蔬菜移栽机栽植静轨迹可调式鸭嘴栽植装置设计与试验

蔬菜移栽机在膜上移栽时,只能在较小的范围内调整株距,以保证较小栽植穴口,株距过大会造成栽植器前移撕膜,过小会导致栽植器后移带膜,形成较大穴口,影响幼苗后期生长,为此设计一套栽植静轨迹无级可调的往复式鸭嘴栽植装置。在分析栽植装置结构特点、工作过程及调整构件尺寸参数和安装参数以实现不同株距较小穴口栽植原理的基础上,提出了一套栽植静轨迹无级可调的栽植机构及其栽植方法。通过建立机构的运动学模型,开发了可视化辅助设计软件,分析了各参数对栽植特性的影响,使用逐步逼近法确定了一组满足要求的参数：L₁=35 mm、L₂=350 mm、L₃=70 mm、L₅=280 mm、d_D=358 mm、Φ₄=15°、x_B=20 mm,标定了株距每间隔50 mm对应的支点B纵坐标y_B的位置。根据机构参数组合设计了鸭嘴栽植装置并建立了三维模型,进行了运动学仿真,验证了鸭嘴栽植装置结构设计的可行性。开展了实验室样机试验,试验结果表明：栽植株距在1...     

曲柄滑块式烟苗移栽机栽插机构运动分析

根据烟苗移栽的农艺要求以及曲柄滑块式栽插机构的结构和工作原理,建立了该机构的Pro/E三维模型.运用Pro/E软件机构仿真技术分析了各主要参数曲柄长度厶、鸭嘴连杆长度L2、齿轮箱中心距L3、齿轮箱和滑轨中心的偏距e、曲柄和齿轮箱安装初始角α与运动轨迹高度、轨迹形状、洞口大小、烟苗垂直度之间的影响关系.通过Pro/E参数分析结果进行了机构优化和仿真,并选取了一组较优的参数:L1=107mm,L2=135mm,L3=70mm,e=10mm,α=3°.针对这组参数,对栽插机构的水平速度、速度、加速度进行了运动学分析,分析结果表明,机械机构的运动学特征能够满足烟苗移栽的农艺要求,机构工作稳定.     

移栽机曲柄滑槽式栽植机构设计与试验

为了提高膜上移栽机的钵苗栽植直立度并减少破膜程度,提出了一种曲柄滑槽式栽植机构,阐述了移栽工作原理及结构组成,并建立了机构的运动数学模型。基于该模型采用Matlab软件编写了栽植机构的仿真分析与优化程序,分析了主要参数对机构运动轨迹特性的影响规律;以钵苗栽植直立度较高且破膜程度较低为优化指标(即鸭嘴栽植点出、入土轨迹尽量垂直垄面,且出、入垄面点和栽植点间距尽量小),利用程序优选出了一组最优的机构参数组合:在移栽机组作业速度v=500 mm/s时,L_1=150 mm、L_3=120 mm、L_4=310 mm、L=680 mm、θ_1=10°、θ_3=15°、θ=20°;在此组合下栽植器鸭嘴端的绝对运动轨迹在出入垄面时呈显著"γ"型轮廓,利于钵苗直立与穴口较小撕膜。提出了一种破膜程度检测方法,以烟草钵苗为对象进行了整机田间试验,结果表明:钵苗栽植直立度较高,优良率超过93%,较现有七杆式栽植机构提高10个百分点;栽植器鸭嘴的破膜程度有效减小,最低可降至8%。     

