中國(guó)土地資源匱乏，增加玉米產(chǎn)量主要依靠提高單產(chǎn)。玉米移栽可以延長(zhǎng)作物生育期，大幅度提高產(chǎn)量和品質(zhì)。國(guó)際先進(jìn)的移栽機(jī)械，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低，只能用于經(jīng)濟(jì)作物。用于玉米的移栽裝備在國(guó)內(nèi)外仍處于空白，國(guó)內(nèi)急切需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高的全自動(dòng)玉米移栽機(jī)。 本文對(duì)玉米缽苗移栽機(jī)核心工作部件有序頂出式分秧機(jī)構(gòu)的機(jī)理和參數(shù)優(yōu)化做了系統(tǒng)的研究。著重對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析和優(yōu)化，并進(jìn)行了機(jī)構(gòu)的ADAMS和ANSYS聯(lián)合仿真分析。通過(guò)建立的杠桿有序頂出式分秧機(jī)構(gòu)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行的試驗(yàn)研究，為全自動(dòng)高效、輕簡(jiǎn)化玉米移栽機(jī)提供自主創(chuàng)新的核心工作部件和理論與技術(shù)基礎(chǔ)。 主要結(jié)論如下： 1)通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外分秧機(jī)構(gòu)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)玉米缽苗移栽采用頂出式有序分秧模式和連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸送的縱向送秧； 2)玉米缽苗在育苗過(guò)程中為了避免盤外盤根現(xiàn)象，缽盤底部以外不能存有土壤；試驗(yàn)的特定土壤條件下，含水率在18%左右時(shí)有利于提高玉米缽苗的頂出成功率和高效率； 3)基于從動(dòng)件最大有效受力而提出的“漸開(kāi)線反轉(zhuǎn)法”設(shè)計(jì)偏心直動(dòng)盤形凸輪的輪廓曲線，該方法簡(jiǎn)單且精度高； 4)通過(guò)ADAMS與ANSYS的聯(lián)合仿真，對(duì)關(guān)鍵部件的應(yīng)力、應(yīng)變和位移等參數(shù)進(jìn)行了仿真分析和對(duì)比，對(duì)撥桿和杠桿的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)構(gòu)更加合理，節(jié)省了成本； 5)所編制的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)優(yōu)化軟件給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，優(yōu)化方法具有快捷性、靈活性和可靠性。發(fā)現(xiàn)在優(yōu)化目標(biāo)值基本不變的情況下可以得到系列的“非劣解”群，這為實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)帶來(lái)了很大的方便； 6)頂桿復(fù)位彈簧的參數(shù)影響頂桿復(fù)位時(shí)間和受力大小，以滿足復(fù)位時(shí)間和最小受力為目標(biāo)編制的彈簧參數(shù)優(yōu)化軟件為彈簧的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。得到的一組優(yōu)化參數(shù)為：d=0.8mm，n=14，△x0=49mm，對(duì)應(yīng)該組參數(shù)，k=0.167N/mm，彈簧最大作用力F=14.88N，理想狀態(tài)下頂桿復(fù)位時(shí)間為t=0.01s； 7)試驗(yàn)結(jié)果表明，杠桿有序頂出式分秧機(jī)構(gòu)工作效率高于每分鐘300次；高速攝像的結(jié)果證明玉米缽苗分秧后是有序的，時(shí)間間隔基本一致。試驗(yàn)結(jié)果證明理論分析和優(yōu)化結(jié)果是合理的，方法是正確的。
【學(xué)位單位】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：S223.9
【部分圖文】：

