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蔬菜钵苗旋转式取苗机构动力学分析与试验

农业机械学报 2014年第6期45卷 70-78页

作者：叶秉良李丽俞高红刘安赵匀浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

针对一种应用于蔬菜钵苗全自动移栽机的旋转式取苗机构——偏心齿轮-非圆齿轮行星系取苗机构,建立机构的动力学模型,采用动力学方程组序列求解法进行求解,得到机构在一个工作周期内链条、太阳轮轴心、中间轮轴心、行星轮轴心、太阳轮与... 详细信息

针对一种应用于蔬菜钵苗全自动移栽机的旋转式取苗机构——偏心齿轮-非圆齿轮行星系取苗机构,建立机构的动力学模型,采用动力学方程组序列求解法进行求解,得到机构在一个工作周期内链条、太阳轮轴心、中间轮轴心、行星轮轴心、太阳轮与中间轮啮合点、中间轮与行星轮啮合点等处的受力随行星架转角变化的规律。设计了机构的物理样机,开展机构动力学试验,测试得到机构物理样机在4种不同工作转速下的动力学特性,同时验证了机构动力学模型的正确性。

关键词：全自动移栽机蔬菜钵苗旋转式取苗机构偏心齿轮-非圆齿轮动力学分析试验

大株距行星轮系蔬菜钵苗栽植机构优化设计与试验

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农业机械学报 2015年第7期46卷 38-44页

作者：俞高红廖振飘徐乐辉赵朋武传宇浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

设计了一种能适应大株距栽植的行星轮系蔬菜钵苗栽植机构,通过该机构栽植嘴能将蔬菜钵苗植入土中。构建了一种新型的非圆齿轮传动比函数,建立了机构的运动学模型,推导了栽植嘴尖点的(角)位移、(角)速度方程。基于Visual Basic开发了计... 详细信息

设计了一种能适应大株距栽植的行星轮系蔬菜钵苗栽植机构,通过该机构栽植嘴能将蔬菜钵苗植入土中。构建了一种新型的非圆齿轮传动比函数,建立了机构的运动学模型,推导了栽植嘴尖点的(角)位移、(角)速度方程。基于Visual Basic开发了计算机辅助分析与优化软件,分析了非圆齿轮中心距a、角位移系数k1和k2、行星架初始安装角φ0、栽植嘴初始安装角α0、中间齿轮初始安装角γ0以及栽植嘴顶端到行星轮中心的距离S等重要参数对栽植轨迹的影响,通过人机交互方式优化出一组能够满足蔬菜钵苗栽植工作要求的机构参数(a=53 mm、k1=0.23、k2=0.03、φ0=-58°、α0=-144°、γ0=144°、S=175 mm)。根据优化所得参数建立栽植机构的三维模型并进行仿真分析,同时制作了栽植机构的样机进行田间植苗试验。试验了栽植嘴在不同时刻开启和闭合对西兰花钵苗栽植时直立度和成功率的影响,得出栽植嘴在其运动轨迹最低点上方10 mm处张开为最佳开启位置,钵苗直立度优良率达85%,栽植效率可达100株/(min·行),栽植株距达到450 mm,证明该机构适用于蔬菜钵苗的大株距栽植。

关键词：蔬菜钵苗栽植机构行星轮系非圆齿轮大株距参数优化

探出取推钵式蔬菜钵苗取苗机构优化设计与试验

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农业机械学报 2019年第10期50卷 64-71页

作者：尹大庆王佳照周脉乐杨禹超王金武东北农业大学工程学院哈尔滨150030 北方寒地现代农业装备技术重点实验室哈尔滨150030

为了提高蔬菜钵苗取苗机械化程度和取苗效率,设计了一种探出取推钵式蔬菜钵苗取苗机构,可实现快速取推钵动作。以大果哈椒钵苗作为取苗对象,分析了取苗机构的工作原理,建立了机构运动学模型,确立其优化目标,运用Visual Basic 6.0开发可... 详细信息

为了提高蔬菜钵苗取苗机械化程度和取苗效率,设计了一种探出取推钵式蔬菜钵苗取苗机构,可实现快速取推钵动作。以大果哈椒钵苗作为取苗对象,分析了取苗机构的工作原理,建立了机构运动学模型,确立其优化目标,运用Visual Basic 6.0开发可视化辅助分析软件,优化得出满足要求的最佳参数,形成相应的理论轨迹。建立三维模型,对模型进行虚拟仿真设计,得出仿真轨迹。采用3D打印技术进行试验样机制造,运用高速摄影技术提取试验样机实际工作轨迹,验证了实际轨迹与理论轨迹、仿真轨迹的一致性。试验测得实际取苗针最大入钵力,运用相似理论原理,推算出试验样机最大入钵力,并得到钵土最佳基质比为0.4,进行试验样机取苗试验,取苗成功率为96.87%,满足蔬菜钵苗取苗要求,验证了机构设计的正确性与可行性。

