深施型液态施肥机扎穴机构研究进展

扎穴机构是深施型液态施肥机重要的工作部件,其性能影响施肥质量、工作可靠性和作业速度.本文阐述了曲柄摇杆式、椭圆齿轮行星系和全椭圆齿轮行星系三种扎穴机构的组成及工作原理,对各自的结构特点、研究方法和存在问题进行比较与分析,并提出进一步研究方向,可为加快深施型液态施肥机的改进设计提供参考.     

深施型液态施肥机扎穴机构研究进展

扎穴机构是深施型液态施肥机重要的工作部件,其性能影响施肥质量、工作可靠性和作业速度。本文阐述了曲柄摇杆式、椭圆齿轮行星系和全椭圆齿轮行星系三种扎穴机构的组成及工作原理,对各自的结构特点、研究方法和存在问题进行比较与分析,并提出进一步研究方向,可为加快深施型液态施肥机的改进设计提供参考。     

杨树苗移栽机齿轮齿条式扶苗机构设计与研究

  目的  我国树苗栽植机械化水平相对较低,扶苗机构为树苗移栽机植苗系统中的关键机构之一。研发针对我国杨树苗移栽机的齿轮齿条式扶苗机构,可以保证树苗移栽设备的栽植效果。  方法  首先针对长杆式树苗移栽作业,分析速生杨树苗的物理特性,得到树苗的长度、地径变化范围数据,提出一种齿轮齿条式扶苗机构的设计方案,分析齿轮齿条式扶苗机构栽植性能与运动参数的关系,计算其扶苗支撑架的初始位置以及确定扶苗工作行程,利用接触碰撞算法计算齿轮齿条啮合的约束条件和运动参数。使用ADAMS仿真软件建立扶苗机构多刚度接触动力学模型并进行仿真,探究齿轮齿条模数对扶苗效果的影响,通过扶苗支撑架质心的位移和速度变化曲线分析扶苗运动的准确性,通过传动齿轮转速变化和齿轮齿条啮合力变化验证扶苗机构结构的传动性能。  结果  齿轮齿条模数为9,扶苗效果最佳,此时扶苗支撑架质心在前进方向上的速度波动较小,并且位移变化稳定,位移和时间量近似于线性关系,扶苗过程接近匀速运动,速度为122 mm/s左右;扶苗运动单次工作行程达到599.9 mm,满足了实际需要大于568.4 mm的设计要求;扶苗机构各级齿轮动力传递稳定,齿面最大接触力为512.6 N,远小于材料强度,没有发生跳跃情况和阻滞情况。  结论  齿轮齿条式扶苗机构可以满足杨树苗栽植的扶苗运动要求,实现零速移栽,保证了树苗栽植直立度,并且有效改善了以往树苗栽植过程中的扶苗方式,具有良好的运动稳定性,安全高效。本研究对造林机械设备具有一定的指导作用。      

穴盘苗夹茎式取投苗机构优化设计与试验

针对目前中国蔬菜穴盘苗全自动移栽作业中取投苗装置复杂等问题,设计了一种穴盘苗夹茎式自动取投苗机构,并分析了该机构的工作原理,建立了运动学模型;以运动学模型为理论基础,利用MATLAB GUI模块开发了取投苗机构辅助优化软件,基于该软件通过人机交互分析了主要结构参数对苗夹尖点运动轨迹和运动特性的影响,得到了各结构参数优化方向;以穴盘苗取投苗轨迹要求为目标,采用人机交互的优化方法,通过该软件确定了一组较优结构参数,并以此参数在CREO软件中完成了三维建模并进行仿真分析,得出了仿真轨迹.搭建了自动取投苗试验平台,分别进行了轨迹验证试验和取投苗性能试验,验证了穴盘苗取投苗机构设计的正确性与可行性.多组取投苗试验结果显示,该装置取苗成功率最高可达92.44%,平均取苗成功率大于89%,投苗成功率最高可达98%,平均投苗成功率大于90%,伤苗率最低为1.4%,平均伤苗率低于3%,表明了该装置能够较好地完成取投苗作业,且取投苗频率可达80株/min,该研究可为蔬菜移栽机全自动化提供理论参考.     