复合曲柄摇杆式蔬菜膜上双行栽植装置设计与试验

针对蔬菜膜上移栽膜口大、栽植频率低等问题,设计了一种复合曲柄摇杆式蔬菜膜上双行栽植装置。在分析复合曲柄摇杆式栽植机构工作原理的基础上,建立栽植机构的运动学模型。采用Matlab软件编写栽植机构仿真分析与优化程序,分析各个参数对栽植轨迹及运动特性的影响,采用逐次逼近的方法,得到一组满足膜上栽植要求的杆件长度：lOA=48mm,lAB=125mm,lBC=160mm,lAD=200mm;根据优化后的参数组合设计样机并进行虚拟仿真和样机田间试验。结果表明：各组试验栽植合格率均在90%以上,栽植深度合格率在94%以上,株距变异系数最大为6.35%,膜口长度平均值为10.44cm,破膜程度约为18%,栽植频率达到70株/(min·行),满足蔬菜膜上移栽的要求。     

油菜钵苗开沟槽水平推苗栽植机构设计与试验

为了提高油菜钵苗移栽效率与质量,设计了一种适合厢面开沟槽水平推苗移栽的栽植机构。为了分析和优化该机构的结构参数,建立了数学模型和运动学方程,并编写了基于Matlab的人机交互式程序。结合油菜钵苗水平推苗移栽的农艺要求,探讨了栽植机构运动轨迹与幼苗移栽直立度合格率的关系。研究了水平推苗移栽的运动机理,优选了栽植机构杆件长度、安装位置和初始角度等参数,并根据该参数设计了油菜钵苗幼苗移栽试验装置。进行了栽植机构运动静、动轨迹验证试验和栽苗试验,轨迹验证试验表明,样机实际运动规律符合仿真设计要求,栽苗试验表明,在行驶速度0. 4～0. 6 m/s、栽植机构循环频率在1～1. 5 Hz之间,移栽株距0. 2～0. 3 m,移栽深度0. 04～0. 06 m时,水平推苗栽植合格率不低于90%,说明水平推苗移栽满足油菜钵苗移栽要求。     

混合齿轮行星系分插机构的人机交互参数优化

简述了混合齿轮行星系分插机构的工作原理和结构特点,建立了该机构的运动学模型.在VisualBasic 6.0可视化平台上开发出人机交互参数优化软件,并就其运动学特性作了理论分析和计算机模拟.分析了各结构参数对运动轨迹和优化目标的影响,优化出满足高速插秧机插秧要求的结构参数a=21.448 mm,k=0.958,α0=-36°,δ0=67°,(ψ)0=20°,S=155mm,R=20mm.     

手扶式移栽机栽植机构优化设计与试验

为使移栽机具备较好的栽植性能，提出一种凸轮摆杆式栽植机构，为保证良好的栽植直立度、均匀性以及栽植深度合格率，需要对栽植机构连杆部分的长度及位置进行分析，在该栽植机构工作原理的基础上建立相应的数学模型，通过分析得到相应的设计变量、约束函数以及栽植点的目标轨迹函数，利用MATLAB优化工具箱中fgoalattain求解移栽机栽植机构复杂的多目标非线性规划问题，可以得到一组较为完善的设计变量参数组合［L1、L2、L3、L4、L5、L6、θ2、θ3、γ］的优化数据，经过迭代计算最优参数组合为［128 mm；52 mm；150 mm；120 mm；336 mm；60 mm；256π/180；316π/180；8π/180］，进而可以得到栽植点的轨迹曲线、摆角曲线、速度曲线以及加速度曲线，以株距变异系数、直立度、栽植深度合格率为评价指标，记录相应的移栽数据，当速度为300、400、500 mm/s时，移栽合格率及优良率分别达到90%、80%以上，相较于优化前可以更好满足移栽作业的要求。     

2ZDJ-2型钵苗移栽机栽植系统试验

为了提高导苗管式移栽机栽植作业效果及稳定性,以导苗机构为研究对象,选取连杆杆长、曲柄初始相角和移栽机作业速度为试验因素,钵苗直立率为试验指标,在室内土槽中对研制的2ZDJ-2型钵苗移栽机进行了混合水平均匀试验设计。建立了试验因素与指标间的多元非线性回归模型,并分析了因子效应对试验指标的影响规律。采用Matlab软件对试验取值范围内的因子组合进行了优化求解,并进行了最优因子组合方案重复性验证试验,试验结果表明,曲柄初始相角取70°,连杆杆长取356 mm,作业速度设定280 mm/s时,钵苗直立率升至95.5%,导苗机构作业性能稳定。     

