水稻插秧机分插机构人机交互可视化优化设计

利用可视化人机交互优化方法对水稻插秧机曲柄摇杆分插机构进行了优化设计,在建立分插机构数学模型的基础上,编写了具有可视化效果的人机交互优化程序,分析了各变量对目标和约束的影响,进而优化出满足插秧运动要求的结构参数.结果表明:采用基于可视化的人机交互优化方法易于实现,且操作简单方便,提高了优化效率.     

水稻插秧机的分插机构设计

当前,随着农业机械化程度的提高,水稻插秧机的应用范围也越来越广。分插机构作为水稻插秧机的主要工作部件之一,通常由栽植臂和驱动机构两个部分组成,它们分别负责分秧、取秧和机械运转的任务,在水稻插秧机的运行工作中起着举足轻重的作用。文章笔者主要探讨了两类主要的分插机构,即传统型分插机构和创新型分插机构。     

高速插秧机椭圆齿轮行星系分插机构的参数优化

椭圆齿轮行星系分插机构是高速水稻插秧机的一种旋转式分插机构，其秧针尖的运动轨迹和姿态决定了插秧机的工作性能。根据该机构运动分析所建立的数学模型，在VB6．0上编写了人机对话分析软件。该软件能够根据机构参数的变化实时地显示秧针尖的轨迹、姿态和行星轮轴心的轨迹以及这些轨迹与秧苗的位置关系，并输出计算结果。然后根据优化目标，利用该软件可以找到多组能满足机构运动要求的参数。最后用SAS软件进行正交分析找到一组最佳参数。     

水稻插秧机分插机构的动力学分析

以水稻插秧机分插机构为研究对象,进行了运动学和动力学分析,建立了计算机模型,其中包括自动绘制特性曲线子程序。该模型与以往国内外研究的不同之处在于,它模拟了推秧装置在工作过程中对机构的动力学作用。研制了试验台,对2ZT-935型插秧机分插机构曲柄轴受力进行了测试。理论计算和测试结果比较表明:它们基本是吻合的,也验证了推秧装置是机构的主要振动源,在理论分析中是不能忽略的。利用模型建立起来的程序,对该机构生产上可行的改进方案进行了优化计算,并且再次进行试验验证,得到了最佳改进方案。该模型和试验台适用于各种机型的分插机构的理论分析和试验。     

高速施肥插秧机的分插机构与施肥机构

高速施肥插秧机可在插秧的同时完成侧条施肥,同时做到省工、省肥,且有利于环保。该机采用偏心齿轮传动（或非圆形齿轮传动）的行星机构（分插机构）,工作平稳,作业速度可达１ｍ／ｓ。     

多熟制水稻插秧机分插机构的研究

为了解决南方多熟制水稻移栽时对不同高度秧苗的适应性问题,对分插机构进行了研究。在选定最大适插苗高,并求得秧针端点运动轨迹后,计算确定了分插机构诸参数。经对该机构进行理论分析、验证和田间实插试验,证明对苗高10～30cm 秧苗具有良好的适应性。     

多熟制水稻插秧机分插机构精密综合

为了提高分插机构对水稻秧苗不同苗高的适应性，对适插苗高为１０￣３０ｃｍ条件下的分插机构进行了精密综合。根据农艺要求确定秧针端点的运动轨迹，建立了分插机构运动学和动力学数学模型并编制了计算机软件。用随机约束化法对具有２４维约束的分插机构进行精密综合，获得了最佳结构参数。     

高速水稻插秧机新型分插机构的设计

针对高速水稻插秧机在取秧工作时容易造成伤秧的现象,提出了采用新型双偏心卵形齿轮行星系分插机构的设计方案;建立了该机构的虚拟样机模型并进行仿真分析,分析结果表明:与传统设计方案相比,新的设计方案秧针运动轨迹与秧门的位置关系得到优化;取秧时,秧针运动轨迹与秧盘几乎垂直,保证了秧苗的质量;当秧箱导轨夹角变为80°、推秧角为78°、推秧角与秧苗和秧针夹角的和接近90°时,优化了插植后秧苗直立性,满足了农艺要求。     

基于ADAMS的高速插秧机三插臂分插机构运动仿真

针对现有分插机构提高转速后,增加作业效率而导致取秧针针尖速度过快,取苗时触碰秧苗后造成伤秧率较高,影响水稻的成活、生长问题,设计了一种新型高速分插机构——椭圆齿轮行星系三插臂。增加一个栽插臂后可以在不降低插秧机插秧效率的情况下减小转速,降低秧针尖的速度,减小伤苗率,通过理论推导建立了秧针运动数学模型,通过SolidWorks进行了三插臂的三维建模,利用ADAMS对其运动学进行了仿真分析,分析表明,相同作业效率下,秧针尖速度降低     

插秧机株距无级调节系统设计与实现

原有插秧机的插秧株距调节为挡位调节式,田间作业过程中操作不便且为有级调节。为此,设计了一种插秧机株距无级调节系统,该系统可以根据插秧机行进速度和插植传动轴转速无级调节插秧株距。采用液压系统取代原有插秧机株距调节的挡位调节方式,单片机作为CPU,结合接近开关、编码器以及直流电机,设计了插秧机株距无级调节系统。试验表明,该系统可实现插秧机株距无级调节,作业质量符合农艺要求,且性能稳定,可用于后续的插秧机全自动控制研究中。     

