分体膜盘铺设机构的设计——自走式水稻育秧联合作业机配套机构

针对原槽盘铺膜机构在实际中的应用情况,设计了分体槽盘铺膜机构。首先,采用三维模型与功能设计逐步演进的方法实现了槽盘铺膜机构折叠成型部分秧盘单元结构的功能,由秧盘单元结构演进为包含9个秧盘单体槽膜成型的上架与底架结构;然后,对主要杆件进行了受力分析,并采用有限元方法进行了应力、应变、变形位移和安全系数分析;最后,采用1:1试验机模型验证了铺膜成型功能。研究表明:所设计的铺膜结构能够实现预定功能,成膜达到预定参数要求,结构设计参数校核达标。     

钢球滚子弧面分度凸轮机构弹流润滑分析

利用Hamrock-Dowson膜厚度公式和点接触中心区油膜计算公式,推导出钢球滚子弧面分度凸轮机构中钢球和凸轮滚道接触油膜厚度的计算公式.利用数值计算方法,比较分析了凸轮在采用修正等速、修正梯形加速度和修正正弦加速度运动规律曲线时,整个分度周期内油膜厚度的变化.讨论了凸轮转速、分度盘负载力矩、钢球直径、凸轮滚道截面半径与分度盘直径比等参数对油膜厚度的影响,为钢球滚子弧面分度凸轮的润滑设计提供了理论依据.     

食葵采收台凸轮机构设计与试验

针对新疆食葵的种植模式进行实地调研,设计一种以凸轮机构为核心的食葵捡拾装置。通过理论分析,确定凸轮机构基本参数,建立凸轮曲线参数方程。基于SolidWorks软件,构建凸轮机构的三维模型并进行运动学仿真,制作食葵采收台样机并进行田间试验,试验结果表明,当插盘高度为650 mm、变速箱输入轴转速为720 r/min、机组前进速度为0.88 m/s时,凸轮机构满足设计要求,整机收获总损失率低于5%,符合新疆食葵田间作业要求。     

自走式水稻大棚育秧联合作业机槽盘铺膜机构设计

针对铺膜机构与自走式水稻大棚育秧联合作业机的集成需求,调研秧盘铺膜结构及整体组成结构关系,采用三维模型与功能设计逐步演进的方法实现了折叠成型槽盘铺膜机构,由秧盘单元初步结构逐步演进为包含9个秧盘联体膜成型的上架与底架结构,对主要杆件进行结构尺寸设计。采用1:3试验机模型验证铺膜成型功能,采用有限元方法进行应力、应变、变形位移和安全系数分析。研究表明:所设计的铺膜结构能够实现预定功能,成膜达到预定参数要求,结构设计参数校核达标。     

基于AutoLISP盘形凸轮的解析法设计

通常精确地设计出凸轮轮廓比较困难;对偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构推杆按正弦加速度规律运动进行分析,基于AutoLISP编程语言,用解析法设计出凸轮理论廓线,并给出完整的AutoLISP程序;凸轮的实际廓线则通过AutoCAD的偏移命令得到。     

基于AutoLISP盘形凸轮的解析法设计

通常精确地设计出凸轮轮廓比较困难;对偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构推杆按正弦加速度规律运动进行分析,基于AutoLISP编程语言,用解析法设计出凸轮理论廓线,并给出完整的AutoLISP程序;凸轮的实际廓线则通过AutoCAD的偏移命令得到。     

基于人工取盘原理的食葵取盘装置设计与试验

为提高食葵机械化收获水平,解决人工分段收获成本高、劳动强度大等问题,基于人工取盘原理设计一种食葵取盘装置,其主要工作部件为倾斜输送链式取盘机构,模拟人工取盘时沿竖直方向拔起葵盘的动作,实现葵盘采收。依据部件作业过程与动力学分析确定了前翻转控制凸轮推角、后翻转控制凸轮推角、托盘杆尺寸及旋转位置、推杆角度等关键设计参数,并获取了作业性能影响因素及其取值范围。以机具前进速度、推杆角度、插盘高度为取盘性能影响因子,以取盘总损失率为响应值进行三因素三水平正交试验,并进行了最优参数组合重复试验。结果表明,取盘过程中各因素对取盘总损失率显著性顺序依次为推杆角度、前进速度和插盘高度,最优参数组合为前进速度0.4m/s、推杆角度20°、插盘高度1000mm,在此参数组合下测得取盘总损失率为1.22%,该食葵取盘装置满足食葵低损失收获要求。     

玉米收获机秸秆放铺机构的运动模拟仿真

研究设计了一种玉米秸秆放铺机构,确定了机构的主要结构参数,阐述了机构的结构组成和工作原理.应用三维设计软件Solidworks对放铺机构进行仿真建模,应用运动仿真分析软件Cosmosmotion 对放铺机构进行了运动仿真分析.结果得出位移-时间曲线,并由此曲线准确提出所设计的放铺机构能够实现的功能以及改进各项功能的方法.     