全自动滑道式旱地钵苗移栽机构设计与试验

针对目前移栽机构取苗速度快导致钵苗易损伤和栽植器在栽植过程中水平方向与地面存在相对运动导致钵苗栽植直立度低等问题,设计了一种全自动滑道式旱地钵苗移栽机构,该机构通过滑道控制栽植臂实现取苗、送苗、栽植和复位功能,使取苗和栽植运动轨迹和运动速度达到最优状态。通过对移栽机构的理论分析,建立运动学模型。基于VB开发了计算机辅助优化设计软件,优化出一组满足理想移栽轨迹要求的机构参数,根据此参数对移栽机构进行整体设计,完成三维建模。应用ADAMS软件对移栽机构进行运动学仿真分析,验证了设计的合理性。在物理样机上利用高速摄像系统进行了轨迹验证试验,通过对比可知理论轨迹、仿真轨迹与样机工作轨迹基本一致,验证了机构设计的正确性。在栽植频率为62株/min工况下进行了机构性能试验,结果表明平均取苗成功率为95%、秧苗平均栽植直立度为82°、秧苗平均直立度合格率为93.4%,满足钵苗移栽要求。     

旱地钵苗移栽复式作业机栽植机构优化设计与试验

为节省工时,提高劳动效率,提出了一种旱地钵苗移栽复式作业机;并针对作业机栽植轨迹不理想导致钵苗栽植合格率低以及栽植器粘土堵塞导致漏苗率高的问题,优化设计了移栽复式作业机栽植机构。该机构由曲柄、平行摇杆、摆杆及夹指式栽植器构成,实现接苗、运苗、扶苗栽植和复位功能,使栽植轨迹和运动姿态满足栽植农艺要求。夹指式栽植器为敞开式结构,夹指在注水冲刷与闭合瞬间振动的作用下,解决了传统鸭嘴栽植器粘土堵塞的问题。建立栽植机构运动学模型,基于Visual Basic 6.0开发计算机辅助优化设计软件,多目标参数优化设计得出满足农艺要求的移栽运动轨迹和栽植机构参数;建立栽植机构三维模型,利用ADAMS运动学仿真分析,验证了栽植机构优化设计的合理性;样机田间试验表明,在钵苗高度约为15 cm、作业速度20 m/min工况下,钵苗栽植合格率达98.1%、漏苗率0.4%、株距变异系数4.3%、栽植深度合格率96.5%,满足旱地钵苗移栽要求。     

大株距行星轮系蔬菜钵苗栽植机构优化设计与试验

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。     

全自动草莓钵苗移栽机构优化设计与试验

为了实现草莓钵苗机械化移栽,根据草莓种植农艺要求,提出了一种Hermite插值非圆齿轮行星轮系全自动草莓钵苗移栽机构,用一套回转机构依次完成取苗、输送、挖穴与栽植4个移栽工序,满足了草莓钵苗移栽所需的轨迹与姿态要求,保证了所取秧苗和所挖穴口的精准配合。根据移栽机构的工作原理,建立了运动学理论模型,并结合设定的优化目标,基于Visual Basic 6. 0设计了计算机辅助分析优化设计软件,通过优化得到了一组满足移栽要求的机构参数。根据优化的参数对机构进行了二维设计、三维建模,通过ADAMS软件完成了虚拟样机仿真,应用3D打印技术制作了物理样机。在所搭建的草莓钵苗移栽试验台架上,利用高速摄像技术对物理样机进行了轨迹与姿态验证试验,通过对比分析得到理论轨迹、虚拟仿真轨迹和台架试验轨迹基本一致,验证了机构设计的正确性。并进行了机构的性能试验,结果表明取苗成功率为92%,栽植成功率为85%,平均栽植株距为172. 9 mm,所挖穴口深度、长度和宽度效果良好,满足草莓钵苗移栽要求。     

