蔬菜钵苗移栽机自动送苗机构的设计与试验

作     者：王锦鹏 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：俞高红;顾锦波

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 

主      题：蔬菜移栽机 送苗机构 四杆机构 遗传算法 纵向送苗轨迹 

摘      要：作为世界上蔬菜产量最大的国家,蔬菜产业已成为我国农村地区经济支柱产业。同时,我国的蔬菜种植大多以人工为主,生产效率低。机械化移栽能极大提高蔬菜的生产效率,降低人工成本。本课题组所研制的全自动蔬菜移栽机的取苗机构经过多年的研究已处于国内领先水平,但与之配套使用的自动送苗机构由于结构复杂,容易造成卡盘现象,使得移栽效率较低。因此,针对上述问题,设计了一种结构简单,可靠性高的送苗机构,该机构能与全自动蔬菜移栽机的取苗机构、植苗机构相互配合,从而实现蔬菜移栽的全自动化,提高了移栽效率,本文主要工作内容如下:(1)根据选取穴苗盘的尺寸与配套的取苗机构运动机理为设计依据,提出了送苗机构的设计要求,确定了横向送苗机构与纵向送苗机构的设计方案。采用多连杆机构作为纵向送苗机构,其中采用四杆机构作为纵向输送机构,采用凸轮连杆与不完全齿轮组合机构作为纵向驱动机构;选取了双螺旋轴组件作为横向送苗机构。(2)对纵向输送机构先使用遗传算法通过纵向送苗轨迹反求其机构参数,初步确定其机构参数;基于Matlab软件开发了纵向输送机构辅助分析软件,通过人机交互方式对反求得到的机构参数进一步优化,得到了纵向输送机构的设计参数:=20 mm,=40.7 mm,=52 mm,=66.67 mm,=103.2 mm,=113.8°,=11.1°。确定了纵向驱动机构、单向控制组件以及压盘组件的设计方案及相关尺寸参数,确定了双螺旋轴的相关设计参数。(3)完成了三维模型的建立,对送苗机构进行了虚拟装配,然后将送苗机构的三维模型导入Adams中进行了仿真分析,对比了纵向送苗机构仿真与理论轨迹,并对纵向送苗点的速度与位移曲线、横向送苗精度进行了分析,验证了该送苗机构设计的合理性与可靠性。(4)完成了蔬菜钵苗移栽机自动送苗机构的加工、装配调试以及样机试验。对纵向送苗机构进行了空转试验,获得实际送苗轨迹,并将纵向送苗试验轨迹与理论、仿真轨迹对比,验证了纵向送苗机构设计合理性。对横向、纵向送苗精度进行了测量,得到的送苗误差均在允许范围内,验证了送苗机构的准确性。