烟草移栽施肥机的设计与试验研究

摘要

育苗移栽技术的使用可以提高产量、防治灾害、缩短作物生长时间等优点，烟草种植普遍采用该技术，我国烟苗主要采用漂浮育苗培育方式。烟苗育苗完成后移栽入烟田，为了烟苗的顺利生长，在移栽的同时需要施基肥，但是现有的育苗移栽机械大都只有移栽单独的功能，不能实现移栽和施肥一体化，为了实现作物移栽需要再购买施肥机械，增加了投入成本、降低了移栽效率。烟苗本身的物理特性、烟苗直立度、株距变异和漏栽率等问题是影响移栽机械性能的重要因素，在现有的机械化移栽中，烟苗漏栽率、株距变异的提高和直立度的降低限制了移栽机械化的应用和推广。
　　本文通过对国内外半自动移栽机工作原理和作业性能的调研，结合烟苗的物理性质，重点对移栽机的移栽和施肥功能进行了分析和研究。通过PRO/E、ADAMS和Matlab等软件，以提高烟苗直立度、降低株距变异和漏栽率为目标，对移栽机的核心部件移栽施肥装置进行结构设计、仿真分析和正交实验的方式确定了影响移栽性能的主次因素，得出最优组合。本研究旨在分析和解决现有移栽机存在的通用性差、整机较重、移栽和施肥独立等问题，从而降低劳动强度，提高机械装置的通用性，为移栽机的结构和性能参数进一步优化提供试验和理论依据。
　　主要研究内容：
　　（1）烟苗物理特性研究。主要内容：了解烟苗的物理特性，采用漂浮育苗培育方式，育苗盘的选择以及基质装填后播种，通过对烟苗物理性质试验，保证烟苗良好的生长状态，以便移栽后的烟苗符合农机农艺要求，栽植器的结构可根据烟苗尺寸参数来设计。
　　（2）移栽整机装置设计和运动学分析。整机装置设计内容：传动机构方案和传动路线设计，移栽施肥装置和投苗装置的设计以及为了确保移栽后烟苗良好的直立度和株距，设计了覆土轮和压土装置。为保证移栽时鸭嘴及时张开和闭合，严格要求凸轮轮廓。运动学分析内容：链传动分析保证传动平稳。栽植器运动轨迹分析以及数学模型的建立，实现零速投苗和合理的投苗点选择。施肥机构的运动学分析，得出连杆角度变化对机构运动的影响。
　　（3）移栽机核心部件的仿真分析和高速摄像验证。主要内容：对栽植器运动进行仿真分析，确定移栽烟苗时最佳前进速度。对施肥机构进行仿真，从而直观的了解连杆机构运动的变化。用高速摄像机拍摄实体样机，确定最佳移栽条件下机车前进速度，验证了仿真分析结果。机车静止时得到左右瓣鸭嘴尖端运动轨迹，分析连杆角度变化对土沟口大小和入土深度的影响。
　　（4）试验研究。主要内容：通过单因素试验和正交试验确定影响试验指标的主次因素，得出最优组合，经过田间试验验证提高了烟苗直立度、降低了株距变异系数和漏栽率。

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第一章 文献综述

1 研究背景

2 国内外移栽机研究现状

3 现有的移栽机存在的问题

4 课题研究目的及研究内容

5 本章小结

第二章 烟苗物理特性分析

1 烟草育苗技术概述

2 烟苗物理特性试验

3 本章小结

第三章 移栽机构设计与运动学分析

1 机构的整体设计

2 移栽机构运动学分析

3 本章小结

第四章 移栽机运动虚拟仿真分析及高速摄像实例

1 ADAMS软件

2 鸭嘴式栽植器的仿真分析

3 施肥机构的Simulink仿真

4 高速摄像实例

5 本章小结

第五章 样机试验

1 试验设备与试验方法

2 性能评价指标

3 移栽机影响因素实验分析

4 正交试验设计及分析

5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

个人简介

在读期间主要科研成果