关键词：蔬菜钵苗取苗机构探出取推钵式参数优化取苗试验

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三臂回转式蔬菜钵苗取苗机构设计与试验

农业机械学报 2019年第1期50卷 113-121页

作者：童俊华俞高红朱赢鹏叶秉良郑超黄佳辉浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018

当前我国蔬菜的移栽机械主要为半自动移栽机,其移栽效率取决于人工取苗速度,生产力已不能满足实际需求,两臂回转式自动取苗机构的效率还有提高潜力。为实现高速取苗作业,研究了保持取苗机构回转速度不变情况下,增加取苗臂数量的实现方... 详细信息

当前我国蔬菜的移栽机械主要为半自动移栽机,其移栽效率取决于人工取苗速度,生产力已不能满足实际需求,两臂回转式自动取苗机构的效率还有提高潜力。为实现高速取苗作业,研究了保持取苗机构回转速度不变情况下,增加取苗臂数量的实现方式。在满足特定取苗动作姿态的前提下,设计了一种三臂回转式蔬菜钵苗取苗机构。以机械取苗代替人工取苗,模拟出了合理的取苗轨迹;基于Visual Basic 6. 0开发辅助分析软件,通过人机交互方式得出一组满足取苗工作要求的机构参数,然后建立该机构的三维模型,完成实体样机装配;取苗机构在35 r/min的回转速度下,取苗速度为105株/(min·行),摄像分析得知,该机构样机运行轨迹与仿真轨迹非常接近,对彩叶草钵苗进行取苗试验,取苗成功率达到91. 2%,证明三臂回转式蔬菜钵苗取苗机构设计的可行性。

关键词：蔬菜钵苗取苗机构三臂回转式工作机理参数优化

椭圆—不完全非圆齿轮行星系蔬菜钵苗取苗机构的研究

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机械工程学报 2012年第13期48卷 32-39页

作者：俞高红陈志威赵匀孙良叶秉良浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018

在分析现有蔬菜钵苗取苗机构的最新进展的基础上,提出一种应用于自动蔬菜移栽机的新型取苗机构——基于椭圆—不完全非圆齿轮传动的行星系蔬菜钵苗取苗机构。分析蔬菜钵苗取苗机构所要求的工作轨迹与设计要求,介绍该取苗机构的工作原理... 详细信息

在分析现有蔬菜钵苗取苗机构的最新进展的基础上,提出一种应用于自动蔬菜移栽机的新型取苗机构——基于椭圆—不完全非圆齿轮传动的行星系蔬菜钵苗取苗机构。分析蔬菜钵苗取苗机构所要求的工作轨迹与设计要求,介绍该取苗机构的工作原理和运动学特性,建立该取苗机构的运动学模型。基于Visual Basic 6.0开发出该取苗机构计算机辅助分析与优化软件,通过人机交互方式优化出一组满足蔬菜钵苗取苗机构工作要求的结构参数。根据优化出的结构参数对该取苗机构进行三维建模、虚拟仿真、样机试验,试验发现:仿真结果、样机试验结果与理论分析结果一致;同时,进行该蔬菜取苗机构的取苗试验,该取苗机构能很好地完成取苗、持苗、放苗动作,进一步验证该取苗机构理论建模的正确性和可行性。

关键词：蔬菜钵苗取苗机构椭圆齿轮不完全非圆齿轮参数优化

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蔬菜钵苗在导苗管中的动力学分析

农机化研究 2006年第8期28卷 54-56,59页

作者：彭旭宋建农皇雅斌毛艳辉中国农业大学工学院北京100083 新疆西部明珠工程建设公司新疆克拉玛依834000

有序移栽是利用钵苗的重力和导苗管的导向作用来实现的,所以导苗管是移栽机实现有序移栽的一个关键部件。通过对导管式蔬菜钵苗移栽机苗钵栽植过程的动力学分析,建立了苗钵在导苗管中的运动学和动力学模型,对苗钵在导苗管栽植系统内的... 详细信息

