反转式共轭凸轮蔬菜钵苗移栽机构的设计与仿真-论文.pdf

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1、第30卷第14期农业工程学报、，0l-30NO．1482014年7月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJu1．2014反转式共轭凸轮蔬菜钵苗移栽机构的设计与仿真赵匀，一，樊福雷，一，宋志超，一，那明君，一，左彦军L2，冯勇r，纪海鹏，2(1．东北农业大学工程学院，哈尔滨150030；2．黑龙江粮食产能提升协同创新中心，哈尔滨150030)摘要：国内外蔬菜移栽机核心工作部件均由不同功能的机构组合而成，以完成取苗、送苗和投苗等栽植动作。为简化机构提高移栽效率，该文提出一种以变性椭圆

2、齿轮、正圆齿轮和共轭凸轮为传动机构的反转式蔬菜钵苗移栽机构，实现了用一套机构完成多个动作的要求。使蔬菜移栽机械达到自动、高效率(每行移栽效率可达到120株／min)的移栽水平。首先，在分析该移栽机构工作原理的基础上，建立该机构的运动学模型。然后基于VisualBasic6．0可视化编程软件，建立该机构的辅助分析与优化软件。最后，通过人机交互的优化方法，获得一组符合蔬菜钵苗移栽要求的结构参数，进行二维图纸绘制，三维模型建立，并导入ADAMS(automaticdynamicanalysisofmechanicalsystems)软件中做虚拟仿真，与优化软件

3、得到的结果进行对比分析验证理论的可行性，该研究可为蔬菜钵苗移栽机构的设计提供参考。关键词：农业机械；凸轮；机构；优化；蔬菜；移栽；参数；变性椭圆doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．14．002中图分类号：$223．13；$223．11文献标识码：A文章编号：1002—6819(2014)一14—0008—09赵匀，樊福雷，宋志超，等．反转式共轭凸轮蔬菜钵苗移栽机构的设计与仿真[J]．农业工程学报，2014，30(14)：8—16．ZhaoYun，FanFulei，SongZhichao，eta1．Designandsimul

4、ationofinve~edvegetablepotseedlingtransplantingmechanismwithconjugatecam[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(14)：8-16．(inChinesewithEnglishabstract)机械，主要有挠性圆盘式、链夹式、导苗管式和吊0引言篮式等机型。这些形式的移栽机均需人工喂苗，效旱地作物的栽培可分为直播和移栽2种作业方率低下、劳动强度大，

5、导致整机工作效率低下，人式【lJ。因移栽方式具有许多优点，所以诸多经济作工喂秧成为制约移栽机发展的薄弱环节L5们，高效、物采用了移栽方式，如甜玉米、番茄、辣椒、烤烟、轻简化全自动钵苗移栽机是未来大面积移栽作业棉花等。机具的发展方向。从移栽模式上看，目前国内的蔬菜种植还是以本课题组为了解决以上问题，发明了系列回转人工栽植为主【2】，在蔬菜需求量与日俱增、劳动力式非圆行星轮系移栽机构，用一套机构替代欧共体成本越来越高的今天，机械化钵苗移栽的呼声越来和日本的多套机构，由于用纯机构替代机电一体越高[。化，大大降低了成本、提高了效率，使高效、轻简在旱田移栽机上处于

6、国际领先地位的欧共体化钵苗移栽装置得以实现。但是，由于蔬菜钵苗移蔬菜移栽机的核心工作部件一般由3套或4套装置栽作业要求的工作轨迹比较复杂，折点多、突变大，组成，完成取苗、输送和栽植3个动作，结构复杂、这就要求机构的传动比能实现大幅度的波动，而非成本高、效率低。为了简化机构，日本研制的蔬菜圆齿轮的传动比要实现大幅度变化，齿轮节曲线会钵苗移栽机采用了两套机构，将其中取苗和输送装出现严重变形，导致齿轮难以加工及动力学性能变置合二为一，采用了回转和滑道机构相结合的方式差等问题【l钔。因而单靠非圆齿轮传动难以实现蔬菜完成取秧和输送的复杂动作。但是由于增加了滑道移栽

7、机械要求的复杂轨迹和姿态。针对上述问题，机构，大大降低了生产效率，每分钟只能移栽效率本文提出了一种新型的移栽机械一反转式共轭凸40次／min【4J。工作时间久了，滑道易磨损，工作可轮蔬菜钵苗移栽机构，利用共轭凸轮的传动特性，靠性难以保证。目前应用的移栽机多为半自动移栽将非圆行星轮系的运动与共轭凸轮形成的相对摆动合理地叠加在一起，达到传动比大幅度变化效收稿日期：2014—04．02修订日期：2014．07．22果，使得移栽机构的移栽臂形成满足设计要求的工基金项目：国家自然科学基金资助项目(51175073)；公益性行业(农业)科研专项经费分项(201203

8、059．01)；东北农业大学博士启动基金作轨迹和姿态，从而避免了单一非圆齿轮节曲