一种移栽机栽植器凸轮摆杆机构设计与运动学分析

针对贵州丘陵山地小地块移栽作业特点和需要,依托2ZBZ-2A型自走式半自动移栽机,设计改进了一种通过凸轮摆杆机构结合拉线控制的鸭嘴栽植器结构。通过建立栽植器凸轮摆杆机构数学模型,搭建了凸轮摆杆机构主要结构参数与鸭嘴开合规律间的关系。基于对栽植器栽植轨迹特点和投苗时序的分析,采用盘式凸轮零部件生成器对所涉及的凸轮摆杆机构进行了三维虚拟设计,并结合从动摆杆运动学特征曲线对鸭嘴开合特征进行了分析,表明该机构能够满足设计功能要求。同时,开展了栽植器凸轮摆杆机构的样机试制和试验,试验结果表明:移栽机正常作业过程中,鸭嘴接苗准确,鸭嘴开合振动量小,工作较为平稳,基本无带苗、夹苗现象。     

新型组培苗移栽手爪的设计

移栽机械手爪是温室穴盘移栽机的核心部件,其结构的好坏直接影响穴苗抓取效果。本文从新型机构设计角度入手,使用凸轮机构作为角度变化装置,实现在抓取穴苗过程中的抱抓动作,根据标准的128穴盘格的尺寸提出了移栽手爪的参数设定和整体结构设计,从而提高了抓取的可靠性、降低了穴苗的损伤率。并且利用Solidworks建立机构模型,对其工作原理和功能进行分析,为今后设计市场需求的经济适用的穴盘苗自动移栽机提供参考。     

水稻钵苗育苗穴盘分离套盘机设计与试验

采用工厂化育苗技术进行水稻钵苗育苗时,一般由人工将普通吸塑软穴盘分离然后套入硬托盘后再用于播种,增加了生产成本且劳动强度大。为减少人工成本、降低劳动强度,提高工厂育苗作业自动化,设计了一种适用于工厂化播种流水线的自动分离套盘机。利用真空吸盘吸附倒扣堆叠的软穴盘外侧壁后提升分离,再用翻转机构将分离出的软穴盘翻转180°到达套盘工位,套盘装置中的夹爪机构夹持软穴盘套入硬托盘中完成套盘作业。采用有限元分析软件ANSYS对软穴盘变形量进行分析,采用三维建模软件SolidWorks进行整机三维结构设计,设计了使用8个直径6mm的风琴型真空吸盘吸附软穴盘作业的真空回路系统,并试制了样机,对不同工况下的软穴盘进行了分离套盘试验。样机试验结果表明,对14×29孔穴规格洁净软穴盘的分离套盘成功率为97%,穴盘表面粘附有水珠或泥土时分离套盘成功率均为98%,分离套盘效率为435盘/h,满足工厂化育苗播种流水线的工作要求,可为提高工厂化水稻钵苗育苗的自动化程度提供参考。     

水稻秧盘育秧播种生产线电控式软硬秧盘自动供盘装置

为有效提高水稻秧盘育秧播种生产线的生产率,满足轻简化栽培技术要求,降低农民育秧成本,减轻劳动强度,解决现有自动供盘装置振动冲击大、供盘可靠性不稳定的问题,设计了一种可嵌放软塑秧盘的复合托盘和水稻秧盘育秧播种生产线电控式软、硬秧盘自动供盘装置。该装置以STM32单片机为控制核心,由接近开关检测等待供送的层叠秧盘,控制秧盘供送装置上的舵机实现对层叠秧盘的自动升落与供送。通过理论分析,建立了嵌入式复合托盘受力模型,确定了复合托盘的工作参数;设计了舵机升盘转轴机构、抬升指、输送装置等关键部件。为检测电控式自动供盘装置的工作稳定性,系统地进行了振动特性测试分析;以硬塑秧盘为试验对象,供盘成功率为试验指标,进行了三因素三水平的正交试验,结果表明,叠盘偏差范围对供盘成功率有显著影响,减小叠盘偏差能有效提高供盘成功率;通过分析试验结果,采用改进的渐进式导向板,实现对叠盘偏差纠错,并分别进行硬塑秧盘和嵌入式复合托盘嵌放软塑秧盘的试验研究,改进后的装置性能显著提高,硬塑秧盘的供盘成功率达100%。采用嵌入式复合托盘进行软塑秧盘自动供盘试验,软塑秧盘的供盘成功率大于98%,满足水稻秧盘育秧播种生产线自动供盘技术要求。     