圖 1-1 行星輪系取出式分秧機(jī)構(gòu)Fig.1-1 Planetary gear train mechanism ofpush-out separating seedling圖 1-2 五桿取出式分秧機(jī)構(gòu)示意圖Fig.1-2 Five-bar mechanism of pull-outseparating seedling日本的移栽機(jī)在韓國(guó)有廣泛的應(yīng)用，韓國(guó)針對(duì)日本移栽機(jī)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和高制造成也在研究結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、制造成本更低的全自動(dòng)分秧機(jī)構(gòu)，例如 W.C.Choi 等人[15]設(shè)計(jì)種全自動(dòng)分秧機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了理論分析與試驗(yàn)。該機(jī)構(gòu)是一個(gè)曲柄滑道導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，是五桿機(jī)構(gòu)，如圖 1-2 所示，取苗爪安裝在滑塊（slider）上，曲柄(driving link)作為原驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，滑塊沿著固定滑道（fixed slot）往復(fù)移動(dòng)，該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)苗成功率大約為 80% ~ 90%，曲柄轉(zhuǎn)速為 30 ~ 40rpm，曲柄旋轉(zhuǎn)一周取苗一次，即取率為 30 ~ 40 株/分鐘，若取苗工作量大，滑道容易磨損，若提高工作效率（即提高曲速），則該機(jī)構(gòu)振動(dòng)和沖擊明顯，取苗成功率也隨之降低[29-32]。日本在水稻全自動(dòng)缽苗移栽機(jī)上采用了頂出式分秧機(jī)構(gòu)[33]，工作原理如圖 1-3 所其送秧機(jī)構(gòu)為間歇運(yùn)動(dòng)，在缽盤靜止過(guò)程中，頂桿通過(guò)缽盤底部的小孔將缽苗頂出。

圖 1-1 行星輪系取出式分秧機(jī)構(gòu)Fig.1-1 Planetary gear train mechanism ofpush-out separating seedling圖 1-2 五桿取出式分秧機(jī)構(gòu)示意圖Fig.1-2 Five-bar mechanism of pull-outseparating seedling日本的移栽機(jī)在韓國(guó)有廣泛的應(yīng)用，韓國(guó)針對(duì)日本移栽機(jī)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和高制造成也在研究結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、制造成本更低的全自動(dòng)分秧機(jī)構(gòu)，例如 W.C.Choi 等人[15]設(shè)計(jì)種全自動(dòng)分秧機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了理論分析與試驗(yàn)。該機(jī)構(gòu)是一個(gè)曲柄滑道導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，是五桿機(jī)構(gòu)，如圖 1-2 所示，取苗爪安裝在滑塊（slider）上，曲柄(driving link)作為原驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作，滑塊沿著固定滑道（fixed slot）往復(fù)移動(dòng)，該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)苗成功率大約為 80% ~ 90%，曲柄轉(zhuǎn)速為 30 ~ 40rpm，曲柄旋轉(zhuǎn)一周取苗一次，即取率為 30 ~ 40 株/分鐘，若取苗工作量大，滑道容易磨損，若提高工作效率（即提高曲速），則該機(jī)構(gòu)振動(dòng)和沖擊明顯，取苗成功率也隨之降低[29-32]。日本在水稻全自動(dòng)缽苗移栽機(jī)上采用了頂出式分秧機(jī)構(gòu)[33]，工作原理如圖 1-3 所其送秧機(jī)構(gòu)為間歇運(yùn)動(dòng)，在缽盤靜止過(guò)程中，頂桿通過(guò)缽盤底部的小孔將缽苗頂出。

的移栽機(jī)在韓國(guó)有廣泛的應(yīng)用，韓國(guó)針對(duì)日本移栽機(jī)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、制造成本更低的全自動(dòng)分秧機(jī)構(gòu)，例如 W.C.Choi 分秧機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了理論分析與試驗(yàn)。該機(jī)構(gòu)是一個(gè)曲柄滑道導(dǎo)，如圖 1-2 所示，取苗爪安裝在滑塊（slider）上，曲柄(driving l工作，滑塊沿著固定滑道（fixed slot）往復(fù)移動(dòng)，該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大約為 80% ~ 90%，曲柄轉(zhuǎn)速為 30 ~ 40rpm，曲柄旋轉(zhuǎn)一周取苗 40 株/分鐘，若取苗工作量大，滑道容易磨損，若提高工作效率該機(jī)構(gòu)振動(dòng)和沖擊明顯，取苗成功率也隨之降低[29-32]。在水稻全自動(dòng)缽苗移栽機(jī)上采用了頂出式分秧機(jī)構(gòu)[33]，工作原理構(gòu)為間歇運(yùn)動(dòng)，在缽盤靜止過(guò)程中，頂桿通過(guò)缽盤底部的小孔將的間歇運(yùn)動(dòng)形成慣性力，分秧機(jī)構(gòu)的工作效率受到限制。蘇州市本 RX-6 型全自動(dòng)水稻缽苗移栽機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)，漏插率約為 8.68%

【參考文獻(xiàn)】

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1 于向濤;胡良龍;胡志超;張延化;計(jì)福來(lái);;我國(guó)旱地移栽機(jī)械概況與發(fā)展趨勢(shì)[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年01期

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本文編號(hào)：2808071