组合式非圆齿轮行星轮系取苗机构的动力学分析与试验

作     者：易卫明 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：叶秉良;俞高红

授予年度：2018年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：组合式非圆齿轮 取苗机构 曲线拟合 动力学分析 动力学仿真 试验 

摘      要：我国是世界上重要的油菜和蔬菜生产国。育苗移栽作为蔬菜等旱地经济作物的主要种植方式,有利于提高生产综合效益,但是与之适应的旱地钵苗移栽机发展缓慢。农业装备被列为《中国制造2025》十大重点突破领域之一。因此,大力推进旱地钵苗移栽机的研发工作已经越来越为迫切,而且对我国顺利实施制造强国建设战略也具有重要的意义。本文以课题组已经发明的一种新型旋转式取苗机构——组合式不完全偏心圆-非圆齿轮行星轮系取苗机构为研究对象,完善机构运动学模型,建立机构动力学模型,开展机构的运动学和动力学分析、动力学仿真和性能优化以及相关试验研究,为今后研发具有自主知识产权、性能更为优越的旱地钵苗移栽机提供理论和试验基础。主要的研究内容和结果如下:1)在前期研究基础上,对取苗机构的中心不完全非圆齿轮和中间不完全非圆齿轮啮合段的齿廓曲线进行曲线拟合,得到齿廓曲线方程,建立了取苗机构各关键点的位移、速度、加速度数学方程,完善了机构运动学模型,并通过编程求解得到了机构的运动学理论分析结果。2)采用动态静力学分析法和动力学方程组序列求解法对机构进行了动力学建模和分析研究了机构的动力学特性。自主编制机构动力学辅助分析软件求出了各运动构件受力及运动副的受力,结合机构的运动情况就动力学理论分析结果进行了分析说明,并将机构的理论分析结果与课题组之前发明的另一种取苗机构进行比较和分析。3)建立取苗机构虚拟样机,利用Adams软件开展机构动力学仿真,并将仿真结果与理论分析结果进行比较,验证了取苗机构的动力学建模和理论分析的正确性。4)设计取苗机构动力学试验方案,搭建试验台,对机构进行动力学试验,研究了机构样机的动力学特性。测试得到了机构转速为60r/min时其支座在x、y方向的受力,将机构动力学试验结果与理论结果进行比较和分析。与课题组所设计另一种取苗机构动力学性能的比较和分析,表明了本文机构具有较好的动力学性能。5)提出一种通过添加配重的方式改善取苗机构动力学性能的方案,计算确定了配重质量。开展机构Adams动力学仿真分析,加工出配重实物并装配后进行机构的动力学试验,将优化前后的试验结果进行比较,结果表明取苗机构的动力学性能得到了改善。