發(fā)布時(shí)間：2020-05-22 02:54

【摘要】：分插機(jī)構(gòu)是水稻插秧機(jī)的核心工作部件,其性能直接影響插秧機(jī)的栽植質(zhì)量、可靠性和作業(yè)效率等,針對(duì)行星輪系高速分插機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化技術(shù)中的核心技術(shù)和難點(diǎn)問(wèn)題,開(kāi)展異形齒輪行星輪系高速分插機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化技術(shù)研究。采用顏氏機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法建立了行星輪系高速分插機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)拓?fù)錁?gòu)造特性,得出了行星輪系高速分插機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求與約束條件,通過(guò)一般化和數(shù)綜合方法,針對(duì)分插機(jī)構(gòu)高速作業(yè)傷秧增加的問(wèn)題,提出了一種變轉(zhuǎn)速三插臂高速分插機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案并建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,在相同作業(yè)條件下分插機(jī)構(gòu)取秧線速度降低了33.3%。理論分析了變轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)和插植臂數(shù)量對(duì)秧爪尖靜動(dòng)態(tài)軌跡、株距、取秧速度、插秧穴口長(zhǎng)度和推秧角度等參數(shù)與性能指標(biāo)的影響關(guān)系。按插植臂秧爪尖是否通過(guò)確定的約束坐標(biāo)點(diǎn),建立了2種類(lèi)型的橢圓齒輪行星輪系高速分插機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型,提出了以相鄰插植臂和最易干涉點(diǎn)的插植臂運(yùn)動(dòng)干涉檢查分析方法,構(gòu)建了高速分插機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和運(yùn)動(dòng)干涉人機(jī)交互平臺(tái)。在高速分插機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化中提出遺傳算法結(jié)合虛擬響應(yīng)面回歸的參數(shù)優(yōu)化方法,通過(guò)構(gòu)建約束條件和高速分插機(jī)構(gòu)參數(shù)之間的回歸數(shù)學(xué)模型直接獲得了滿足求解精度要求的最優(yōu)參數(shù)組合。優(yōu)化求解和理論計(jì)算對(duì)比,推秧角度和軌跡高度誤差小于0.3%,插秧穴口長(zhǎng)度誤差小于4.5%。在基于秧爪靜態(tài)軌跡反求高速分插機(jī)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)方法中,采用三次非均勻B樣條曲線描述了插植臂秧爪尖的靜態(tài)軌跡,運(yùn)用改進(jìn)的牛頓-辛普森迭代求解方法解決了行星輪與太陽(yáng)輪之間轉(zhuǎn)角唯一性求解問(wèn)題;構(gòu)建了一種只與太陽(yáng)輪向徑相關(guān)的異形齒輪傳動(dòng)輪系的傳動(dòng)比方程,通過(guò)迭代平移求解算法解決了異形齒輪行星輪系齒輪間傳動(dòng)比分配難題;介紹了異形齒輪齒廓設(shè)計(jì)方法,構(gòu)建了三插臂分插機(jī)構(gòu)三維數(shù)字化模型,利用虛擬樣機(jī)技術(shù)和高速攝影技術(shù)對(duì)比分析了異形齒輪行星輪系三插臂分插機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)參數(shù),對(duì)提出的軌跡反求設(shè)計(jì)方法的正確性進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。運(yùn)用樣條函數(shù)代替異形齒輪傳動(dòng)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了高速分插機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)快速建模和模型參數(shù)化,解決了通過(guò)構(gòu)建異形齒輪實(shí)體模型結(jié)合接觸分析方法存在的模型重用率低、建模復(fù)雜的問(wèn)題;運(yùn)用瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)有限元仿真方法分析了異形齒輪接觸受力情況,通過(guò)與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了有限元分析方法的正確性;利用高速分插機(jī)構(gòu)試驗(yàn)平臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)證了基于虛擬回歸模型建立的軌跡高度、插秧穴口長(zhǎng)度和推秧角度等參數(shù)優(yōu)化方法的正確性。對(duì)變轉(zhuǎn)速三插臂分插機(jī)構(gòu)和常規(guī)分插機(jī)構(gòu)進(jìn)行了栽植質(zhì)量對(duì)比試驗(yàn),并運(yùn)用正交試驗(yàn)對(duì)變轉(zhuǎn)速三插臂分插機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分插機(jī)構(gòu)工作參數(shù)與田間栽植質(zhì)量之間影響關(guān)系的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:分插機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速對(duì)傷秧率的影響最大,降低分插機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速可顯著降低傷秧率,并能增加秧苗分蘗、提高產(chǎn)量。田間測(cè)產(chǎn)試驗(yàn)表明:在相同作業(yè)條件下三插臂高速分插機(jī)構(gòu)比二插臂分插機(jī)構(gòu)平均增產(chǎn)4.63%,畝有效穗數(shù)平均增加 10.37%。
【圖文】：

滾動(dòng)直插式分插機(jī)構(gòu)可分為轉(zhuǎn)臂滑道控制式和擺動(dòng)偏心盤(pán)連桿控制式２種類(lèi)型。逡逑①轉(zhuǎn)臂滑道控制直插式分插機(jī)構(gòu)逡逑轉(zhuǎn)臂滑道控制直插式分插機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖１．邋１所示。逡逑／／／／／／／／／／邋＼逡逑＼逡逑１．秧爪２．短滾輪３．長(zhǎng)滾輪４．分插輪５．取秧滑道６．秧箱７．插秧滑道逡逑圖１．１轉(zhuǎn)臂滑道控制直插式分插機(jī)構(gòu)逡逑轉(zhuǎn)臂滑道控制直插式分插機(jī)構(gòu)工作時(shí)，分插輪以一定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，秧爪一邊隨分插逡逑輪轉(zhuǎn)動(dòng)一邊在滑道的約束控制作用下相對(duì)分插輪臂作轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使秧爪按設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)逡逑軌跡要求進(jìn)入秧箱取苗，并按插秧滑道確定的軌跡將秧苗插入土中。待秧苗插入土中逡逑２逡逑

滾動(dòng)直插式分插機(jī)構(gòu)可分為轉(zhuǎn)臂滑道控制式和擺動(dòng)偏心盤(pán)連桿控制式２種類(lèi)型。逡逑①轉(zhuǎn)臂滑道控制直插式分插機(jī)構(gòu)逡逑轉(zhuǎn)臂滑道控制直插式分插機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖１．邋１所示。逡逑／／／／／／／／／／邋＼逡逑＼逡逑１．秧爪２．短滾輪３．長(zhǎng)滾輪４．分插輪５．取秧滑道６．秧箱７．插秧滑道逡逑圖１．１轉(zhuǎn)臂滑道控制直插式分插機(jī)構(gòu)逡逑轉(zhuǎn)臂滑道控制直插式分插機(jī)構(gòu)工作時(shí)，，分插輪以一定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，秧爪一邊隨分插逡逑輪轉(zhuǎn)動(dòng)一邊在滑道的約束控制作用下相對(duì)分插輪臂作轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使秧爪按設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)逡逑軌跡要求進(jìn)入秧箱取苗，并按插秧滑道確定的軌跡將秧苗插入土中。待秧苗插入土中逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S223.91

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本文編號(hào)：2675330