移栽机小株距栽植机构杆件优化与试验

针对贵州地区辣椒种植宜机收簇生品种小株距膜上移栽农艺要求,对井关PVHR2型移栽机进行改造。在将机具最小株距由300mm减小为150mm后,分析株距减小前后栽植轨迹变化,以减小穴口宽度为目标,综合考虑栽植装置与整机空间位置关系、鸭嘴开合时间、入土及接苗时的姿态等,对栽植机构的杆件进行优化。仿真优化后,栽植穴口宽度由91.1mm减小为66.3mm,按照优化后的尺寸进行了膜上移栽试验,试验结果表明,因地膜自身弹性,穴口宽度较理论分析尺寸都略小,优化后的栽植装置在株距150mm时,穴口宽度约为60mm,满足使用要求。     

花椰菜钵苗移栽机栽植机构设计与试验

针对云南省丘陵山区地形特点和坡耕地条件下的作业环境,设计了一种双曲柄五杆式花椰菜钵苗移栽机栽植机构。通过对移栽机五杆机构的分析,确定了五杆机构各杆件长度,并基于线性独立矢量法得到满足五杆机构惯性力平衡条件的各杆件质量矩;结合Matlab软件图像处理功能设计了与钵苗轮廓相匹配的打孔器;应用RecurDyn与ANSYS仿真软件,对栽植机构栽植轨迹和打孔器结构强度进行了分析;采用高速摄像验证了栽植机构的栽植轨迹。根据仿真结果,进行了栽植机构栽植性能台架试验,以台架前进速度、栽植频率和入土深度为试验因素,建立了栽植合格率、露苗率和株距变异系数的数学模型,采用响应曲面法优化得到了最佳工作组合,即台架前进速度0.4~0.54m/s,栽植频率50~68株/min,入土深度10cm时,栽植合格率大于90%,露苗率小于5%,株距变异系数小于5%。设置花椰菜钵苗移栽机机组的前进速度为0.52m/s,花椰菜钵苗的栽植频率为61株/min,打孔器入土深度控制在10cm,进行田间试验,结果表明,花椰菜钵苗的栽植合格率为91.67%,露苗率为3.33%,株距变异系数为4.17%,满足花椰菜钵苗移栽农艺要求。     

旱地栽植机八连杆栽植机构优化设计与试验

旱地移栽机为了满足栽植株距的要求,常需要在保证速比不变的同时调节栽植频率和机具前进速度,否则栽植轨迹将发生改变,从而影响栽植质量,为此,提出一种八连杆栽植机构。在分析八连杆栽植机构工作原理的基础上,建立了八连杆栽植机构的运动学模型,分析了关键连杆长度对吊杯挂接点Ky向位移、轨迹、速度、加速度的影响规律,以及对极位夹角、摇杆摆角的影响规律;建立Matlab GUI仿真优化界面,采用逐次逼近的方法,得到一组满足设计目标的杆件长度：l1为39mm,l2为42mm,l3为152.04mm,l4为1536mm,l5为40mm,l6为30mm,l7为100mm,l8为154mm。采用人工制作的辣椒苗模型,以总合格率、优良率为评价指标,对优化得到的栽植机构进行栽植性能测试试验,结果表明,在2种前进速度和2种栽植频率下,栽植优良率达94%,总合格率达96%,且株距变异系数在3.25%左右,所设计的八连杆栽植机构具有良好的栽植性能,满足移栽作业要求。     

蔬菜移栽机五杆栽植机构的仿真与试验

针对各类移栽机存在的移栽速率低、直立度低、加工精度要求高等问题,设计了一种蔬菜移栽机五杆栽植机构,由五连杆机构、鸭嘴栽植器、链轮传动机构及鸭嘴开合机构等部分组成。根据零速投苗的原理要求,通过Solid Works建模软件建立了五杆栽植机构虚拟样机模型,通过模型简化和格式转换导入ADAMS中进行运动学仿真,得出其运动轨迹以及速度位移曲线,验证了结构选择和参数设计的合理性。根据设计参数制作了样机,进行了田间试验,结果表明:株距误差率仅为2. 93%,秧苗与地面的夹角α均大于70°,满足栽植要求。     

旋转式水稻插秧机移箱机构耐磨损设计

相对于曲柄摇杆乘坐式水稻插秧机,旋转式水稻插秧机速度提高了1倍,移箱机构速度和秧箱质量增加,使双螺旋轴滑道两端冲击载荷增加了5倍,滑块和双螺旋轴两端滑道磨损严重.为了减小磨损和冲击,在双螺旋轴两端配置缓冲弹簧.通过建立滑道、滑块的运动学和动力学模型以及编写优化程序,得出双螺旋轴两端回转槽优化曲线和缓冲弹簧弹性系数.优化后,在缓冲弹簧的作用下滑块与双螺旋轴两端滑道的作用力显著减小,使采用尼龙替代优质钢材加工双螺旋轴具有可行性.对各种尼龙材料和钢材加工的双螺旋轴和滑块进行了耐磨性对比试验.试验结果表明,耐磨尼龙66双螺旋轴和45号淬火钢滑块能够满足插秧机的工作寿命要求.     

高速水稻插秧机分插机构研究现状和最新进展

阐述了分插机构的种类,在分析日本旋转式分插机构工作原理的基础上,对已研制成功并被“211工程”评审组专家审定为国际先进水平的几种新型分插机构(差速、偏心链轮、正齿行星轮等)进行了详细的分析和论述。