花卉穴盘苗自动移栽机构的优化设计与试验研究

作     者：郑扬 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：叶秉良;顾锦波

授予年度：2021年

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

主      题：花卉穴盘苗 移栽机构 参数优化 参数导引 反求设计 虚拟仿真 

摘      要：花卉穴盘苗的移栽不仅可以提高花卉的产量,还能保证花卉的品质。而国外花卉穴盘苗移栽技术不适合我国国情,所研发的移栽机构不仅结构复杂,而且成本高昂;国内相关的研究起步较晚,所研发的机构不仅移栽效率低,且移栽效果不佳,导致国内盆栽花卉的移栽仍然以人工移栽为主。因此,本文基于非圆-不完全非圆齿轮行星轮系优化设计了一种新型花卉穴盘苗自动移栽机构,并展开了关于该移栽机构运动学建模、参数优化、虚拟仿真和台架试验四个方面的研究。本文研究的主要内容和结果如下:(1)对国内外的花卉穴盘苗自动移栽机构的研究现状进行了综述和分析,并对本课题组前期所研发的一种取栽一体式花卉自动移栽机构栽植苗成功率低的问题进行研究和分析,提出了新的构型实现了新的轨迹、采用参数导引优化设计与局部轨迹微调的反求设计相结合作为移栽机构优化设计的解决方案。(2)提出一种非圆齿轮行星轮系花卉穴盘苗自动移栽机构,对其进行了运动学建模与分析,根据花卉穴盘苗机械移栽的要求,建立了该移栽机构的优化目标及约束条件,将其参数化后写入VB平台,结合该移栽机构的运动学分析编写了该移栽机构的参数导引优化设计软件,由此得到一组更理想的机构参数。(3)分析了回程段轨迹前倾对栽植效果的影响,在保证其它轨迹姿态不变的情况下,对该移栽机构进行了反求设计,利用MATLAB软件编写了该移栽机构的反求设计辅助分析软件,通过机构的轨迹综合,确保该机构在移栽过程不会发生因回程段轨迹前倾所带来的带苗问题。(4)应用SOLIDWORKS建立移栽机构的三维实体模型并完成虚拟装配,再将其导入ADAMS中进行虚拟样机仿真试验,将仿真结果与理论设计进行对比分析,验证该机构理论模型和设计的正确性。(5)运用AUTOCAD软件绘制移栽机构各个零部件的二维图,对其物理样机进行加工制造,组装搭建了花卉穴盘苗自动移栽机构试验台,并在其上进行空转和带苗移栽实验,将样机试验移栽轨迹与理论移栽轨迹进行对比分析,证明了花卉穴盘苗自动移栽机构设计的合理性与正确性,移栽工作性能优于原机构,为应用于实际机器提供了依据。