【摘要】：水稻在我國的糧食作物中,其栽植面積最大、畝產(chǎn)量高、總產(chǎn)最多,在糧食安全中占有極其重要的地位。我國2011年水稻總產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)量的35.15%,黑龍江省2012年水稻種植面積為5300萬公畝,五年內(nèi)增長了47%,種植面積居首位。目前,全國耕地不斷減少,人口規(guī)模不斷擴大,提高水稻生產(chǎn)能力,特別是提高畝產(chǎn),是保障我國糧食安全的長期戰(zhàn)略目標(biāo)。而我國人口的不斷增加導(dǎo)致對糧食需求的增長,糧食供給更加困難。所以在有限勞動力及耕種面積約束下,提高水稻生產(chǎn)機械化整體水平就顯得及其關(guān)鍵。我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)綜合機械化水平還很低,其中以水稻機械化插秧水平最為薄弱�？焖偬岣咚旧a(chǎn)機械化使用率,降低水稻生產(chǎn)的勞動強度,提高勞動生產(chǎn)率,增大產(chǎn)能,降低生產(chǎn)成本,增加收益,是提高水稻綜合生產(chǎn)能力,保障我國糧食供應(yīng)安全的重要舉措。 隨著我國近年來工廠化機械育秧技術(shù)的逐步發(fā)展與完善,在我國水稻種植中水稻缽苗移栽機的應(yīng)用將會得到更進一步推廣。因此,研發(fā)一種機構(gòu)簡單、性能可靠的缽苗移栽機構(gòu),來滿足廣大農(nóng)民的需求。這種移栽機構(gòu)應(yīng)滿足我國的發(fā)展國情,擁有廣泛的適用性,能夠?qū)崿F(xiàn)超級稻種植的推廣,對于我國水稻機械化栽植整體水平的提高具有重大意義。 本文基于非均勻B樣條曲線擬合理論發(fā)明了一種新型回轉(zhuǎn)式非圓齒輪行星系全自動水稻缽苗移栽機構(gòu)。該機構(gòu)可以形成水稻缽苗移栽的“8”字形特殊軌跡,成功地用一套機構(gòu)完成取苗、輸送和栽植三個動作,具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、振動小、效率高等優(yōu)點。具體研究內(nèi)容如下： 1)通過對現(xiàn)有國內(nèi)外水稻缽苗移栽機械的工作特點及其結(jié)構(gòu)原理深入的進行了分析和探討,總結(jié)出了水稻缽苗移栽作業(yè)的要求及現(xiàn)有移栽機構(gòu)存在的多種問題。研發(fā)出了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、高效率,低成本的回轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機構(gòu)。 2)詳細說明B樣條非圓齒輪水稻缽苗移栽機構(gòu)的工作機理及特點,通過將非圓齒輪行星輪系自身所形成的復(fù)合運動,使得移栽臂形成了特殊的“8字形”工作靜軌跡。建立B樣條非圓齒輪行星輪系水稻缽苗移栽機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,并進行了機構(gòu)的運動學(xué)分析。針對回轉(zhuǎn)式移栽機構(gòu)的優(yōu)化特點,即目標(biāo)優(yōu)化數(shù)目多,可變參數(shù)種類多,相互之間聯(lián)系復(fù)雜；基于MATLAB7.0GUI軟件開發(fā)平臺,開發(fā)出“非圓齒輪水稻缽苗移栽機構(gòu)計算機輔助分析與優(yōu)化軟件”(軟件登記號為：2013SR071209),并制定參數(shù)優(yōu)化目標(biāo),并將其量化。通過人與機器之間相互交流的優(yōu)化方法,可以對移栽機構(gòu)的參數(shù)進行優(yōu)化,逐步調(diào)整優(yōu)化參數(shù),使其符合移栽機構(gòu)的目標(biāo)要求,為機構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化指明了方向,并求得出一組最佳的設(shè)計參數(shù)。 3)通過優(yōu)化軟件優(yōu)化出來的參數(shù),在AutoCAD2008環(huán)境下繪制完成了機構(gòu)的裝配圖以及各零部件圖,并利用UG8.0對優(yōu)化并繪制好的二維圖紙進行建模,并生成三維圖和三維整體的裝配。 4)建立移栽機構(gòu)的虛擬樣機模型,并在ADAMS2010中進行虛擬樣機動態(tài)仿真試驗。通過對移栽機構(gòu)動態(tài)仿真得出的運動軌跡比對分析,以此來驗證理論數(shù)學(xué)模型建立的正確性,并根據(jù)分析出的結(jié)果對結(jié)構(gòu)進行更進一步優(yōu)化設(shè)計。 5)根據(jù)最優(yōu)的優(yōu)化結(jié)果,對本文提出的回轉(zhuǎn)式非圓齒輪行星輪系水稻缽苗移栽機構(gòu)進行樣機試制,結(jié)合虛擬樣機的仿真結(jié)果,通過田間試驗,發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,積累相關(guān)經(jīng)驗,為下一步對移栽機構(gòu)的完善做好準(zhǔn)備。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S223.9

【參考文獻】

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本文編號：2785126