水稻插秧机分插机构拓扑优化

发布时间：2020-10-25 08:14

　　 水稻种植机械化的标志是插秧机的广泛使用。分插机构作为插秧功能的直接实现机构,得到了各国深入的研究。虽然目前高速分插机构的发展已经较为成熟,但是仍然存在诸多问题,对其进行组成结构和尺寸参数的优化是十分有必要、有意义的工作。本文以新型曲柄摇杆分插机构为研究对象,综合应用了机构学、拓扑学、CAE仿真分析等知识,探求了分插机构的一般运动规律,研究了机构中各关键参数对机构运动轨迹的影响,论述了基于拓扑学的分插机构优化的一般过程,以及参数的选择方法。主要研究成果如下:(1)建立了一般分插机构的两杆数学模型和研究对象的数学模型,研究了机构结构参数对运动轨迹的影响,提取出了该分插机构的关键参数为摇杆的摆动角度和速度。(2)应用拓扑再生设计法,对研究对象进行了拓扑结构综合,得到了6种功能相同的新型分插机构,并对比了各个方案的特点。(3)建立了分插机构的一般化运动学模型,使用Recur Dyn和Matlab对其进行了仿真分析,创建了摇杆角度变化数据库Z(JD,GC),通过实例论述了机构结构参数优选的一般过程。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S223.91
【部分图文】：

如图 1.1 所示的机构简图为日本发明的曲柄摇杆式分面低副连接，机构结构简单，生产维护方便，所以得到了无法实现高速插秧，当转速提升时转动惯量过大，导致机无法保证，严重影响插秧质量，限制了插秧机的工作效率经过结构优化，减轻质量，目前也仅能实现 260~270 次/

ǔ萋制?陌沧埃?（b）椭圆齿轮（齿轮正心安装）图 1.2 偏心齿轮和椭圆齿轮行星系分插机构简图1.2.2 国内分插机构研究现状我国对于插秧机的研究工作起步于二十世纪 70 年代，受到日本曲柄摇杆式分插机构的影响，我国的传统式分插机构是对其进行了结构参数的改良。而自二十世纪 90 年代以来，我国在高速分插机构方面也取得了很多成绩。如图 1.3 所示的机构是 1993 年吉林省四平农机所在日本的旋转式分插机构的基础上设计了旋转滑道式分插机构。其分插频率可达 360~400 次/min，并且可以在14-24厘米范围内调节株距，足以适应我国南方和北方水稻的种植农艺要求。虽然旋转滑道式机构可实现高速插秧，但是其缺点也很突出。滑道内摩擦阻力较大，加工成本过高、插秧质量难以控制等[25]。

图 1.3 旋转滑道式分插机构示意图 图 1.4 椭圆差速式高速分插机构简如图 1.4、图 1.5 和图 1.6 所示的三种机构均是由浙江大学研发的高速分插构。他们对这三种类型的分插机构进行运动学和动力学分析，并利用计算机技进行了参数化，为分插机构的研究做出了巨大贡献。
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本文编号：2855689