非圆齿轮行星轮系取苗机构的反求设计与优化

作     者：杨茂祥 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈建能

授予年度：2015年

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] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：蔬菜 钵苗移栽 非圆齿轮 行星轮系 反求设计 运动仿真 动力学 优化 

摘      要：移栽具有提高农作物抵抗自然气候的能力、提高抵抗病虫害的能力、解决积温不足的接茬矛盾、提高农作物的产量与质量等优点。适于移栽的主要作物有水稻、棉花、玉米等大田作物及蔬菜、烟草、花卉等经济作物。但移栽种植劳动强度大，工作效率低，因此开发全自动移栽机械对移栽种植有重要意义。 目前依靠人工取苗、机器植苗的半自动移栽机发展比较成熟，而可自动取苗的全自动移栽机械仍然处于研发期，国内外对自动取苗机构做了大量研究，其中含有独立机电及控制系统的自动取苗机械虽然可靠性高，效率高，冲击、磨损、振动小，但其结构复杂，价格昂贵，难以得到大面积推广。杆机构与滑道机构冲击大，磨损快，振动大，难以取得较理想的取苗速度及取苗效率。本文拟开发一种传动平稳、可靠，价格低廉，振动小的高速非圆齿轮行星轮系钵苗移栽自动取苗机构。 本文主要完成了以下内容： 1）提出了一种基于取苗臂摆角的新反求设计方法，此方法既能保证取苗轨迹整体形态的不变性，又能保证非圆齿轮行星轮系机构总传动比的连续性等，对新型非圆齿轮行星轮系机构的设计有重要意义。 2）文章提出了一种非圆齿轮行星轮系机构总传动比的分配目标：两级非圆齿轮的传动比应该有相近的幅值周期比。并设计了具体的分配与调整方法：通过总传动比开方初次分配传动比，利用优化系数针对性调整传动比。 3）设计了一种夹土式取苗轨迹，分析了非圆齿轮行星轮系机构并建立了其反求数学模型。基于MATLAB编写了非圆齿轮行星轮机构反求设计与优化软件。利用软件得到了能满足工作目标的机构基本参数。 4）利用上述机构参数，对机构进行结构设计并绘制了机构二维图纸，完成了机构零件三维模型的建立与虚拟样机的装配。对机构进行了运动学分析与动力学分析，分析了机构振动及产生振动的原因，并对机构进行优化，减小了机构的振动。