基于图论的齿轮连杆移栽机构结构综合与应用研究
发布时间：2020-10-09 08:55
钵苗移栽相比传统毯苗移栽,具有无缓苗期,成活率高,返青快等显著优点,是目前世界上最主要的农作物增产方式,不同的移栽对象具有不同的移栽轨迹形状和姿态要求,近年来,国内外对移栽理论的研究不断深入,移栽要求也不断提高,越来越多的复杂的移栽轨迹被提出,而传统的单行星架两级非圆齿轮移栽构型已经难以满足设计应用的需求。齿轮连杆式移栽机构相比于轮系式移栽机构,由于运动中增加了连杆机构的往复运动特性,使其具有更强的移栽轨迹描述能力,可更好地满足多样化的作物移栽所需的动作和轨迹要求。本文为完整地获得能实现钵苗移栽的齿轮连杆组合式机构构型,采用拓扑图表示机构与功能点确定的方法进行移栽机构结构综合,并对特定的移栽机构进行了设计应用与试验。本文主要分为以下四个方面:1.结合钵苗移栽机构的研究现状,深入分析了单行星架两级轮系式构型的局限性,对结构综合与移栽机构的国内外研究现状进行了论述,进而提出了齿轮连杆移栽机构结构综合,并确定了本文的研究内容。2.对齿轮连杆机构进行分析,得出其基本元素数量关系表,并根据机构元素数量关系利用邻接矩阵插值进行单色图综合,并在此基础上展开双色图综合,对综合结果进行刚性子链判别、同构判别、结构合理性判别以及功能同构判别,编写双色图绘制程序,得到所有结构合理的齿轮连杆双色图。3.根据移栽机构的结构特性,制定了单自由度齿轮连杆移栽机构筛选标准,即机架,输入,输出构件的选取规则,编写筛选程序对双色图进行筛选,最终得到了适用于移栽的齿轮连杆双色图。4.提出移栽机构优选法则,并选取两个双行星架构型进行移栽机构设计应用,对机构分别建立运动学模型,开发机构的辅助优化软件,通过人机交互的方法进行机构的参数优化,得到符合优化要求的移栽轨迹。根据参数进行移栽机构三维设计并仿真,最终加工物理样机,通过高速摄像机捕捉夹片尖点轨迹,将其与理论轨迹对比,验证了理论研究的合理性。
【学位单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S223.9
【部分图文】：
m造远好苗与粮食安全m2[4]，与此受更好的文区域性短缺造成了巨大的产量和安水平整体偏远落后于各国民经济发智能化和自苗是指培育好地保持秧苗移栽具有全，有学同时，随着文化教育，缺[5-6]，且由大的冲击，安全造成了偏低，目前我各亚洲发达发展，增加自动化水平育在钵盘里秧根系的完有返青快，学者指出，预着时代的进步谋求更好的由于我国农产同时在农作巨大的影响我国机械化国家，是我农户收入水。的作物秧苗整性，有利分蘖出穗早预计到 203步，越来越的工作机会产品依然以作物种植过响，严重制化耕收水平达我国农作物水平，保证苗，其能够利于秧苗生早，大大缩30 年，我国越多的农村年，使得农村以劳动密集型程中，农药约了我国农达到了 60%生产机械化作物质量和在栽植过程长，如图短作物发育国人均可耕年轻人口不村劳动人口型产品为主药，化肥等农产业的安%，而机械化进程中最和产量，就程中始终保1.1 所示，育期，不伤耕作土地面积不甘平凡，走急剧减少，主，劳动力转等的不正当使安全发展，且化种植水平最羸弱的环节必须提高设保留根部培养相比传统的伤秧，无缓苗积将走向出转移使用且我平仅节。设施养基的毯苗期
件单自由度的轮系运动链拓扑图，并给出了该类型机构中各组成元素之间的数量关chsbaum[48]针对轮系运动链的特征，提出了新的拓扑图表达形式，并由此对轮系运动行了综合。Ravisankar 和 Mruthyunjaya[49]借用计算机软件编程，系统地综合得到了 以内单自由度的轮系运动链。宋黎等[50]通过运动副低副高代的方法，综合得到了 9 杆由度的齿轮连杆运动链。李团结[51]通过设置焊点法综合得到了 6 齿轮，6 杆以内的齿杆运动链，并提出了广义型转化法对机构进行了分析。2.2 钵苗移栽机构如图 1.2 所示为日本井关农机公司提出的的一款顶出-夹取式钵苗移栽机[52]，移栽过取苗，送苗和植苗三个动作分别由三套不同的机构来实现，首先，顶杆将钵苗连土顶出苗整体自然落在传送带上，传送机构带钵土的秧苗送入取苗口，最终由一套摆栽机构苗栽植到水田中。该机构在工作过程中可较好地保持秧苗和钵土完整性，但由于需三构之间相互配合，所以该机器要求较高的配合精度，且组成结构复杂，不符合现今钵