钵盘苗扇形齿轮式取苗机构的凸轮设计及试验

为实现2Y–2型半自动钵盘苗移栽机的自动化取苗,设计了一种由扇形齿轮、沟槽凸轮及伸缩式苗夹组成的钵盘苗自动取苗机构。由于核心部件沟槽凸轮的轮毂形状影响苗夹的运动轨迹,对其主要结构参数包括中心距、摆杆长度和极半径进行了设计计算。对影响机构取苗效果的入苗深度、安装角度、基质含水率和转速进行了正交试验验证。结果表明:当入苗深度为34 mm,安装角度为75°,基质含水率为22%,转速为18 r/min,钵盘苗的基质脱落量、断根总长度及漏苗率最小。     

基于ABAQUS有限元的分插机构齿轮接触分析

针对将偏心齿轮-非圆齿轮行星系应用于插秧机的混合齿轮行星系分插机构,运用有限元方法对非圆齿轮与偏心齿轮啮合状态仿真模型施加相应的非圆齿轮角速度和偏心齿轮转矩。结果表明,分插机构在极限转矩状态下运动时,非圆齿轮最大接触应力在180～200 MPa,偏心齿轮最大接触应力在320～420 MPa,非圆齿轮与偏心齿轮啮合正常,符合设计要求。     

基于Pro/E及ADAMS液态施肥机扎穴机构的设计与仿真

为了达到液态施肥机高速作业的目标,试验设计了一种运动平稳的椭圆齿轮行星系作为液态施肥机的扎穴机构。为满足喷肥针垂直入土、出土时扎穴深度120~150 mm的工作要求,设计参数为:椭圆齿轮长半轴29.364 mm、齿数23、短半轴与长半轴比0.958,正圆齿轮半径25 mm。应用三维造型设计软件Pro/E,绘制机构各零部件模型并装配,通过改变保存文件的类型实现Pro/E与ADAMS数据交换。在ADAMS中建立机构虚拟样机和运动学仿真,得到扎穴机构针尖的运动轨迹并进行分析。结果表明,应用虚拟样机技术可以实现扎穴机构的快速设计、准确分析,提高了设计速度,减少了设计成本。     

偏心齿轮分插机构运动学分析与试验研究

对偏心齿轮分插机构进行了理论分析，并在高速水稻插秧机分插机构试验台上采用高速摄影和视频图像处理技术，对分插机构的运动学特性进行试验研究，近而利用图像处理和分析技术对分插机构秧爪尖的运动轨迹、速度以及秧爪在整个运动过程中的角位移进行试验分析。     

液压升降式打穴机构设计及运动学分析

【目的】为了满足果园气爆深松施肥机快速打穴的技术要求,克服打穴过程中遇到坚硬犁底层或土壤板结层打穴阻力大、打穴时间长的问题,设计了一种液压升降式打穴机构.【方法】分析了液压升降式打穴机构的工作原理,通过逆向分析确定了液压缸的行程及活塞杆顶端的轨迹;利用ADAMS软件分析了在工作过程中运动位移、运动速度和时间的关系,验证了机构的可靠性和稳定性.【结果】通过田间试验结果表明:在测定土壤坚实度最大值3.61 Mpa、平均值1.95 Mpa作业条件下,打穴深度达到650 mm时,平均打穴时间为8.42 s,达到了设计的技术要求.【结论】该研究为液压升降式打穴机构的优化设计提供了理论依据.     

穴盘苗自动移栽机苗盘回收机构设计与试验

为实现穴盘苗移栽全自动化,在自制的穴盘苗自动移栽机上设计了苗盘自动回收机构。该机构主要由输送带、托举凸轮、限位块和集盘架组成。取苗完成后的苗盘以一定的倾角下落至输送带上,再输送至集盘架下方,由托举凸轮托举苗盘至集盘架内的限位块上,以完成自动回收。苗盘的下落倾角β、托举凸轮的轮廓半径R和转速n是实现苗盘自动回收的主要影响因素。单因素试验结果表明,苗盘下落倾角β为55°~65°,托举凸轮的轮廓半径R为120~160 mm,托举凸轮转速为30~120 r/min,可实现苗盘自动回收。多因素正交试验结果表明,苗盘的下落倾角β为60°,托举凸轮轮廓半径R为140 mm,凸轮转速n为30 r/min,是实现苗盘的自动回收较佳组合。     