幼苗盘自动搬运机取放装置设计

针对设施农业中播种、催芽、育苗、嫁接等作业需要大量劳动力搬运幼苗盘问题,设计了幼苗盘自动搬运机取放装置。该装置采用步进电机驱动,抓取手指与一对形状相同的传动链铰链连接,传动链同速同向,抓取手指做平移运动,实现取放幼苗盘。根据Pro/E软件机构模块进行运动仿真和分析,取放装置能够实现取放工作。试验结果表明:当幼苗盘托盘底面与无动力滚筒上表面平齐,端面水平相距30mm时,取放装置能够顺利取放幼苗盘。     

水稻秧盘育秧流水线自动叠盘装备现状与展望

水稻工厂化秧盘育秧播种流水线主要由供盘、铺底土、压实、精密播种、淋洒水和取叠盘等装备组成。由于我国现阶段对工厂化育秧设备研究薄弱,关键技术有待突破,国内的流水线在播种后取叠盘主要由人工逐个取盘,不仅劳动强度大,容易造成疲劳,还制约着工厂化育秧的生产效率,故秧盘自动叠盘装备对提高流水线自动化程度、降低劳动强度和提高效率等方面具有重要作用。为此,综述了国内外自动叠盘技术与装备的现状,分析了现有自动叠盘装备的工作原理,指出了现行装置中关键部件存在的不足,提出了水稻秧盘育秧流水线自动叠盘装备今后的发展趋势,指明可靠性高、适应性强、符合轻简栽培技术要求、能实现自动智能检测与控制是自动叠盘装备的主要发展方向。     

蔬菜泡沫育苗盘多适应性自动叠盘装置设计与试验

为了提高蔬菜育苗流水线育苗盘转运效率,针对人工取盘叠放存在的劳动强度大和整齐度偏低的问题,设计了一款针对蔬菜漂浮育苗的多适应性自动叠盘装置。该装置由机架、育苗盘输送机构、育苗盘叠盘机构和控制系统组成,装置以200Smart PLC为控制核心,利用主副传送带实现育苗盘的输送,并结合光电传感器实现育苗盘的定位,可以完成不同尺寸泡沫育苗盘的自动叠盘,设计的水平调节单元和减振单元可实现育苗盘在叠盘机构上的水平位置调节并降低叠盘过程的振动冲击。试验结果表明,育苗流水线播种环节在生产率450盘/h下,自动叠盘装置在减振弹簧线径为1.5 mm、主副传送带速度差为0.1 m/s以及电缸升降速度为0.13 m/s时,200孔穴育苗盘叠盘效果最佳,叠盘成功率为100%,叠盘错位差方差为2.32 mm²,同时振动检测试验中育苗盘X轴、Y轴、Z轴方向的振幅均未超过0.8 mm,更换135、160孔穴的泡沫育苗盘进行试验,叠盘成功率均为100%,叠盘错位差方差分别为3.94 mm²和5.98 mm²,说明该装置满足多适应性的要求。在此最优作业参数...     

水稻硬质育秧盘全自动起盘机提升与叠盘装置研究

针对现有叠盘暗室育秧模式下全自动起盘机存在起盘合格率和工作稳定性下降,输送阶段易造成秧苗、秧盘损伤等问题,改进设计一种具有轴向辅助推送秧盘功能的钩杆式提升装置,并构建仿真试验平台确定影响其工作性能的主要参数及取值范围;确定关键部件循环叠盘装置的结构参数,建立多情形目标评价结果函数,并通过Matlab插值法对评价指标进行标准化;采用二次旋转正交组合试验,以托盘间距、横向输送速度、抬起角为试验因素,起盘合格率、叶损伤率、硬盘损伤率和伤秧数为性能评价指标,对试验结果进行响应曲面分析、回归分析。应用Design-Expert 11进行多目标参数组合优化。在托盘间距为190mm、横向输送速度为0.20m/s、抬起角为72°的条件下,田间验证试验得到起盘合格率为97.5%,叶损伤率为0.52%,硬盘损伤率0.45%,伤秧数为9,与理论优化值误差小于1%,比优化前合格率提升5.6个百分点,叶损伤率降低3.5个百分点,减少秧苗损伤,硬盘损伤率降低3.8个百分点。     

