基于空间轨迹的行星轮系移栽机构设计方法研究

摘要

为使行星轮系移栽机构能够实现复杂空间轨迹、更好地满足水稻宽窄行钵苗移栽的农艺要求,提出一种基于一般空间连续封闭轨迹的不等速行星轮系移栽机构逆向设计方法.首先,将行星轮系移栽机构简化为空间开链三杆二自由度(2R)机构,以3次非均匀B样条曲线拟合的理想轨迹曲线为约束,建立空间开链2R机构运动学模型,分析其末端轨迹形成机理,利用空间几何关系求解机构的杆长和输出轴的相对位置;然后,由输入与输出轴间的相对角位移关系得到轮系机构的总传动比,通过依附不等速齿轮副缩减开链机构自由度,并根据齿轮副组合类型进行传动比分配与非圆齿轮节曲线的设计.在应用实例中,基于空间"8"字形移栽轨迹设计了一种由平面非圆齿轮与圆锥齿轮组合传动的水稻钵苗宽窄行移栽机构,并进行了虚拟样机仿真与物理样机试验,结果表明:仿真轨迹、样机测试轨迹与拟合轨迹基本一致,验证了理论方法的正确性和可行性.