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非圆齿轮行星轮系自动取苗机构逆向设计分析

农业工程学报 2015年第16期31卷 30-36页

作者：赵雄王川杨茂祥孙良陈建能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

单自由度传动机构实现复杂轨迹和姿态要求是机构设计难点,该文针对穴盘苗取苗机构运动要求开展非圆齿轮行星轮系传动机构的逆向设计研究,提出基于输出构件相对转角单调性的机构可再现轨迹判定准则,对于给定的预期轨迹,通过相对转角曲线... 详细信息

单自由度传动机构实现复杂轨迹和姿态要求是机构设计难点,该文针对穴盘苗取苗机构运动要求开展非圆齿轮行星轮系传动机构的逆向设计研究,提出基于输出构件相对转角单调性的机构可再现轨迹判定准则,对于给定的预期轨迹,通过相对转角曲线的单调性判断非圆齿轮行星轮系传动的适用性;在预期轨迹的规划上研究轨迹关键点的设置方法以利于非圆齿轮的传动比设计,给出在满足机构工作轨迹和姿态要求下轨迹型值点的确定流程,编写机构的设计软件确定一组机构参数,通过ADAMS进行了机构仿真验证。研究结果表明,轨迹与送钵装置最小距离为21 mm,取苗尖嘴宽度为2.07 mm,尖嘴倾角为136.4°,取苗臂在入钵段摆角为24.3°,出钵段摆角为3.6°,投苗角为76°,齿轮模数为2.53 mm,轨迹高度为285 mm,轨迹最低位置与行星架最低点距离为34 mm,单级非圆齿轮最大传动比降为1.81,该研究为非圆齿轮行星轮系传动的设计提供了参考。

关键词：农业机械农作物设计取苗机构逆向设计非圆齿轮穴盘苗

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曲柄摇杆行星系取苗机构参数匹配与优化

中南大学学报（自然科学版） 2016年第2期47卷 443-449页

作者：尚涛袁瑞强田聪王昕吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130022 吉林大学生物与农业工程学院吉林长春130022

为满足水稻种植农艺的要求,将秧夹式插植臂应用在高速水稻插秧机行星系旋转机构中,设计一种新型曲柄摇杆行星系取苗机构。阐述高速水稻插秧机曲柄摇杆行星系取苗机构的结构特点和工作原理,建立取苗机构的数学模型,通过MATLAB编程对取苗... 详细信息

为满足水稻种植农艺的要求,将秧夹式插植臂应用在高速水稻插秧机行星系旋转机构中,设计一种新型曲柄摇杆行星系取苗机构。阐述高速水稻插秧机曲柄摇杆行星系取苗机构的结构特点和工作原理,建立取苗机构的数学模型,通过MATLAB编程对取苗机构的静轨迹进行了分析与优化,对影响秧夹轨迹运动特性的4个主要参数分别选取不同的数值进行优化,得到适合该机构并满足农艺要求的一组最优参数:取苗机构初始位置角a_5=-6.05e-2(°),行星轮半径R=78 mm,插植臂长度l_c=112.51 mm,插植臂的初始位置角a_6=22.73e-2(°)。根据优化结果建立取苗机构的三维虚拟样机模型。通过RecurDyn动力学仿真对理论分析进行验证并试制样机进行试验。研究结果表明,该取苗机构动力学特性良好。

关键词：高速插秧机参数匹配取苗机构轨迹优化

棉花移栽机旋转式取苗机构的运动学分析及虚拟试验

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农业工程学报 2014年第8期30卷 13-20页

作者：赵雄沈明陈建能代丽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

为了实现棉花移栽自动取苗,针对棉花基质苗茎秆抗拉力远大于取苗力的特点,该文提出高阶混合变性椭圆齿轮行星系夹苗式取苗机构,并建立该机构的运动学数学模型,分析夹苗式取苗工作的运动目标,编写机构优化分析软件,确定一组机构参数:啮... 详细信息

