双臂式取苗机构优化设计及全自动移栽机试制

摘要

中国是世界最大蔬菜生产国，移栽是中国蔬菜的主要种植形式。移栽机是适用于蔬菜移栽的机械，但是，目前我国使用的移栽机多为仿制国外的半自动移栽机。半自动移栽机的缺点有:需人工喂苗，效率低，连续工作人工劳动强度大，移栽质量差等。而全自动蔬菜移栽机全部为国外的产品，且结构复杂、价格昂贵。并不适应于我国小块田地移栽的需要。因此，急需研制出适合我国国情的穴盘苗全自动移栽机。
　　针对我国对全自动移栽机的迫切需求，本文的核心工作为两大方面:一是对全自动移栽机的核心工作机构——取苗机构，进行了运动学分析与优化设计，以及结构改进设计，二是负责导师团队设计的全自动移栽机的试制和试验研究工作，其主要研究内容及结论如下:
　　(1)介绍了一种双臂式自动取苗机构，并介绍了该机构组成及工作原理，建立了双臂式自动取苗机构试验台，在该试验台上进行了不同取苗速率的取苗试验。取苗速率试验结果表明，随着取苗速率的增加，平均投苗失败率和平均伤苗率逐步升高，平均取苗成功率降低。主轴转速为10转/分时，取苗成功率最高(99.22％);主轴转速为30转/分时，取苗成功率最低(60.15％)。
　　(2)对双臂式取苗机构进行运动学分析，运用复数矢量法建立了双臂式取苗机构运动学理论模型;在双臂式取苗机构试验台上，运用高速摄像及相应的视频后处理技术，对双臂式取苗机构进行了运动学试验分析，试验分析结果与理论模型结果基本吻合，验证了双臂式取苗机构理论模型的正确性;在理论模型的基础上，对双臂式取苗机构进行了结构优化。
　　(3)对双臂式取苗机构进行了结构改进。对凸轮-连杆机构动力传递方式进行了改进，引入了一种几何锁合型凸轮——双滚子沟槽式凸轮，设计了双滚子沟槽式凸轮的基本参数;改进了双臂式取苗机构杆件间联接方式，并对其杆件进行减重设计;对双臂式取苗机构的内外侧工作部件进行了质量平衡;对双臂式取苗机构支撑架在焊接过程中的形变误差进行了控制;针对取苗末端执行器在高速工作时振动的问题设计了一种减振装置;最后，在Solidworks软件中完成了经优化、改进后的双臂式取苗机构建模工作，并对该机构进行了试制。
　　(4)对全自动移栽机进行了试制与试验工作。由于双臂式取苗机构是全自动移栽机的一部分，通过全自动移栽机整机联动的取苗试验，更能反映实际情况。首先，对全自动移栽机进行了试制，并完成多次调试工作根据调试过程暴露的问题，对全自动移栽机进行了改进设计;在调试工作完成后，进行了取苗试验，在取苗速率为40转/分的情况下，取苗成功率达到了92.4％;在取苗速率55转/分的情况下，取苗成功率达到了88.09％，平均取苗成功率达到了90.25％。取苗效果良好，达到了预先设计的目标。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状分析

1．2．1 国外研究现状分析

1．2．2 国内研究现状分析

1．3 本文研究的主要内容和方法

第二章 双臂式取苗机构简介及试验研究

2．1 引言

2．2 双臂式取苗机构简介

2．2．1 双臂式取苗机构组成和工作原理

2．2．2 双臂式取苗机构的特点

2．3 取苗机构试验及分析

2．3．1 试验评价指标

2．3．2 最佳工作参数设置

2．3．3 不同取苗速率试验

2．4 本章小结

第三章 双臂式取苗机构运动学分析与优化

3．1 引言

3．2 双臂式取苗机构运动学建模与分析

3．2．1 复数矢量法简介

3．2．2 双臂式取苗机构运动学分析

3．2．3 双臂式取苗机构运动学分析结果

3．3 双臂式取苗机构运动学试验验证

3．3．1 实验设备与实验方法

3．3．2 测定参数的确定

3．3．3 双臂式取苗机构运动学试验

3．4 运动学试验分析结果与理论模型分析结果对比及验证

3．5 双臂式取苗机构结构优化设计

3．5．1 优化设计步骤

3．5．2 双臂式取苗机构优化过程

3．6 本章小结

第四章 双臂式取苗机构结构改进设计

4．1 引言

4．2 双臂式取苗机构动力传递方式选择

4．2．1 原设计机构存在的问题

4．2．2 几种几何锁合型凸轮介绍及选型

4．2．3 从动件运动规律的选择

4．2．4 凸轮基本参数的确定

4．2．5 凸轮的生成

4．2．6 双滚子沟槽式凸轮安装方式

4．3 双臂式取苗机构连接方式改进

4．3．1 原机构存在的问题

4．3．2 几种联接方式介绍

4．3．3 杆件间联接方式改进设计

4．4 双臂式取苗机构减重方案及质量平衡

4．5 双臂式取苗机构支撑架焊接变形控制方案

4．6 取苗末端执行器减振设计

4．7 本章小结

第五章 全自动移栽机试制与试验

5．1 引言

5．2 全自动旱地移栽机简介

5．3 全自动旱地移栽机试制与改进

5．3．1 空载整机调试与改进

5．3．2 移栽整机调试与改进

5．4 取苗试验

5．4．1 试验条件

5．4．2 评价指标

5．4．3 取苗试验

5．5 本章总结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

已发表的论文

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