基于秧针静轨迹的旋转式分插机构逆向求解

摘要

旋转式分插机构是插秧机的核心工作部件，其秧针运动的插秧轨迹主要是由非圆齿轮节曲线形状决定，插秧轨迹对插秧机的工作好坏起决定性的作用，研究高速插秧机分插机构的非圆齿轮系设计技术具有重要的理论意义与实际应用价值。文本在对非圆齿轮系分插机构大量研究的基础上，提出了“基于秧针静轨迹反求非圆齿轮系分插机构的数值设计方法”，突破了传统的设计思想，主要研究工作和成果如下:
　　1)综述了国内外水稻机械化插秧的研究背景和发展概况，研究了非圆齿轮系分插机构的类型、设计方法及特点。
　　2)针对目前先确定非圆齿轮节曲线函数表达式，再进行旋转式分插机构正向设计方法的缺点，提出了“基于秧针静轨迹反求非圆齿轮系分插机构的数值设计方法”，该方法是根据由农艺要求和插秧机的运动特点决定的理想插秧轨迹，反求非圆齿轮的节曲线，设计旋转式分插机构。
　　3)针对由插秧轨迹反求非圆齿轮的节曲线的设计方法，结合数值设计的特点，建立了非圆齿轮系分插机构的运动学数值模型，研究了其运动特性。
　　4)通过研究旋转式分插机构的工作和结构特点，提出了由旋转式分插机构的插秧轨迹确定非圆齿轮系的总传动比和齿轮间各级分传动比的方法，并求解出非圆齿轮系各齿轮的节曲线。
　　5)利用PRO/E软件对非圆齿轮分插机构零部件进行三维设计和建模，利用ADAMS软件进行分插机构虚拟样机运动仿真，分析了秧针尖点的位移、速度、加速度，验证了“基于秧针静轨迹反求非圆齿轮系分插机构的数值设计方法”的正确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外对高速插秧机旋转式分插机构的研究

1．2．2 国内非圆齿轮系旋转式分插机构的研究现状

1．3 本文的研究内容

1．4 本章小结

第二章 分插机构设计方法研究

2．1 逆向设计数值计算方法在分插机构设计中的优势

2．1．1 分插机构设计方法概述

2．1．2 逆向设计中计算方法的确定

2．2 正向设计方法在曲柄摇杆式分插机构上的运用

2．2．1 曲柄摇杆式分插机构运动学模型的建立

2．2．2 后插式曲柄摇杆分插机构辅助分析程序设计

2．3 逆向设计方法在设计非圆齿轮分插机构上的运用

2．3．1 水稻插秧机秧针轨迹分析

2．3．2 插秧动轨迹分析

2．3．3 秧针静轨迹分析

2．3．4 太阳轮与行星轮传动比计算

2．3．5 中间轮与行星轮传动比计算

2．4 本章小结

第三章 旋转式非圆齿轮分插机构运动学模型建立

3．1 旋转式非圆齿轮分插机构组成及工作原理

3．2 非圆齿轮系分插机构运动学分析

3．2．1 分插机构上关键点的位移方程

3．2．2 秧针尖点的速度方程和构件的角速度方程建立

3．2．3 构件角速度方程和角加速度方程

3．3 本章小结

第四章 由插秧轨迹对旋转式分插机构非圆齿轮的逆向设计

4．1 由理想插秧轨迹轨迹求解旋转式分插机构非圆齿轮系传动比

4．1．1 旋转式分插机构非圆齿轮系传动比求解基本原理

4．1．2 由插秧轨迹求解非圆齿轮系分插机构总传动比的数值求解模型与程序

4．2 旋转式分插机构非圆齿轮系各齿轮间传动比的确定

4．2．1 旋转式分插机构非圆齿轮系传动特性分析

4．2．2 对旋转式分插机构非圆齿轮进行半圆正齿假设

4．2．3 基于齿轮对称性对节曲线假设进行加权平均修正

4．2．4 半圆正齿假设及修正的可行性分析

4．3 本章小结

第五章 旋转式非圆齿轮分插机构三维建模及虚拟样机仿真

5．1 非圆齿轮分插机构行星轮系的设计

5．1．1 齿轮齿廓数据表达形式的转换

5．1．2 太阳轮结构设计

5．1．3 中间轮结构设计

5．1．4 行星轮结构设计

5．1．5 分插机构齿轮箱壳体设计

5．1．6 分插机构的总装配

5．2 分插机构ADAMS运动学仿真

5．2．1 ADAMS系统环境简介

5．2．2 模型存储格式转换

5．2．3 分插机构模型约束

5．2．4 分插机构载荷加载

5．3 分插机构仿真结果分析

5．3．1 秧针尖点轨迹对数值逆向设计方法的验证

5．3．2 秧针尖点速度对数值逆向设计方法的验证

5．3．3 秧针姿态对数值逆向设计方法的验证

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 主要创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

攻读学位论文期间的研究成果