基于多函数分传动比假设的旋转式分插机构求解

摘要

旋转式分插机构是高速插秧机的执行部件，其非圆齿轮行星轮系的传动比决定了秧针的运动轨迹、姿态和插秧效果，本文提出了一种根据理想秧针静轨迹求解非圆齿轮行星轮系的传动比，从而设计分插机构的方法；根据水稻插秧的农艺要求和插秧机的工作特点，优选一种插秧性能优良的秧针运动静轨迹，运用数值解法求解出非圆齿轮行星轮系的总传动比，并利用本文提出的多函数分传动比假设方法，得到分插机构非圆齿轮行星轮系的各个分传动比，求解出分插机构的太阳轮、中间轮和行星轮节曲线，制作出物理样机。样机的仿真分析和田间试验证明了利用多函数分传动比假设求解非圆齿轮行星轮系传动比方法的正确性。本文主要的研究工作和成果如下：
　　1）综述了国内外旋转式分插机构的研究现状，分析了目前旋转式分插机构设计中存在的问题；研究了旋转式分插机构的工作原理和工作特点，建立了非圆齿轮行星轮系分插机构的运动学模型；
　　2）利用数值求解方法由理想秧针静轨迹求解出可以形成该轨迹的分插机构非圆齿轮行星轮系总传动比，提出了先拟合总传动比再进行传动比的分配的设计思想；利用本文提出的线性函数和三角函数的多函数假设求解非圆齿轮行星轮系的分传动比，生成非圆齿轮，建立旋转式分插机构的三维模型，并通过ADAMS虚拟样机仿真验证了求解出的旋转式分插机构秧针静轨迹与理想的秧针静轨迹差异很小，可以满足插秧要求。
　　3）针对由秧针静轨迹求解旋转式分插机构的计算过程复杂，开发了分插机构的人机交互辅助分析优化软件，对求出的分插机构进行实时的静轨迹和动轨迹仿真分析和优化。同时，借助该软件中的非圆齿轮的齿廓生成窗口，能快速的生成非圆齿轮齿廓，提高了计算效率。
　　4）完成了物理样机的制作，通过田间插秧试验，验证了本文提出的根据秧针静轨迹求解旋转式分插机构设计方法的正确性。

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第一章 绪论

1.1 分插机构研究的目的和意义

1.2 国内外分插机构研究的概况

1.3 旋转式非圆齿轮系分插机构的特点

1.4 非圆齿轮行星轮系分插机构的逆向求解研究

1.5 由秧针静轨迹求解分插机构的研究

1.6 课题的主要研究内容

1.7 本章小结

第二章 由多函数分传动比假设求解非圆齿轮行星轮系传动比

2.1 旋转式非圆齿轮行星轮系分插机构的工作原理

2.2 由秧针静轨迹求解分插机构的总传动比

2.3 非圆齿轮行星轮系分插机构各级齿轮副间传动比的分配

2.4 虚拟样机验证

2.5 本章小节

第三章 非圆齿轮行星轮系分插机构的运动分析与程序设计

3.1 非圆齿轮行星轮系分插机构的运动学分析

3.2 分插机构运动分析优化软件

3.3 分插机构运动分析优化软件的使用说明

3.4 软件的结果分析

3.5 本章小结

第四章 研究方法的试验验证

4.1 高速摄影技术介绍

4.2 理想秧针静轨迹的获取

4.3由秧针静轨迹求解非圆齿轮系分插机构的传动比

4.4由运动分析优化软件对验证实验分插机构的求解

4.5 分插机构的关键零件设计

4.6 分插机构的虚拟样机仿真

4.7 分插机构的样机制作与试验台设计

4.8 田间插秧试验

4.9 本章小节

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位论文期间的研究成果