为了实现棉花移栽自动取苗,针对棉花基质苗茎秆抗拉力远大于取苗力的特点,该文提出高阶混合变性椭圆齿轮行星系夹苗式取苗机构,并建立该机构的运动学数学模型,分析夹苗式取苗工作的运动目标,编写机构优化分析软件,确定一组机构参数:啮合齿轮中心距58 mm,第1级基椭圆的偏心率为0.2,二阶变形椭圆齿轮的主变形系数0.9,第2级基椭圆的偏心率为0.14,一阶变形椭圆齿轮的主变形系数0.18,初始时刻太阳轮标线的安装角为13π/18、行星架OA边与太阳轮标线的夹角为π/2、中间轴A上安装的第2中间轮与第1中间轮标线的夹角为7π/18、行星架AB边相对与第2中间轮标线夹角为35π/36、取苗爪BE边相对于第1行星轮标线夹角π/6、取苗爪BE边与BT边夹角7π/18、取苗爪BT边长度150 mm,工作轨迹的取苗段与苗箱夹角91°、取苗过程行星架转角36°、取苗过程苗与钵盘不干涉、取苗过程取苗爪摆角5°、入苗段与取苗段轨迹夹角为85°、投苗角76°、两取苗爪之间最小距离49 mm。机构的虚拟试验表明,该型取苗机构的工作轨迹和理论计算吻合,满足夹苗式取苗工作要求,取苗爪在取苗段速度较大利于快速取苗,周期速度曲线平滑,该研究结果为棉花基质育苗移栽自动取苗提供了参考。

关键词：农业机械移栽棉花取苗机构高阶椭圆变性椭圆基质育苗

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二阶椭圆行星轮系取苗机构参数优化与试验

农业机械学报 2020年第S2期51卷 79-84,98页

作者：崔巍赵亮刘立晶刘忠军赵金辉赵郑斌现代农装科技股份有限公司北京100083 中国农业机械化科学研究院北京100083 土壤植物机器系统技术国家重点实验室北京100083

为了实现蔬菜移栽的自动取苗作业,基于二阶椭圆齿轮行星轮系设计了自动取苗机构,并建立该机构的运动学数学模型和运动仿真模型。通过分析自动移栽的农艺要求,确定了机械取苗过程中取苗爪理想的运动轨迹和取投苗姿态。在理论分析的基础上... 详细信息

为了实现蔬菜移栽的自动取苗作业,基于二阶椭圆齿轮行星轮系设计了自动取苗机构,并建立该机构的运动学数学模型和运动仿真模型。通过分析自动移栽的农艺要求,确定了机械取苗过程中取苗爪理想的运动轨迹和取投苗姿态。在理论分析的基础上,借助运动仿真优化了二阶椭圆齿轮行星轮系结构参数,包括椭圆齿轮偏心率、栽植鸭嘴相对于行星架初始安装角、行星架初始安装角、第一中间齿轮与第二中间齿轮夹角,最终得出一组最佳的参数组合。优化后的取苗机构能实现直线取苗和竖直投苗。在此基础上,设计了自动取苗试验台,进行取苗试验。试验结果显示,二阶椭圆行星轮系取苗机构工作效率为80株/min时,取苗成功率平均达到91.3%,达到了预期的设计目标。

关键词：移栽机二阶椭圆行星轮系取苗机构优化试验

蔬菜毯苗取栽一体化移栽机构优化设计与试验研究

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蔬菜毯苗取栽一体化移栽机构优化设计与试验研究

作者：刘东浙江理工大学

学位级别：硕士

蔬菜生产在我国农业中占有重要地位,当前蔬菜生产的机械化、自动化水平低,是我国农业现代化的薄弱环节。穴盘的自动移栽方式受取苗技术与支撑系统的制约发展缓慢,比较而言,毯苗移栽配套系统成熟、高效,在水稻方面应用广泛。为实现蔬菜... 详细信息

蔬菜生产在我国农业中占有重要地位,当前蔬菜生产的机械化、自动化水平低,是我国农业现代化的薄弱环节。穴盘的自动移栽方式受取苗技术与支撑系统的制约发展缓慢,比较而言,毯苗移栽配套系统成熟、高效,在水稻方面应用广泛。为实现蔬菜毯苗高效低损移栽,需要培育“盘根成毯、高密度、矮壮健”的幼苗。本文针对西兰花毯苗育苗方式,开展了以壮苗指数和形态特征为多指标正交试验,通过对多指标试验数据进行方差与极差分析,得到适合机械化移栽的最佳育苗参数组合,为西兰花毯苗取苗机理研究以及移栽机构的设计提供理论依据;在机构方面,提出一套取苗机构与挖穴机构相组合的取挖机构,实现取苗、挖穴工作,以简洁的机构来高效地实现西兰花毯苗移栽。本文研究的主要内容如下:1)开展西兰花毯苗育苗三因素三水平多指标正交试验,以壮苗指数和形态特征为多指标研究对象,建立综合评分方法,对综合评分值进行极差与方差分析,得到最佳育苗参数组合与影响显著性关系。将最佳参数组合的育苗条件用于培育移栽对象,为移栽机构设计的关键部件设计提供依据,以此实现农艺与农机相互结合。2)对现有的移栽机构的组成进行研究分析,设计取苗机构。利用三位置运动生成平面四杆机构,建立三精确位姿铰链点解曲线模型与杆组解域,并引入轨迹控制点优化拟合轨迹,得到轮系总传动比,二级分配总传动比,由传动比求解齿轮节曲线。利用该理论对西兰花毯苗取苗机构进行理论模型设计,并得到取苗机构的参数解域与轮系总传动比,求解取苗机构的轮系节曲线。3)阐述了变形椭圆行星轮系的数学模型建立与求解,并将已确定的取苗机构行星轮系的行星架长度与行星架初始角作为变形椭圆行星轮系设计的基础,设计挖穴机构行星轮系。完成取苗机构与挖穴机构的轮系组合,确定优化目标,分析挖穴机构参数对轨迹的影响,从而确定取苗与挖穴轨迹,为移栽机构整体设计提供参数依据。4)得到机构参数后,在三维软件中进行模型设计与装配,并在虚拟仿真软件中进行仿真试验,仿真得到轨迹无误后,对物理样机进行零件加工与试验。通过对比物理样机轨迹与仿真轨迹无误后,进行样机性能试验,实现毯苗平均取苗成功率91%,挖穴成功率98%,栽植成功率85%,满足毯苗的移栽农艺要求。

