甘薯裸苗移栽机构优化设计与试验研究

作     者：庄如月 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：叶秉良

授予年度：2021年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：甘薯裸苗 椭圆齿轮 旋转式移栽机构 运动学建模 参数优化 运动学仿真 移栽试验 

摘      要：我国是生产粮食大国,主要农作物有水稻、高粱、花生和甘薯等,其中甘薯农作物的产量占世界总产量的80%左右,总的种植面积达到世界的60%。甘薯生产过程中,移栽机械化可以提高工作效率,减少成本,增加农民收入。因此,研究设计甘薯裸苗移栽机构对推动我国甘薯产业可持续发展,提高农业机械化水平具有重要的科学意义和设计应用价值。本论文根据目前国内外市场上现有甘薯移栽机构存在的移栽效率低、结构复杂、漏苗、成本高等问题,编写了辅助分析和优化设计程序,通过该程序实现机构参数分析与优化,根据参数优化后得到的结构参数进行结构设计与三维建模,用三维模型进行仿真试验同时导出二维图进行加工装配以及物理样机台架试验。本文的主要研究内容和结果如下:1)依据甘薯裸苗膜上移栽农艺要求和设计要求,提出一种椭圆齿轮行星轮系后插旋转式移栽机构,进行运动学建模。2)应用VB6.0软件编写了该移栽机构结构参数辅助分析与优化的程序,通过该程序对移栽机构的结构参数进行了分析同时对夹苗爪尖点运动轨迹进行了优化,获得一组该移栽机构满足甘薯移栽农艺要求的结构参数。3)根据获得的结构参数进行移栽机构零部件结构设计,然后建立三维模型并装配。将三维模型导入ADAMS中修改材料属性、添加约束和驱动力进行仿真,获得夹苗爪尖点的仿真轨迹,将该轨迹与优化程序中获得的轨迹进行对比,结果基本一致,证明了运动学模型建立的正确性。4)为了验证移栽机构实际移栽效果是否符合农艺要求,将三维模型导出二维图纸,进行加工与装配,同时搭建试验台进行移栽机构空转试验和甘薯裸苗移栽试验,将空转试验用摄像机记录并导入Photoshop软件中进行夹苗爪尖点轨迹的绘制,得到的真实轨迹与理论轨迹、仿真轨迹基本一致。甘薯裸苗移栽试验结果表明机构在电机转速为45r/min时,基本能够实现甘薯裸苗移栽的农艺要求。