非圆齿轮行星系水稻钵苗移栽机构的参数优化与设计

摘要

水稻钵苗移栽种植技术具有秧苗直立性好、返苗快、分蘖早、增产效果明显等优点，因此我国对水稻钵苗移栽机械的研究也越来越重视。但是国内研制的水稻钵苗移栽机构多为杆机构，工作效率较低，而杆机构由于自身缺陷，无法再次提高工作效率;国外引进的水稻钵苗移栽机构价格昂贵、结构复杂、育苗要求高，不适合我国水稻种植现状。为了满足国内农户对水稻钵苗移栽机的需求，本文提出了一种高效稳定的水稻钵苗移栽机构:非圆—不完全非圆齿轮行星系水稻钵苗移栽机构。
　　本文主要研究工作安排如下:
　　1)本文通过对国内外不同水稻钵苗移栽机构的分析和研究，提出一种利用非圆—不完全非圆齿轮行星系作为传动部件的水稻钵苗移栽机构，并根据农艺要求和水稻钵苗移栽的姿态要求构造出一种非圆节曲线方程。
　　2)介绍了本文设计的水稻钵苗移栽机构的工作原理，建立了整个移栽机构的运动学理论模型，并分析了该移栽机构的传动特性，为开发辅助优化软件打下基础。
　　3)针对本文设计的水稻钵苗移栽机构，本文开发了一套水稻钵苗移栽机构的辅助分析与优化软件，并介绍了优化软件的功能模块和实现方式。
　　4)本文利用优化软件，寻找出各个优化参数对优化目标的影响规律，最终获得一组满足优化要求的结构参数:α=15.814，b=0.55，c=-0.6，α=288°，λ=46°，δ=26°，Ψ0=76°,S=152mm,H=180mm。
　　5)以CAD2008为平台，本文对整个水稻钵苗移栽机构进行了二维结构设计，为了解决移栽臂干涉问题设计了一种新型移栽臂壳体，设计了一套缓冲装置来缓解凹凸锁止弧脱离时产生的冲击。
　　6)在三维建模软件UG中对整个水稻钵苗移栽机构进行了三维模型的建立，并在ADAMAS中对整个机构进行了运动学仿真，对仿真结果进行了分析。
　　本文通过自行开发的优化软件，分析各个参数对水稻钵苗移栽机构的轨迹和姿态影响，从而优化出一组符合农艺要求和移栽姿态的参数组;根据参数优化得到的结构参数，来设计二维结构和三维模型;并对整个移栽机构进行运动学仿真，掌握机构虚拟样机的运动学特性，验证了本文设计的水稻钵苗移栽机构理论模型的可靠性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究目的与意义

1．2 水稻钵苗移栽机构国内外研究现状

1．2．1 国外研究概况

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究目标与方案实现

1．3．1 研究目标

1．3．2 实现方案

1．4 本文的工作安排

1．5 本章小结

第二章 水稻钵苗移栽机构的运动学分析

2．1 水稻钵苗移栽机构的工作机理

2．2 运动学分析相关符号说明

2．3 不完全非圆齿轮与中间非圆齿轮传动特性分析

2．3．1 不完全非圆齿轮与中间非圆齿轮的节曲线模型建立

2．3．2 不完全非圆齿轮和中间非圆齿轮传动比分析

2．4 非圆齿轮特性分析

2．4．1 行星非圆齿轮节曲线模型建立

2．4．2 非圆齿轮机构的传动比分析

2．5 水稻钵苗移栽机构运动学模型分析

2．5．1 位移方程

2．5．2 速度分析

2．5．3 加速度分析

2．6 本章小结

第三章 水稻钵苗移栽机构优化软件的开发

3．1 优化软件的设计思路

3．2 水稻钵苗移栽机构的优化软件界面介绍

3．2．1 操作界面介绍

3．3 优化软件的功能模块介绍

3．3．1 运动学状态分析模块

3．3．2 数据处理模块

3．4 本章小结

第四章 水稻钵苗移栽机构的参数优化

4．1 参数优化目标

4．2 各参数变量对优化目标的影响

4．2．1 a对优化目标的影响

4．2．2 b对优化目标的影响

4．2．3 c对优化目标的影响

4．2．4 α对优化目标的影响

4．2．5 λ对优化目标的影响

4．2．6 δ对优化目标的影响

4．2．7 φ0对优化目标的影响

4．2．8 S对优化目标的影响

4．3 优化结果分析

4．4 优化结果速度分析

4．5 本章小结

第五章 水稻钵苗移栽机构的结构设计

5．1 水稻钵苗移栽机构的整体结构设计

5．2 传动部分设计

5．2．1 非匀速间歇传动机构的设计

5．2．2 非匀速传动机构的设计

5．3 移栽臂内部零件的设计

5．3．1 凸轮和拨叉的设计

5．4 缓冲装置的设计及相关零件的调整

5．4．1 缓冲装置的设计

5．4．2 相关零件的调整

5．5 本章小结

第六章 水稻钵苗移栽机构的三维建模与虚拟仿真

6．1 三维建模与仿真系统的选择

6．2 UG与ADAMS间的数据转换

6．3 非圆齿轮与不完全非圆齿轮的实体建模

6．3．1 非圆齿轮的三维建模

6．3．2 不完全非圆齿轮的三维建模

6．4 其他零部件的三维建模

6．5 水稻钵苗移栽机构的虚拟装配及干涉检查

6．5．1 水稻钵苗移栽机构的虚拟装配

6．5．2 水稻钵苗移栽机构装配体的干涉检查

6．6 水稻钵苗移栽机构的虚拟仿真

6．6．1 虚拟样机模型的导入

6．6．2 施加约束与电机的选择

6．7 水稻钵苗移栽机构的仿真结果分析

6．8 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 工作展望

参考文献

致谢

读研期间的成果