1.行星架 2.太阳轮 3.中间轮 4.行星轮 5.静轨迹 6.取秧爪 7.移栽臂 8.滚子 9.滑道 10.连杆 11.钵盘12.托架 13.钵苗图 1.3 齿轮连杆-滑道取苗机构 如图 1.4 所示为我国吉林省鑫华裕农业装备有限公司提出的变速双曲柄移栽机构[54]。其中主曲柄固接在主轴上，是机构输入构件，带动中间椭圆齿轮对实现不等速输出，并带动从动曲柄产生变速回转动作，双曲柄共同控制移栽臂运动轨迹。在低速作业时，该机构移栽效果较好，但在高速工作时，双曲柄机构存在较大振动，导致取苗成功率低，且引起了零件之间的较大磨损，不符合长时间工作要求。
本文编号：2833500
【学位单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S223.9
【部分图文】：
m造远好苗与粮食安全m2[4]，与此受更好的文区域性短缺造成了巨大的产量和安水平整体偏远落后于各国民经济发智能化和自苗是指培育好地保持秧苗移栽具有全，有学同时，随着文化教育，缺[5-6]，且由大的冲击，安全造成了偏低，目前我各亚洲发达发展，增加自动化水平育在钵盘里秧根系的完有返青快，学者指出，预着时代的进步谋求更好的由于我国农产同时在农作巨大的影响我国机械化国家，是我农户收入水。的作物秧苗整性，有利分蘖出穗早预计到 203步，越来越的工作机会产品依然以作物种植过响，严重制化耕收水平达我国农作物水平，保证苗，其能够利于秧苗生早，大大缩30 年，我国越多的农村年，使得农村以劳动密集型程中，农药约了我国农达到了 60%生产机械化作物质量和在栽植过程长，如图短作物发育国人均可耕年轻人口不村劳动人口型产品为主药，化肥等农产业的安%，而机械化进程中最和产量，就程中始终保1.1 所示，育期，不伤耕作土地面积不甘平凡，走急剧减少，主，劳动力转等的不正当使安全发展，且化种植水平最羸弱的环节必须提高设保留根部培养相比传统的伤秧，无缓苗积将走向出转移使用且我平仅节。设施养基的毯苗期
件单自由度的轮系运动链拓扑图，并给出了该类型机构中各组成元素之间的数量关chsbaum[48]针对轮系运动链的特征，提出了新的拓扑图表达形式，并由此对轮系运动行了综合。Ravisankar 和 Mruthyunjaya[49]借用计算机软件编程，系统地综合得到了 以内单自由度的轮系运动链。宋黎等[50]通过运动副低副高代的方法，综合得到了 9 杆由度的齿轮连杆运动链。李团结[51]通过设置焊点法综合得到了 6 齿轮，6 杆以内的齿杆运动链，并提出了广义型转化法对机构进行了分析。2.2 钵苗移栽机构如图 1.2 所示为日本井关农机公司提出的的一款顶出-夹取式钵苗移栽机[52]，移栽过取苗，送苗和植苗三个动作分别由三套不同的机构来实现，首先，顶杆将钵苗连土顶出苗整体自然落在传送带上，传送机构带钵土的秧苗送入取苗口，最终由一套摆栽机构苗栽植到水田中。该机构在工作过程中可较好地保持秧苗和钵土完整性，但由于需三构之间相互配合，所以该机器要求较高的配合精度，且组成结构复杂，不符合现今钵
1.行星架 2.太阳轮 3.中间轮 4.行星轮 5.静轨迹 6.取秧爪 7.移栽臂 8.滚子 9.滑道 10.连杆 11.钵盘12.托架 13.钵苗图 1.3 齿轮连杆-滑道取苗机构 如图 1.4 所示为我国吉林省鑫华裕农业装备有限公司提出的变速双曲柄移栽机构[54]。其中主曲柄固接在主轴上，是机构输入构件，带动中间椭圆齿轮对实现不等速输出，并带动从动曲柄产生变速回转动作，双曲柄共同控制移栽臂运动轨迹。在低速作业时，该机构移栽效果较好，但在高速工作时，双曲柄机构存在较大振动，导致取苗成功率低，且引起了零件之间的较大磨损，不符合长时间工作要求。
【参考文献】
相关博士学位论文 前3条
1 孙良;面向空间轨迹和姿态要求的宽窄行分插机构研究[D];浙江理工大学;2014年
2 孙亮波;基于杆组法的机构型综合与运动学分析系统研究[D];武汉科技大学;2012年
3 丁华锋;运动链的环路理论与同构判别及图谱库的建立[D];燕山大学;2007年
相关硕士学位论文 前6条
1 王广臻;非圆齿轮—连杆组合式蔬菜钵苗移栽机构参数优化与试验[D];浙江理工大学;2018年
2 毛世民;变差速水稻钵苗Z字形宽窄行移栽机构研究[D];浙江理工大学;2017年
3 张委;直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构研究[D];浙江理工大学;2017年
4 麻臣俊;步行直夹式水稻钵苗宽窄行移栽机构的原理分析与优化设计[D];浙江理工大学;2016年
5 方治;玉米钵苗移栽机构轨迹及姿态的设计与优化[D];浙江理工大学;2016年
6 曹鹏;非圆齿轮行星轮系全自动水稻钵苗移栽机核心机构设计与优化[D];东北农业大学;2014年
本文编号：2833500
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