共軛凸輪非圓行星輪系水稻缽苗移栽機構機理分析與優(yōu)化設計.pdf

1、水稻為我國主要糧食作物，種植面積常年維持在3000萬公頃左右，占我國谷物種植總面積的30％，稻谷總產量約20000萬噸，占我國糧食總產量的40％。全國近60％的人口以稻米為主食，水稻在我國糧食生產中的作用不可替代，在糧食安全問題上也舉足輕重，而我國水稻種植機械化總體水平不高。在有限勞動力及耕種面積約束下，水稻種植機械化是提高糧食產量的必經之路。
　　 缽苗移栽是水稻主要機械種植方式之一。缽苗移栽可充分利用光熱資源，提高作物復種指

2、數，具有對氣候的補償作用和延長作物生育期的綜合效益，能有效地提高單產和作物的品質，節(jié)約成本效果明顯，具有其他種植方式不可比擬的優(yōu)勢。移栽機構作為水稻缽苗移栽機的核心工作部件，其性能優(yōu)劣直接決定了移栽機的整體水平?，F有移栽機構工作機理和結構復雜，加工困難，作業(yè)質量得不到保證，成為限制移栽機應用和推廣的主要原因。如果能發(fā)明一種結構簡單、作業(yè)質量好、工作可靠、效率高的移栽機構，這將解決水稻缽苗移栽機研制和推廣的難題，為我國水稻種植機械化水平的

3、提高創(chuàng)造有利條件。
　　 本文突破傳統(tǒng)結構，成功設計了一種“共軛凸輪非圓行星輪系水稻缽苗移栽機構”，具有獨立的自主知識產權，主要研究內容如下:
　　 (1)通過對現有水稻缽苗移栽機構的工作機理和運動特性分析，指出旋轉式水稻缽苗移栽機構研究面臨的關鍵問題，即在實現取苗的同時實現栽植動作，并針對旋轉式水稻缽苗移栽機構需要的工作軌跡進行了探討。
　　 (2)針對旋轉式水稻缽苗移栽機構所需滿足的工作軌跡復雜、折點多及突變

4、大的特點，而單靠非圓齒輪傳動難以實現的問題，本文提出了一種“共軛凸輪非圓行星輪系水稻缽苗移栽機構”（專利申號:201210421617.1），將非圓行星輪系的牽引運動與共軛凸輪形成的擺動合理的疊加在一起，促使移栽機構形成類似企鵝形的靜工作軌跡。取秧段軌跡細長如鳥喙，能夠保證移栽臂將缽苗從缽盤中取出，栽植階段軌跡如同企鵝的身體，保證移栽臂有足夠行程將缽苗以一定姿態(tài)植入地里，從而實現缽苗移栽。機構集取苗及植苗于一體，工作過程中傳動連續(xù)、平穩(wěn)

5、，沒有剛性沖擊，同時具有結構簡單，重量輕，振動小，制造成本低等優(yōu)點。
　　 (3)對機構工作機理及特點進行了詳細論述，建立了共軛凸輪非圓行星輪系水稻缽苗移栽機構的數學學模型，其中主要包括兩方面:非圓行星輪系牽引機構數學模型及擺動共軛凸輪機構數學模型，并對機構運動學進行了分析。
　　 (4)以機構數學模型為基礎，自主開發(fā)了移栽機構計算機輔助分析與優(yōu)化軟件系統(tǒng)（軟件登記號:2012R11L093174），詳細介紹各子軟件界面

6、、功能模塊及特點?；谠撥浖?，成功解決了移栽機構的優(yōu)化、共軛凸輪結構設計及非圓齒輪加工問題。
　　 (5)根據水稻缽苗移栽的農藝要求，制定了機構運動學優(yōu)化目標，并對機構結構提出要求。對機構優(yōu)化方法進行了探討，并分析參數變化對移栽機構運動特性及結構性能的影響，為機構優(yōu)化指明方向。利用自主開發(fā)的分析與優(yōu)化軟件系統(tǒng)，優(yōu)化出移栽機構結構參數，較好地滿足水稻缽苗移栽農藝要求及結構要求。
　　 (6)根據優(yōu)化得到的結構參數，利用自主