非圆齿轮系大蒜直立移栽机构优化设计与试验

作     者：孙伟 冯江 蒋亦元 SUN Wei;FENG Jiang;JIANG Yiyuan

作者机构：东北农业大学工程学院哈尔滨150030 东北农业大学电气与信息学院哈尔滨150030 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2020年第51卷第8期

页      面：73-82页

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFD0700105-2) 黑龙江省自然科学基金面上项目(E2015021) 黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才培养计划项目(UNPYSCT-2016152) 

主　　题：大蒜 直立移栽机构 非圆齿轮系 多目标优化 参数导引启发式优化算法 

摘      要：根据大蒜鳞芽直立朝上栽植的农艺需求,设计了一种可实现复杂栽植轨迹的二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构。采用D-H方法建立了移栽机构的数学模型,通过对大蒜移栽轨迹与姿态进行分析,确定了直立移栽机构所需实现的优化目标;在Matlab平台下编写了移栽机构的GUI优化设计软件,利用参数导引启发式优化算法对机构进行了多目标参数优化设计,通过人机交互优选出一组非劣解;采用自上而下的参数驱动设计方法,在CATIA中完成了移栽机构的参数化建模,并对机构进行了虚拟样机验证;通过台架试验,获得各试验因素对大蒜移栽后倾斜角的影响规律;提出了针对不同工况的优化模型,在最佳参数组合方案下进行了验证。结果表明,当移栽深度为17 mm、机构转速为29.6 r/min、匹配速比为100%时,获得的蒜瓣倾斜角平均值为8.54°,当提高机构转速时,通过对参数方案进行优选可将倾斜角控制在合理的范围内,以满足大蒜直立栽植的农艺要求。