穴盘苗自动移栽机移箱机构设计及试验研究

摘要

穴盘苗自动移栽机由取苗机构、植苗机构、移箱机构三部分组成，移箱机构是自动移栽机的一个核心部分，它的主要功能是把穴盘苗准确的提供给取苗机构，如果移箱机构移动不到位可能会导致取苗机构取不出来苗、插坏穴盘或者是伤苗等现象，最终会影响栽植的成功率。现有的国外移箱机构大多数围绕插秧机设计，穴盘苗移栽机产品都是针对扰性穴盘的，不能适应国内的穴盘。而国内的移箱机构一般配合取苗机构，基于机电技术开发的，结构简单，难以应用到田间作业。本文对自动移栽机的移箱机构进行了设汁研究，结合虚拟样机技术进行了仿真分析和试验研究。主要研究内容包括以下几个部分:
　　(1)实验研究了与移箱相关的穴盘苗物理力学特性。通过实验确定了辣椒穴盘苗的含水率为60％时最适合移栽，测量了整盘辣椒穴盘苗的重量，以及穴盘与穴盘托板之间的摩擦系数，并对穴盘进行了受力分析。为移箱机构的设计和仿真提供依据。
　　(2)设计了一种移箱机构。提出了采用不完全齿轮机构与双螺旋传动机构实现横向间歇输送穴盘，采用凸轮连杆组合机构与棘轮机构实现纵向间歇输送穴盘，对移箱机构各个部分的具体结构和参数进行了设计。
　　(3)针对纵向送盘机构中强度薄弱的摆杆Ⅰ和摆杆Ⅲ容易引起弹性变形影响纵向输送精度，偏差过大甚至会导致取苗机构取不出来苗、插坏穴盘或者是伤苗等现象，对纵向送盘机构进行了刚柔耦合的动力学仿真分析。用proe软件分别对齿轮传动机构、横向移箱机构、纵向送盘机构进行了三维建模，然后虚拟装配成移箱机构三维模型。将纵向送盘机构导入ADAMS软件，运用ADAMS/AutoFlex将纵向送盘机构中的摆杆Ⅰ和摆杆Ⅲ进行柔性化，在ADAMS中建立纵向送苗机构的刚柔耦合仿真模型。对纵向送盘机构进行了运动学仿真分析，得出了摇杆的角位移、角速度以及角加速度曲线。并进行了动力学仿真分析，分析了摆杆Ⅰ和摆杆Ⅲ的应力，不同工作阻力下摇杆转过的角度偏差，由弹性变形带来的摇杆角度偏差小于0.7953°，满足设计要求。
　　(4)考虑双螺旋传动轴的工作寿命和稳定性，利用ANSYS对双螺旋传动轴进行了模态分析。获得第一到第八阶模态振型图，通过汽油机的基频与第一阶频率对比分析得出对双螺旋传动轴正常工作时没有影响。
　　(5)利用直线位移传感器、插头式变送模块、数据采集分析仪和计算机搭建了一个直线位移测试系统，在不同的取苗速度下研究了移箱机构的横向位移精度和纵向位移精度。通过SPSS18.0数据处理软件进行分析，得出横向位移的均值为32.0870mm，最大偏差为（-0.2320，0.4060）mm，纵向位移的均值为31.9824mm，最大偏差为(-0.3638，0.3286) mm，设计满足要求。通过自动取苗试验证明移箱机构与取苗机构能相互协调配合，实现横向间歇输送单个钵苗和纵向间歇输送整排钵苗。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的及意义

1．2 国内外移栽机研究现状

1．2．1 国内移栽机研究现状

1．2．2 国外移栽机研究现状

1．3 国内外移箱机构研究现状

1．3．1 国内移箱机构研究现状

1．3．2 国外移箱机构研究现状

1．4 本课题研究的主要内容

第二章 穴盘育苗与穴盘苗物理力学特性研究

2．1 穴盘育苗及穴盘的选择

2．2 育苗基质的成分

2．3 穴盘育苗方法

2．4 最佳含水率测定

2．5 穴盘苗重量的测量

2．6 摩擦系数测量

2．7 穴盘受力分析

2．8 小结

第三章 移栽机移箱机构的设计

3．1 移栽机总体方案设计

3．2 移箱机构设计的基本要求

3．3 移箱机构方案设计

3．3．1 齿轮传动机构设计

3．3．2 横向移箱机构设计及分析

3．3．3 纵向送盘机构设计

3．4 小结

第四章 纵向送盘机构动力学仿真分析

4．1 ADAMS／AutoFlex柔性体理论及仿真流程

4．1．1 ADAMS软件介绍

4．1．2 ADAMS／AutoFlex柔性体理论

4．1．3 刚柔耦合仿真步骤

4．2 移箱机构的虚拟样机模型

4．2．1 移箱机构的proe建模

4．2．2 纵向送盘机构虚拟样机的建立

4．3 刚柔结合的仿真模型的建立

4．3．1 ADAMS／AutoFlex生成柔性体

4．3．2 ADAMS中柔性体替换刚形体

4．4 仿真结果分析

4．4．1 运动学仿真结果分析

4．4．2 动力学仿真结果分析

4．5 小结

第五章 双螺旋传动轴的模态分析

5．1 模态分析的理论基础

5．1．1 模态分析基本含义

5．1．2 模态分析的目的

5．1．3 振动方程的建立

5．2 模态分析步骤及分析结果

5．3 小结

第六章 移箱机构的试验研究

6．1 移箱机构位移检测试验

6．1．1 检测方法

6．1．2 位移传感器标定

6．1．3 测试与结果分析

6．2 移箱机构与取苗机构的匹配试验

6．3 小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

已发表的论文及参加研究课题