组合式水稻钵苗育秧盘自动分装装置设计与试验

现有水稻钵苗育秧播种流水线前端的秧盘分离供应尚未完全自动化,特别是软钵盘的分离。为减少劳动力,降低人工成本,本文采用硬托盘与常规育秧软钵盘组合配套,设计一套水稻钵苗育秧盘的自动分装流水线,包括分离软钵盘的指夹式真空吸盘机构、分离硬托盘的滑块连杆机构及其组合而成的套盘机构,用于实现组合式育秧盘中软钵盘和硬托盘的逐个分离和套盘组装,以满足育秧播种流水线前端的秧盘全自动供应。设计一种柔性抓取的指夹式真空吸盘,吸管采用3D打印方式加工,并通过铰链对称安装,模拟人类手指的抓取动作。采用真空吸附的方式实现软钵盘的柔性抓取,不会对软钵盘表面造成损坏。利用ANSYS有限元分析软件对软钵盘受到真空吸盘吸附提升时的变形程度进行分析,确定8组真空吸盘的合理布局。利用ADAMS动力学仿真软件对分离硬托盘的滑块连杆机构进行运动学分析,确定最佳的升降高度以及连杆的开合角度。设计并搭建样机进行试验,试验结果表明：当分离套盘效率为600盘/h时,分离套盘成功率为93.25%,整机运行稳定,符合设计要求,满足一般水稻工厂化育秧播种流水线的工作要求。     

顶夹式气动取苗装置设计与试验

针对半自动移栽机采用人工取喂苗、劳动强度大和效率低的问题,设计一种适用于叶菜、茄果类蔬菜的顶出夹取结合的自动取苗装置。该装置的顶苗、取苗、摆动和苗盘横移等动作采用气缸驱动;苗盘纵向输送通过电机驱动,结合激光传感器逐行扫描,消除累计误差,实现精准定位。通过FPGA控制器控制各气缸、电机有序动作,完成取苗过程。选取128穴与200穴苗盘分别进行输送定位、自动取苗试验,得出苗盘输送平均定位误差分别为0.509、0.564 mm,变异系数分别为4.08%、5.20%,满足苗盘输送定位要求;取苗频率可达120株/min以上,达到效率目标。     

蔬菜自动移栽机对置秧盘交替自动取投苗机构研究

针对现有蔬菜自动移栽机茎秆夹持式和钵体顶出式取苗方式的缺点,基于顶出-夹取结合式取苗方式,设计了一种适用于对称布置可弯曲秧盘的交替式取投苗机构。阐述了该机构工作原理、关键点运动轨迹和结构组成。分析了关键因素对秧苗夹持点运动轨迹的影响方式并优选了取值：驱动曲柄转速10r/min,取投苗摇杆长度为 309mm,驱动气缸伸出速度25mm/s,0.8s内完成拔苗,伸出时刻为提前0.4s。该参数组合下秧苗夹持点在拔苗阶段最大横向位移9.6mm,累计横向位移0mm,理论提升高度44mm,满足取投苗作业理论要求。以苗龄45d的辣椒秧苗为作业对象,进行了栽植频率70~120株/(min·行)的取投苗性能试验,试验结果表明,该交替取投苗机构在栽植频率100株/(min·行)时可实现取苗成功率93%,投苗成功率95%,总体成功率88%,满足取投苗作业要求,验证了该取投苗机构的可行性。     

气力式水稻穴盘成型机气流分配室流场仿真与优化设计

合理的气流分配室结构是气力式水稻穴盘成型机正常工作的前提条件。为了保证气流分配室具有均匀的流场结构,生产出合格的穴盘,以气体控制方程为理论依据,利用FLUENT软件对气流分配室内气流场进行了仿真分析。结合正交试验设计和数值模拟技术,以腔体厚度、通气孔直径和底角为影响因素,速度不均匀系数为评价指标,对气流场进行了单因素和正交模拟仿真试验,结果表明各因素对试验结果影响的主次顺序为配气腔体厚度、通气孔直径、底角;当腔体厚度、通气孔直径和底角分别为110 mm、15 mm和0°时,气流分配室流场均匀性较理想,此时速度不均匀系数为11.37%。试验结果表明,仿真结果与实测结果的平均相对误差为1.59%,双侧相关系数为0.028,存在显著相关关系;穴盘生产成型率为92.3%,穴孔质量和底面厚度的变异系数分别为10.2%和9.81%,满足穴盘生产要求。