行星齿轮连杆式栽植机构的设计与仿真分析

分析了栽植机构功能需求,设计了一种行星齿轮连杆式栽植机构,建立了栽植机构的分析简图;采用矢量法建立了栽植装置的运动学模型,并对运动学模型求解,求得栽植机构末端轨迹、速度和加速度方程;利用VB6.0优化连杆机构尺寸,求得行星架的长度L_(OA)=6 2 mm,连杆AB的长度L_(AB)=6 2 mm,杆件BJ的长度L_(BJ)=1 2 0 mm,杆件JP的长度L_(JP)=1 9 1 mm为最佳设计尺寸。同时,在优化的基础上建立了虚拟样机模型,并通过ADAMS对栽植机构进行了轨迹仿真,其仿真轨迹与理论轨迹基本相符,能满足栽植机构的栽植的农艺要求,对栽植机构的设计具有一定的参考价值。     

凸轮-六杆式导苗机构设计及仿真

为了提高导苗管式移栽机作业质量,简化核心部件结构,通过AHP-模糊综合评价法优化提出了凸轮-六杆式导苗机构,根据导苗管式移栽机作业农艺要求,并结合导苗机构作业时序设计规定,确定了导苗机构的关键结构与运动参数。当株距δ=225mm、作业效率ξ=80株/(min·行)时,ωc=8.3 8 rad/s,υm=0.3 0 m/s,φc 0∈(-15°,72°),φg 0=3 5 0°,l1=2 4 mm,l2=6 0 mm,l3∈(285,295)mm,l4=1 8 0 mm,l5=1 0 5 mm,l6=4 5 mm,l7=3 5 5 mm,l9=2 9 0 mm。在该设计参数下,对凸轮-六杆式导苗机构进行了虚拟样机分析,结果表明:钵苗从导苗管滑道斜抛落入开沟器底部能够保持直立姿态,验证了结构分析和设计的正确性。     

蔬菜移栽机放苗机构运动学模型建立与参数分析

推导了蔬菜移栽机放苗七杆机构的位移、速度和加速度方程,用Visual Basic 6.0语言编写了放苗机构的辅助分析和仿真程序。利用该程序分析了主要参数对该机构运动特性的影响。双曲柄机构中曲柄OA的长度对插植嘴的轨迹高度影响很大,而对轨迹的形状影响不大;曲柄CD的长度对插植嘴的轨迹高度和穴口的大小影响很大;两主动曲柄的相位差对插植嘴的轨迹高度和轨迹形状影响都很大。根据参数影响分析结果,利用该程序求得一组较优机构参数,其对应的轨迹和姿态能满足蔬菜移栽的农艺要求。     

丹参膜上倾斜移栽机构设计与试验

针对丹参膜上倾斜移栽人工作业效率和质量较低、劳动强度较大、现有移栽机不适合丹参膜上倾斜移栽等问题,结合丹参大垄双行覆膜高效生产技术提出的膜上倾斜移栽农艺要求,设计一种基于变形椭圆齿轮-双变速曲柄五杆机构的鸭嘴式丹参膜上倾斜移栽机构。在移栽机构所要求的运动轨迹、栽植器倾斜姿态和设计要求的基础上,分析机构的工作原理并建立机构理论模型。依据数学模型运用Matlab开发出移栽机构人机交互可视化辅助程序,应用该辅助程序研究机构参数对栽植器倾斜角和栽植器端点轨迹的影响规律,通过人机交互的方式得到符合丹参膜上倾斜移栽机构农艺要求的参数组合。根据优化后的参数组合设计样机并进行虚拟仿真和样机田间试验,试验结果表明:变形椭圆齿轮-双变速曲柄五杆式丹参膜上倾斜移栽机构在满足丹参膜上倾斜移栽要求的同时能保证作业质量,移栽机构的立苗角度合格率为90. 7%、漏栽率为2. 7%、株距变异系数为5. 6%、栽植深度合格率为93. 7%。     

