基于adams的移栽机关键机构设计与运动仿真分析

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1、2015年1月农机化研究第1期基于ADAMS的移栽机关键机构设计与运动仿真分析李松坡，余泳昌，陈新昌，李长辉，屈哲(河南农业大学机电工程学院，郑州450002)摘要:针对现有移栽机栽植机构作业效果不理想、对不同土壤适应性差等缺点，设计了一种曲柄连杆式栽植机构。为了验证该机构的可行性，建立了栽植机构的数学模型及利用Pro/E进行三维建模，导入ADAMS机械系统仿真软件对其进行运动学及动力学仿真分析。结果表明，该机构工作稳定，满足移栽要求，并能基于农艺要求来实现株距的调整，适应性强，为进一步设计研究打下了理论基础。关键词:移栽机;栽植机构;仿真;ADAMS中图分类号:S223．92文

2、献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)01－0047－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.01.011利用平行四杆原理使栽植器能时刻保持与地面平行，0引言做上下往复运动;当栽植器运动到最行程上止点，喂旱地移栽技术是提高单产的一项重要措施，在保苗装置零速喂苗。当栽植器运动到预定投苗位置，由苗、合理密植、抢农时及解决劳动力临时短缺等发挥安置在连杆上的凸轮使栽植器水平张开释放钵苗;栽了绝对优势。随着国家产业结构的调整，农村劳动力植器离开钵苗时，驱动栽植器合拢，向上运动，等待下大幅向城市转移。对于劳动密集型产业，特别是蔬一次喂苗，由此完成一个循环

3、。菜、花卉、玉米、烟草等，传统的移栽方式劳动力投入［1］多，劳动强度大，无法在短时间内大面积种植。另外，我国曾从国外引进过各种型号的移栽机，包括导［2］苗管式、链夹式、挠型圆盘式以及吊杯式等移栽机;但是在适应性方面效果都不理想，自动化程度较低，对不同土壤、环境适应性差。在移栽过程中，钵苗在落苗过程中容易被吊篮碰伤、钵苗直立度差以及投苗时吊篮运动速度对钵苗的成活率有直接的影响。针对以上问题，设计了曲柄连杆式栽植机构。该机构中的特定连杆和点的运动轨迹、位移、速度以及加速度对移栽机构实现栽植动作［3－5］1．开沟器2．悬挂机构3．单体机架4．驱动轮5．连杆均有重要影响。本文对该栽植机构

4、进行设计并对6．地轮7．覆土装置8．摇杆9．吊篮(闭合)末端执行机构进行运动学仿真分析，这对进一步研制图1栽植器整体结构性能优良的移栽机具有现实意义。Fig．1Theoverallstructurediagramofplantingmechanism1栽植机构的工作原理2栽植器运动轨迹的数学模型栽植机构由开沟器、栽植器(曲柄连杆机构)及覆建立机构的矢量图，将该机构进行旋转得到栽植土装置等组成。如图1所示工作时，地轮带动驱动轮器运动简图，并建立坐标系，如图2所示。做圆周运动，使摇杆上下摆动，带动吊篮做上下运动。其中，L1=60mm;L2=183mm;L3=204mm;L4=171m

5、m;L5=240mm;L6=80mm;L7=105mm;L收稿日期:2013－12－24基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201303011－4)8=135mm。作者简介:李松坡(1987－)，男，河南汝州人，硕士研究生，(E－mail)由矢量方程得lsp5316@163．com。→→→→通讯作者:余泳昌(1955－)，男，河南杞县人，教授，博士生导师，(E－cd+dh－ah－ca=0mail)hnyych@163．com。·47·2015年1月农机化研究第1期［6］将机构矢量方程表示为复数矢量形式为其中，ω1、ω2、ω3分别为CD、DH、AE的角速iθ1iθ

6、2iθ3L1e+L2e=L4+L3e(1)度(rad/s)。其中，L1、L2、L3、L4分别为杆CD、杆DH、杆联立两式可解得杆件AE的角速度ω3，即AE、杆CA的长度(mm);θ1、θ2、θ3分别为CD、ω1l1sin(θ1－θ2)ω3=DH、AE的角位移(rad)。l3sin(θ3－θ2)其中，ω1是地轮驱动杆件CD做圆周运动时的角速度，故ω1为定值，对角度取特殊值法带入可知，末端执行机构送苗和返回的过程中，杆件AE的角速度比较大;在取苗和投苗的过程中杆件AE的角速度较小，能起到良好的取苗、扶苗效果。3栽植器运动仿真分析将Pro/E文件导入Adams中，对运动机构施加约束后对

7、吊篮位置所在点进行速度以及杆件AE角速度、角加速度以及吊篮末端运动轨迹进行分析。图3为吊篮沿X方向相对于机架的速度变化曲线。在喂苗时间段内，吊篮在X方向上相对于机架的速度几乎为零，这样更加利于喂苗机构进行喂苗。投图2栽植机构单体示意图苗前，吊篮相对于机架的速度为负值，此时机架也在Fig．2Theschematicdiagramofsingleplantingmechanism向前运动。为了实现近零速投苗，投苗时必须使吊篮iθ应用欧拉公式e=cosθ+sinθ将式(1)分离，并在X