有序移栽是利用钵苗的重力和导苗管的导向作用来实现的,所以导苗管是移栽机实现有序移栽的一个关键部件。通过对导管式蔬菜钵苗移栽机苗钵栽植过程的动力学分析,建立了苗钵在导苗管中的运动学和动力学模型,对苗钵在导苗管栽植系统内的运动和影响其直立率的因素进行了理论分析。结果表明,降低机器前进速度和增加土壤塑性可以提高钵苗的栽植质量。通过模型的分析,为导苗管的机构设计提供了理论依据。

关键词：农业工程蔬菜钵苗动力学分析导苗管移栽机直立率模型

蔬菜钵苗移栽机取苗机构的动力学分析与试验研究

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蔬菜钵苗移栽机取苗机构的动力学分析与试验研究

作者：刘安浙江理工大学

学位级别：硕士

随着人们对饮食营养要求的提高，蔬菜逐渐成为了生活中必备的食物之一。蔬菜作为我国的第二大农作物在农业发展中占有重大地位，这也决定了蔬菜在农村经济发展中具有重大的作用。目前我国蔬菜（如西红柿、西兰花、茄子、辣椒等）钵苗移... 详细信息

随着人们对饮食营养要求的提高，蔬菜逐渐成为了生活中必备的食物之一。蔬菜作为我国的第二大农作物在农业发展中占有重大地位，这也决定了蔬菜在农村经济发展中具有重大的作用。目前我国蔬菜（如西红柿、西兰花、茄子、辣椒等）钵苗移栽作业主要依靠人力劳动进行。人力栽植存在着劳动量大、生产效率不高、栽植质量差和生产成本较高等缺点，难以实现大区域栽植，限制了我国蔬菜生产的进一步发展。加大蔬菜栽植机械的研发力度，实现蔬菜种植机械化成为农业产业进一步发展的新目标。旋转式蔬菜钵苗取苗机构是自动移栽机的核心工作部件，直接关系到蔬菜的种植质量和生产效率。因此，开展自动移栽机构动力学分析与试验研究，能为蔬菜移栽机设计和性能改进提供重要的依据，具有重要的科学意义和重大的应用价值。蔬菜钵苗移栽过程一般由取苗和栽植苗两套机构共同协调完成。目前半自动蔬菜移栽机所应用的钳夹式、链夹式、导苗管式、吊篮式等栽植苗机构已经比较成熟。国际市场上较为完善的自动移栽机由日本研发，但是其机构结构复杂、价格昂贵、工作效率一般和受国内专利保护，因此，国内必须开展自动移栽机构的自主研发工作。然而，国内自动移栽机构的研究工作刚刚起步，在应用方面很是欠缺，成为制约自动移栽机发展的薄弱环节。因此，本文针对课题组已发明的一种新型旋转式取苗机构——椭圆―不完全非圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗取苗机构（实用新型专利授权号：201120343300.1）进行运动学和动力学分析，开展虚拟样机运动仿真和相关试验，为机构的设计及应用提供重要依据。主要研究内容和结果如下：（1）研究了国内外蔬菜移栽机发展现状，分析椭圆―不完全非圆齿轮行星系蔬菜钵苗取苗机构的结构组成及工作原理，完善了机构的运动学模型，进行了机构运动学分析。通过机构虚拟样机仿真验证了机构运动学模型和分析的正确性，为后续机构的动力学分析打下基础。（2）采用动态静力分析法建立了椭圆―不完全非圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗取苗机构的动力学模型，采用动力学方程组序列求解法进行求解。开发了机构动力学分析软件，并利用该软件进行动力学分析，得到机构的动力学特性。（3）制造出取苗机构样机，构建试验台完成机构动力学试验，分别测试得到机构在40r/min、60r/min、80r/min、100r/min等转速条件下支座垂直反力与行星架转角的关系。同时比较动力学试验结果与理论分析结果，验证了机构动力学模型和分析的正确性。（4）采用增加瞬心线附加板、改进机构结构的方法优化机构动力学性能。通过对结构改进前后的机构动力学特性试验结果进行比较分析，表明机构结构改进后具有较佳的动力学性能，机构工作平稳性得到提高。（5）总结全文，指出论文创新点，并对后续深入研究工作进行展望。

