反轉(zhuǎn)式共軛凸輪蔬菜缽苗移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真-論文.pdf

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1、第30卷第14期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)、，0l-30NO．1482014年7月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJu1．2014反轉(zhuǎn)式共軛凸輪蔬菜缽苗移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真趙勻，一，樊福雷，一，宋志超，一，那明君，一，左彥軍L2，馮勇r，紀(jì)海鵬，2(1．東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，哈爾濱150030；2．黑龍江糧食產(chǎn)能提升協(xié)同創(chuàng)新中心，哈爾濱150030)摘要：國(guó)內(nèi)外蔬菜移栽機(jī)核心工作部件均由不同功能的機(jī)構(gòu)組合而成，以完成取苗、送苗和投苗等栽植動(dòng)作。為簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)提高移栽效率，該文提出一種以變性橢圓

2、齒輪、正圓齒輪和共軛凸輪為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的反轉(zhuǎn)式蔬菜缽苗移栽機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了用一套機(jī)構(gòu)完成多個(gè)動(dòng)作的要求。使蔬菜移栽機(jī)械達(dá)到自動(dòng)、高效率(每行移栽效率可達(dá)到120株／min)的移栽水平。首先，在分析該移栽機(jī)構(gòu)工作原理的基礎(chǔ)上，建立該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。然后基于VisualBasic6．0可視化編程軟件，建立該機(jī)構(gòu)的輔助分析與優(yōu)化軟件。最后，通過人機(jī)交互的優(yōu)化方法，獲得一組符合蔬菜缽苗移栽要求的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行二維圖紙繪制，三維模型建立，并導(dǎo)入ADAMS(automaticdynamicanalysisofmechanicalsystems)軟件中做虛擬仿真，與優(yōu)化軟件

3、得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析驗(yàn)證理論的可行性，該研究可為蔬菜缽苗移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；凸輪；機(jī)構(gòu)；優(yōu)化；蔬菜；移栽；參數(shù)；變性橢圓doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．14．002中圖分類號(hào)：$223．13；$223．11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1002—6819(2014)一14—0008—09趙勻，樊福雷，宋志超，等．反轉(zhuǎn)式共軛凸輪蔬菜缽苗移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(14)：8—16．ZhaoYun，F(xiàn)anFulei，SongZhichao，eta1．Designandsimul

4、ationofinve~edvegetablepotseedlingtransplantingmechanismwithconjugatecam[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(14)：8-16．(inChinesewithEnglishabstract)機(jī)械，主要有撓性圓盤式、鏈夾式、導(dǎo)苗管式和吊0引言籃式等機(jī)型。這些形式的移栽機(jī)均需人工喂苗，效旱地作物的栽培可分為直播和移栽2種作業(yè)方率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大，

5、導(dǎo)致整機(jī)工作效率低下，人式【lJ。因移栽方式具有許多優(yōu)點(diǎn)，所以諸多經(jīng)濟(jì)作工喂秧成為制約移栽機(jī)發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)L5們，高效、物采用了移栽方式，如甜玉米、番茄、辣椒、烤煙、輕簡(jiǎn)化全自動(dòng)缽苗移栽機(jī)是未來大面積移栽作業(yè)棉花等。機(jī)具的發(fā)展方向。從移栽模式上看，目前國(guó)內(nèi)的蔬菜種植還是以本課題組為了解決以上問題，發(fā)明了系列回轉(zhuǎn)人工栽植為主【2】，在蔬菜需求量與日俱增、勞動(dòng)力式非圓行星輪系移栽機(jī)構(gòu)，用一套機(jī)構(gòu)替代歐共體成本越來越高的今天，機(jī)械化缽苗移栽的呼聲越來和日本的多套機(jī)構(gòu)，由于用純機(jī)構(gòu)替代機(jī)電一體越高[。化，大大降低了成本、提高了效率，使高效、輕簡(jiǎn)在旱田移栽機(jī)上處于

6、國(guó)際領(lǐng)先地位的歐共體化缽苗移栽裝置得以實(shí)現(xiàn)。但是，由于蔬菜缽苗移蔬菜移栽機(jī)的核心工作部件一般由3套或4套裝置栽作業(yè)要求的工作軌跡比較復(fù)雜，折點(diǎn)多、突變大，組成，完成取苗、輸送和栽植3個(gè)動(dòng)作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、這就要求機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比能實(shí)現(xiàn)大幅度的波動(dòng)，而非成本高、效率低。為了簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，日本研制的蔬菜圓齒輪的傳動(dòng)比要實(shí)現(xiàn)大幅度變化，齒輪節(jié)曲線會(huì)缽苗移栽機(jī)采用了兩套機(jī)構(gòu)，將其中取苗和輸送裝出現(xiàn)嚴(yán)重變形，導(dǎo)致齒輪難以加工及動(dòng)力學(xué)性能變置合二為一，采用了回轉(zhuǎn)和滑道機(jī)構(gòu)相結(jié)合的方式差等問題【l鍆。因而單靠非圓齒輪傳動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)蔬菜完成取秧和輸送的復(fù)雜動(dòng)作。但是由于增加了滑道移栽

7、機(jī)械要求的復(fù)雜軌跡和姿態(tài)。針對(duì)上述問題，機(jī)構(gòu)，大大降低了生產(chǎn)效率，每分鐘只能移栽效率本文提出了一種新型的移栽機(jī)械一反轉(zhuǎn)式共軛凸40次／min【4J。工作時(shí)間久了，滑道易磨損，工作可輪蔬菜缽苗移栽機(jī)構(gòu)，利用共軛凸輪的傳動(dòng)特性，靠性難以保證。目前應(yīng)用的移栽機(jī)多為半自動(dòng)移栽將非圓行星輪系的運(yùn)動(dòng)與共軛凸輪形成的相對(duì)擺動(dòng)合理地疊加在一起，達(dá)到傳動(dòng)比大幅度變化效收稿日期：2014—04．02修訂日期：2014．07．22果，使得移栽機(jī)構(gòu)的移栽臂形成滿足設(shè)計(jì)要求的工基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51175073)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)分項(xiàng)(201203

8、059．01)；東北農(nóng)業(yè)大學(xué)博士啟動(dòng)基金作軌跡和姿態(tài)，從而避免了單一非圓齒輪節(jié)曲