非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构优化设计与试验

针对现有水稻钵苗移栽机构结构复杂、成本高或工作效率低、振动大等问题,提出一种由1个不完全非圆齿轮、6个非圆齿轮和2个移栽臂组成的非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构。分析了该移栽机构的工作机理,采用一种基于人机交互的参数优化方法,编制移栽机构的优化设计软件,得到一组实现水稻钵苗移栽较优工作轨迹和姿态的机构参数。建立移栽机构虚拟样机,研制移栽机构物理样机,开展虚拟样机运动仿真分析和物理样机高速摄影运动学试验,得到机构移栽臂的秧针尖点静轨迹和姿态。理论计算和实际测量得到的推秧角与取秧角角度差分别为53.52°与52.53°,误差为1.45%;仿真分析、试验测试结果与理论分析结果基本一致,验证了移栽机构设计方法和结果的正确性,以及机构应用于实际机器的可行性。     

基于五杆机构的丹参膜上移栽机构设计与试验

针对丹参人工移栽作业效率和质量较低、劳动强度较大、现有膜上移栽机不适合丹参裸苗移栽等问题,为保证丹参裸苗机械化移栽立苗率,结合"丹参大垄双行覆膜高效生产技术"提出的农艺要求,设计了一种五杆式丹参移栽机构,在建立五杆机构的工况约束条件和自由运动约束条件的基础上,结合机构运动学模型利用Matlab建立人机交互可视化辅助界面;借助辅助界面研究栽植器端点的区域轨迹分布特性和机构参数对栽植器端点运动轨迹的影响规律,根据机构运动轨迹要求,通过数值循环比较得到满足丹参膜上移栽要求的五杆机构各构件参数;运用LA-S系列植物图像分析系统测量丹参植株形态的特征参数并根据特征参数设计鸭嘴栽植器各参数。样机试验结果表明:基于五杆机构的丹参膜上移栽机构在满足丹参移栽农艺要求的同时能保证丹参裸苗移栽的大升程轨迹、立苗率要求和作业质量,丹参移栽机构的立苗合格率为97.3%、立苗优良率为94.0%、漏栽率为2.5%、株距变异系数为6.5%、栽植深度合格率为94.6%。     

七杆式移栽机栽植机构运动学分析--基于 MATLAB

分析了鸭嘴移栽机栽植机构的工作原理与过程,建立了七杆栽植机构的运动学模型。借助 MATLAB 软件对数学模型进行求解,对相关参数进行了优化计算,得到了主要参数的最佳组合,并模拟出栽植点的作业轨迹曲线,对栽植点运动轨迹特点进行了研究,从而直观地分析其作业性能。研究表明,所设计的七杆栽植机构具有良好的移栽性能,能满足移栽作业的农艺要求,为移栽机设计中栽植机构的运动参数和结构参数的确定提供了依据。     

钵苗移栽机变形椭圆齿轮行星系植苗机构优化与试验

提出了一种钵苗移栽机变形椭圆齿轮行星系植苗机构,建立了栽植嘴的运动学方程,编写了该机构的运动学仿真软件。综合考虑穴口形状、栽植嘴回程轨迹、栽植嘴接苗和植苗姿态、接苗时栽植嘴的相对速度等因素,利用该软件优选得到一组机构参数,进而研制了该植苗机构试验台,对栽植嘴的轨迹和速度等运动学参数进行了测定。将试验结果与运动学分析结果进行对比,验证了运动学模型与分析结果的正确性。与椭圆齿轮行星系植苗机构相比,变形椭圆齿轮行星系植苗机构立苗率高、伤苗率低。