發(fā)布時(shí)間：2020-05-12 19:29

【摘要】：移栽機(jī)構(gòu)是決定水稻缽苗全自動(dòng)高速移栽作業(yè)質(zhì)量的核心工作部件，其運(yùn)動(dòng)機(jī)理復(fù)雜，工作性能要求多。本文作者所在的課題組提出了一種橢圓齒輪-不完全非圓齒輪行星輪系旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)并對(duì)其進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型具有非線性、模糊性、強(qiáng)耦合性的特點(diǎn)，如運(yùn)用遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)化方法，不僅對(duì)問(wèn)題的依賴性大，而且需要依靠懲罰函數(shù)來(lái)逼近極值，懲罰因子、目標(biāo)加權(quán)值都很難確定。因此，課題組采用人機(jī)交互可視化優(yōu)化方法對(duì)該水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，但是該優(yōu)化方法需要設(shè)計(jì)者深入了解優(yōu)化參數(shù)、優(yōu)化目標(biāo)，普遍適用性差，優(yōu)化效率較低。此外，通過(guò)取秧試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的移栽機(jī)構(gòu)雖能滿足缽苗移栽工作要求，但是由于存在取秧時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)推秧裝置等問(wèn)題，機(jī)構(gòu)取秧和推秧效果不佳。因此，本文在研究了不同優(yōu)化方法的優(yōu)缺點(diǎn)后，將參數(shù)導(dǎo)引優(yōu)化方法與模糊性能要求數(shù)值化相結(jié)合，對(duì)該移栽機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)研究，改進(jìn)該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，以提高優(yōu)化效率和機(jī)構(gòu)工作性能。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 1）介紹了橢圓-不完全非圓齒輪行星輪系水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，建立了移栽機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。 2）從運(yùn)動(dòng)干涉、移栽效果、運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài)、機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)等方面的要求，對(duì)水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行研究，并應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論采用合適的隸屬函數(shù)對(duì)目標(biāo)要求進(jìn)行描述，使模糊目標(biāo)數(shù)值化，建立了水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的10個(gè)數(shù)值化優(yōu)化目標(biāo)。 3）運(yùn)用“參數(shù)導(dǎo)引”優(yōu)化方法，基于Visual Basic可視化平臺(tái)自主開(kāi)發(fā)水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化軟件（計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記號(hào)：2014SR102877），并應(yīng)用該軟件優(yōu)化得到滿足一組水稻缽苗移栽工作要求的參數(shù)：a=24.482mm，k=0.991mm，=283°，，=5°，0=29°，φ0=70°，S=153mm。 4）針對(duì)課題組以往的水稻移栽機(jī)構(gòu)取秧試驗(yàn)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，分析了機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不足之處，并對(duì)移栽機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，最主要的設(shè)計(jì)是增加推秧裝置和優(yōu)化移栽臂的凸輪機(jī)構(gòu)。 5）根據(jù)優(yōu)化后的機(jī)構(gòu)參數(shù)和改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)果對(duì)水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用UG7.5建立機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體模型，并將其導(dǎo)入ADAMS中，開(kāi)展機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)仿真試驗(yàn)，在仿真后處理中對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，得到機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)動(dòng)軌跡和機(jī)構(gòu)改進(jìn)前后的取秧時(shí)間。通過(guò)比較機(jī)構(gòu)仿真分析和理論分析的運(yùn)動(dòng)軌跡，驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的正確性，同時(shí)通過(guò)比較機(jī)構(gòu)改進(jìn)前后取秧時(shí)間，驗(yàn)證凸輪機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)的正確性與有效性。 6）研制移栽機(jī)構(gòu)物理樣機(jī)，將其安裝在課題組自主設(shè)計(jì)的水稻缽苗移栽試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行高速攝影運(yùn)動(dòng)學(xué)試驗(yàn)。通過(guò)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)試驗(yàn)掌握了機(jī)構(gòu)移栽工作軌跡和姿態(tài)的試驗(yàn)結(jié)果，并將其與理論結(jié)果進(jìn)行比較。兩種結(jié)果基本一致，表明優(yōu)化設(shè)計(jì)后機(jī)構(gòu)能夠滿足移栽工作要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和改進(jìn)設(shè)計(jì)是正確的。 7）開(kāi)展移栽機(jī)構(gòu)在不同轉(zhuǎn)速、不同凸輪機(jī)構(gòu)和有無(wú)推苗裝置三種情況下的取秧試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)分析得出不同取秧速度對(duì)取秧成功率的影響情況，以及改進(jìn)凸輪機(jī)構(gòu)前后移栽機(jī)構(gòu)取秧成功率和增加推秧裝置前后的推秧成功率情況，驗(yàn)證移栽機(jī)構(gòu)改進(jìn)效果，檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的工作性能，證明該機(jī)構(gòu)被應(yīng)用于實(shí)際機(jī)器的可行性。
【圖文】：

且對(duì)育秧和整地的質(zhì)量要求較高。在我國(guó)引情，沒(méi)能在國(guó)內(nèi)推廣。1.秧盤(pán)移動(dòng) 2.秧盤(pán)靜，啟動(dòng)頂桿3.頂桿推出缽秧（b）機(jī)構(gòu)頂秧過(guò)程水稻缽苗擺栽機(jī)移栽機(jī)（專利號(hào)為：ZL200480007602.4）[26]，

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究移栽的缽苗是采用半硬塑膠缽盤(pán)培育的，缽穴呈上大下小的圓錐狀，其底部留有孔，便于頂針將缽苗頂出。該水稻擺栽機(jī)一次可擺栽 6 行工作效率高，作業(yè)質(zhì)量高，但其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，采用三套機(jī)構(gòu)完成 3 個(gè)動(dòng)作，致使成本很高，且對(duì)育秧和整地的質(zhì)量要求較高。在我國(guó)引進(jìn)這個(gè)高價(jià)位的擺栽機(jī)較少，不適合我國(guó)國(guó)情，沒(méi)能在國(guó)內(nèi)推廣。
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S223.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2660726