可调行距步行式插秧机关键机构的设计与试验

摘要

水稻种植机械化在水稻生产过程中有着里程碑式的意义，其发展决定了农业现代化建设的综合水平。水稻插秧机是水稻种植机械化的关键因素，随着我国经济的快速发展和农村劳动力向工业化的转移加快，老龄化问题日益剧增，水稻种植机械化对插秧机的需求越来越迫切。步行式插秧机运用了人体工程学原理所设计的，集轻便、稳定、高效、节能等特点于一体，在我国南方双季稻区得到了推广应用，目前市场上多以固定行距9寸插秧机为主型，然而这种机型无法满足南方双季稻区不同水稻品种和多元化种植制度的需求。因此，为了使同一水稻插秧机机型能够满足不同的种植需求，研制出行距可调插秧机是我国插秧机未来发展的必由之路，实现插秧机的行距可调不仅能够提升插秧机使用的广泛性，而且可以极大的提高我国水稻种植机械化水平。经试验研究结果表明，行距可调插秧既有利于提高水稻产量，又能节约成本、提高效率等优点。
　　行距可调式水稻插秧机的关键技术是在实现功能上可调的同时，又能保证每一个机构之间工作的协调一致性。本文研究对象为洋马AP4步行式插秧机，旨在通过分析现有插秧机适用性优缺点，并结合插秧机的农机农艺及设计要求，提出了可行的行距可调步行式水稻插秧机的总体设计方案。详细陈述了行距可调插秧机的三大关键机构即秧箱机构、移箱机构、分插机构，并针对其他配套机构也均作出了新的结构设计，然后从运动学和动力学角度对关键机构进行了仿真、校核分析，最后在整机成型后进行了田间对比机插秧试验。本文由以下几个重要方面展开了详细研究：
　　1）分析国内外水稻插秧机的发展及研究现状，并结合目前我国水稻在不同区域的农艺要求和种植制度需求，说明了研制行距可调步行式插秧机的可行性和必要性。
　　2）提出了行距可调步行式插秧机的整体设计方案，重点分析了秧箱机构、移箱机构、分插机构的组成与设计工作原理，并简单阐述了各相关配套机构之间的工作协调性。
　　3）利用Pro/E软件对插秧机改进结构进行三维建模，最后组装得到行距可调插秧的总装配图。并运用Pro/E中的机构（Mechanism）模块对分插机构的插秧轨迹进行了运动仿真分析，并获取后分析了取秧点的位移、速度和加速度的变化曲线，通过仿真分析结果来验证插植机构的合理性和可靠性。
　　4）利用 ANSYS/Workbench软件中的模态分析模块对改进设计后的两根螺旋轴进行了模态分析，并分别获取了两根螺旋轴的第一阶至第八阶模态振型云图，以充分了解螺旋轴振动的相关信息，最后对螺旋轴的正常工作作出判断。
　　5）采用AutoCAD2008软件对改进设计零件出加工图纸，最后样机成型。依据目前的育秧技术，培育出标准合格的机插秧秧苗，然后进行了田间机插秧对比试验，并对插秧效果质量和生长过程及最终产量进行了跟踪调查与数据结果分析。

目录

声明

1 绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外行距可调水稻插秧机的发展现状

1.3主要研究内容和技术路线

2可调行距步行式插秧机的总体方案设计

2.1 可调行距步行式插秧机整机参数要求与行距可调基本原理

2.2 可调行距步行式插秧机总体结构设计及其工作原理

2.3相关部件的改进设计

2.4本章小结

3 分插机构的三维建模及虚拟仿真

3.1 Pro/E软件系统简介[51-53]

3.2分插机构及传动系统的三维建模

3.3分插机构运动仿真分析

3.4 仿真轨迹分析与结果分析

3.5 本章小结

4关键部件的计算机软件仿真校核

4.1有限元方法及ANSYS软件介绍

4.2螺旋杆的模态分析

4.3 本章小结

5 田间试验

5.1 准备工作

5.2 机插对比试验

5.3 本章小结

6总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