关键词：蔬菜钵苗旋转式取苗机构椭圆—不完全非圆齿轮动力学分析试验

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蔬菜钵苗取苗机构的优化设计与试验分析

蔬菜钵苗取苗机构的优化设计与试验分析

作者：吴有特浙江理工大学

学位级别：硕士

取苗机构作为蔬菜钵苗全自动移栽机的核心部件,直接关系到蔬菜钵苗移栽的质量和工作效率,因此对其进行研究显得至关重要。目前本课题组前期研发的椭圆-不完全非圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗取苗机构还存在着一些问题,例如在取苗工作过程中夹... 详细信息

取苗机构作为蔬菜钵苗全自动移栽机的核心部件,直接关系到蔬菜钵苗移栽的质量和工作效率,因此对其进行研究显得至关重要。目前本课题组前期研发的椭圆-不完全非圆齿轮行星轮系蔬菜钵苗取苗机构还存在着一些问题,例如在取苗工作过程中夹苗板夹取钵苗后在送苗阶段土钵会与另一取苗臂发生干涉,取苗行程不足导致取苗成功率低等。因此,本文在前期研究成果的基础上对机构进行参数优化,重新设计了取苗机构,并对机构的缓冲装置作了弹性动力学分析,最后对取苗机构进行了相关试验研究,为该机构的工作性能改善和进一步研究奠定了基础。本文的主要研究内容和结果如下:1)通过人机交互优化方法,深入研究和分析取苗机构夹苗板尖点运动轨迹、姿态、速度等运动特性,优化出一组满足取苗移栽工作的机构参数。根据这组参数进行结构设计,建立三维模型和虚拟样机,并进行运动学和弹性动力学仿真分析。最后,加工与装配物理样机进行取苗和移栽试验。2)分行星轮系与取苗臂两部分对整个取苗机构的结构进行设计,主要包括取苗杆行程、凸轮轮廓和消除齿隙装置的设计。3)在取苗机构结构设计的基础上,利用三维建模软件Solidworks和运动学仿真软件ADAMS,建立取苗机构的三维模型和虚拟样机,进行机构运动学仿真分析,验证了机构结构设计的正确性。4)对取苗机构的缓冲装置进行弹性动力学分析。采用ADAMS对取苗机构进行运动学仿真,对机构太阳轮受力进行了分析,并采用ANSYS对机构的缓冲装置进行了应力应变分析,证明机构瞬心线附加板能满足使用性能。5)加工与装配取苗机构的物理样机,开展机构试验分析。通过高速摄像试验得到机构夹苗板尖点的运动轨迹,该轨迹与仿真分析结构基本一致,证明机构参数优化结构设计的正确性。开展机构在不同夹苗板、不同工作转速和不同取苗深度下的取苗试验,掌握了机构在不同条件下的取苗作业性能。6)在基质和旱田两种环境下,开展了移栽机的移栽试验,结果表明移栽机具备良好的工作性能。

关键词：蔬菜钵苗取苗机构参数优化仿真分析试验分析

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蔬菜钵苗密植移栽机多行取苗机构设计与试验

农业机械学报 2023年第1期54卷 94-103页

作者：俞高红王系林刘建刚叶秉良李祥赵雄浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 农机智能控制与制造技术福建省高校重点实验室武夷山354300

为实现蔬菜钵苗密植自动移栽,提出一种能够降低因齿轮间的齿侧间隙引起的传动误差进而提高运动准确性的大重合度非圆齿轮传动机构,根据小青菜钵苗密植移栽农艺要求,设计了密植移栽取苗轨迹和一种基于该传动机构的非圆齿轮行星轮系八行... 详细信息

为实现蔬菜钵苗密植自动移栽,提出一种能够降低因齿轮间的齿侧间隙引起的传动误差进而提高运动准确性的大重合度非圆齿轮传动机构,根据小青菜钵苗密植移栽农艺要求,设计了密植移栽取苗轨迹和一种基于该传动机构的非圆齿轮行星轮系八行同步取苗机构。开展了取苗机构的逆向设计,并对其进行了运动学分析,自主开发了密植移栽取苗机构反求设计软件。为降低传动误差,该行星轮系取苗机构一级齿轮传动采用大重合度非圆齿轮传动,二级齿轮传动采用斜齿轮传动,每级齿轮传动的重合度均接近2。基于虚拟样机技术和高速摄像技术对取苗机构进行轨迹测试试验,得到试验和仿真取苗轨迹,并对比理论计算轨迹,三者轨迹基本一致,验证了密植移栽取苗机构设计的可行性。对密植移栽取苗机构进行取苗试验,取苗机构的取苗成功率为95%左右,检验了机构样机性能。

关键词：蔬菜钵苗密植移栽取苗机构反求设计精密取苗大重合度非圆齿轮