍ。在ＡＤＡＭＳ系统环境下，对大蒜栽植机栽植系统进行运动仿真和分析表明，优化后的分插机构工作参数符合大蒜栽植的农艺需求。关键词：大蒜栽植机栽植系统优化设计运动分析中图分类号：Ｓ２２３９４文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１１）０２００８８０６ＯｐｔｉｍａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＫｉｎｅｍａｔｉｃＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＰｌａｎｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍｏｆＧａｒｌｉｃＰｌａｎｔｉｎｇＭａｃｈｉｎｅｒｙＨｅＹｕｅｐｉｎｇＣｈｅｎＱｉｎｇｃｈｕｎＨｅＲｕｉｙｉｎＹｕＨａｉ

3、ｍｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｏｍｅｅｔｔｈｅａｇｒｏｎｏｍｉｃｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｇａｒｌｉｃｃｌｏｖｅｕｐｒｉｇｈｔｗｉｔｈｉｔｓｒｏｏｔｄｏｗｎｗａｒｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇａｒｌｉｃｐｌａｎｔｉｎｇ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｒｉｃｅｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉ

4、ｇｎｂａｓｉｓｏｆｐｌａｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｇａｒｌｉｃｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙ．Ｅｑｕａｔｉｏｎｓｏｆｃａｖｅｗｉｄｔｈ，ｓｐａｃｅ，ｄｅｐｔｈｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｋｉｎｅｍａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｒｅｑｕｉｒｅｄｃａｖｅｗｉｄｔｈａｓｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｎｏｔｒｅｐｏｒｔｅｄｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｃａｖｅｗ

5、ｉｄｔｈｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｕｓｉｎｇＭａｔｌａｂ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｄｅｓｉｒｅｄａｎｄａｃｔｕａｌｃａｖｅｗｉｄｔｈｗａｓ００２ｍｍ．ＰｌａｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｇａｒｌｉｃｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇＡＤＡＭＳ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｍｅｔｔｈｅｇａｒｌｉｃｐｌａｎｔｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒ

6、ｄｓＧａｒｌｉｃｐｌａｎｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｐｌａｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ，Ｋｉｎｅｍａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓ［１］生产产业化发展的需要及对出口品质的要求。引言因此，设计一种能保证蒜瓣直立且蒜尖朝上、生产率目前，我国大蒜播种主要靠人工插播，劳动强度高的大蒜栽植机，对提高大蒜质量及提高大蒜种植大、工作效率低、种植质量差、成本高，成为大蒜产业出口基地的经济效益具有重要意义。发展的瓶颈之一。虽然国内现有少数型号的大蒜栽已有后插式大蒜栽植机研究缺少蒜爪入土角与植机能够实现机械化栽（播）种，但是栽植后一般不取蒜

7、角的角度差约束条件，且未分析蒜爪与水平方［２］能保证蒜瓣直立和蒜尖向上，且容易损伤蒜种，导致向夹角的变化规律。大蒜出芽率降低，成品蒜头品质下降，难以适应大蒜本文针对大蒜栽植的农艺要求，选择东洋收稿日期：２０１００５１２修回日期：２０１０１０２６江苏省农机基金资助项目（ＧＸＺ０６００２）作者简介：何岳平，硕士生，主要从事现代农业机械研究，Ｅｍａｉｌ：ｈｙｕｅｐｉｎｇ２００３＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：陈青春，副教授，主要从事农业机械化工程研究，Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｑｃ＠ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ第２期何岳平等：大蒜栽植机栽植系统优化设计

8、与运动分析８９ＰＦ４５５Ｓ型插秧机的后插式分插机构作为大蒜栽植机栽植系统的研发基础，进行大蒜栽植适应性分析、改进，旨在寻求适合于大蒜栽植机分插机构的结构形式和最优的工作参数。利用复数矢量建立后插式分插机构（曲柄摇杆分插机