关键词：蔬菜毯苗非圆齿轮精确位姿挖穴机构取苗机构

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蔬菜穴盘苗取苗机构分析与参数优化

农业机械学报 2013年第S1期44卷 1-6,13页

作者：金鑫李树君杨学军孙星颜华吴俭敏中国农业大学工学院北京100083 中国农业机械化科学研究院北京100083 现代农装科技股份有限公司北京100083

针对现有蔬菜穴盘苗半自动移栽机作业时需人工取、喂苗,工作效率低的问题,设计了一种穴盘苗自动取苗机构。建立了该机构的运动和受力数学模型,分析了机构主要参数对运动和动力学特性的影响。提出了机构优化设计目标,并进行了参数优选分... 详细信息

针对现有蔬菜穴盘苗半自动移栽机作业时需人工取、喂苗,工作效率低的问题,设计了一种穴盘苗自动取苗机构。建立了该机构的运动和受力数学模型,分析了机构主要参数对运动和动力学特性的影响。提出了机构优化设计目标,并进行了参数优选分析,得出符合取苗轨迹要求的机构参数范围。在此基础上,对机构进行动力学分析,以机构支座所受力的波动最小为目标,获得了一组最佳组合。此组合下,机构不仅具有良好的取苗轨迹,满足移栽农艺要求,同时具备较好的动力学性能。

关键词：穴盘苗取苗机构运动特性动力学参数优化

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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

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盆栽花卉移栽机取苗机构的现状分析

江苏大学学报（自然科学版） 2016年第4期37卷 409-417页

作者：张振国吕全贵陈青云许红军李昊坤张宁宁白紫勋新疆农业大学机械交通学院新疆乌鲁木齐830052 新疆农业大学林学与园艺学院新疆乌鲁木齐830052 中国农业大学农学与生物技术学院北京100094

针对目前盆栽花卉幼苗移栽人工作业劳动强度大、作业效率低和成本高等现状,归纳总结出目前盆栽花卉自动化取苗机构存在的问题:取苗机构的研究停留在初始阶段、农机与农艺的标准不统一、国内盆栽花卉取苗机构通用性差和取苗机构多采用针... 详细信息

针对目前盆栽花卉幼苗移栽人工作业劳动强度大、作业效率低和成本高等现状,归纳总结出目前盆栽花卉自动化取苗机构存在的问题:取苗机构的研究停留在初始阶段、农机与农艺的标准不统一、国内盆栽花卉取苗机构通用性差和取苗机构多采用针插式,即直接插入基质的方式.对国内外取苗机构的发展现状进行分析发现,可以通过对盆栽花卉自动化取苗机构设计方法的改进,促进取苗精度和自动化程度的提高,促进盆栽花卉农艺技术与机械化、自动化和信息化紧密结合,研制出适合我国设施农业种植现状的取苗机构和实现盆栽花卉的无损移栽技术,以期为进一步盆栽花卉幼苗移栽整机研发和集成提供参考.

关键词：盆栽花卉取苗机构自动化现状展望

基于Matlab的全自动移栽机取苗机构设计与参数优化

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农业机械学报 2013年第S1期44卷 24-26,32页

作者：陈科杨学军颜华郭钰晖吴俭敏刘军现代农装科技股份有限公司北京100083

设计了一种全自动移栽机机械取苗机构。依据机构原理建立相应的数学模型,确定了机构各参数间的关系,针对不同规格苗盘,利用Matlab对结构参数进行设计优化,实现了取苗机构在给定范围内开合和对幼苗基质块的夹取功能设计要求。

关键词：全自动移栽机取苗机构机构设计参数优化