水果采摘机器人智能移动平台的设计与试验

【目的】基于三自由度水果采摘机械臂,设计一种轮式智能移动平台。【方法】根据农田工作环境,设计了转向机构和防撞梁机构;借助ANSYS对车架在3种工况下的变形情况进行仿真分析;使用Simulink模块对车载电机进行了基于最大转矩电流比矢量控制(MPTA)以及ID=0模式下的仿真;使用VC++语言编写了运动控制程序,开发人机交互界面;在南京市江浦农场进行样机行走试验。【结果】弯扭工况下车架变形量最大为14.1 mm,应力值小于材料屈服极限;基于MPTA控制下的电机约0.8 ms达到稳定;该平台最大爬坡角度约为10°,1.5 m·s~(-1)行进时跟踪路径的横向偏差约为0.22 m。【结论】该移动平台结构合理,强度和刚度较高,运动精度高,符合实际工作要求。     

旋转剪刀式荔枝采摘机采摘机理分析与结构设计

为减少荔枝采摘的劳动强度,结合荔枝果实分布特点及保鲜特性,对荔枝采摘机理进行了分析,并设计一种旋转剪刀式荔枝采摘机。在总体设计的基础上,对剪切部件中切割刀片的结构进行了优化。分析采摘过程中切割刀片的受力情况,结果显示安装座传递至切割刀片的转矩为238.75Nm,枝条对切割刀片的最大反向作用力为3851N,切割刀片在剪切过程中受到的最大切应力为23.02Mpa,由此得出切割刀片的安全系数为8.99。分析结果验证了切割刀片结构设计的可靠性和采摘机理的可行性,为其结构的进一步优化及采摘机理的研究提供了依据。     

手自一体式山核桃采摘机的设计与试验

为提高山核桃采摘效率,降低采摘成本,针对目前我国山核桃高空作业机械化程度低等特点,设计并研制了一款手自一体式山核桃采摘机.文章阐述了该机关键部件的设计,并对偏心轮机构进行数学建模与分析计算.应用ANSYS对果树进行自由模态响应分析,初步确定山核桃树采摘的频率范围为7～20 Hz.根据山核桃采摘试验,结果表明:振动频率对...     

啤酒花自动采摘机的结构设计及机理分析

介绍了1种啤酒花自动采摘机的主要结构设计及工作机理.通过对啤酒花品种‘青岛大花’的力学特征分析,采用了捋花采摘的设计思想,机器摘花时作用于花瓣上的力较小,采摘动作柔和,使啤酒花采摘时的破碎率降低,损失率减小,并通过调整摘花轮之间的差速度提高啤酒花的摘净率.对于不同品种啤酒花,因其力学特性与‘青岛大花’不同,可通过调整摘花轮之间的差速系统达到对不同品种啤酒花的采摘要求.     

基于响应曲面法的JM-1400型卷绕式拾膜机参数优化

并运用响应曲面法对设计JM-1400型卷绕式拾膜机进行试验研究。建立了拾膜率与机车前进速度、集膜轮工作角度、起膜铲入土深度等三个显著性影响因素数学模型,分析各因素对拾膜率的交互影响规律并进行优化。结果表明,按优化所得工作参数进行配置时,拾膜率能够达到87%以上。     

链盘动刀式马铃薯种薯自动切块机取种装置设计与试验

为进一步提高链盘动刀式马铃薯种薯自动切块机取种装置的作业质量,基于EDEM-RecurDyn耦合方法对切块机取种装置作业过程进行仿真分析,按照二次旋转正交组合试验设计,以充种倾角、链轮转速和种层高度为影响因素,以取种合格指数和取种损失指数为响应值,通过预试验和单因素试验确定各因素对响应值的影响规律;基于前期仿真试验结果开展多因素仿真试验获得取种装置最优工作参数组合,并通过台架试验验证最优参数的可靠性。结果表明：当种薯质量为140~210 g时,各因素影响装置取种合格指数的主次顺序为,链轮转速、种层高度和充种倾角,影响取种损失指数的主次顺序为,种层高度、充种倾角和链轮转速。基于回归模型优化得到取种装置最优工作参数为,充种倾角29.59°、种层高度352.77 mm、链轮转速44.25 r/min;以最优参数进行台架试验得出,取种合格指数为94.31%,取种损失指数4.85%,与仿真试验预测结果相近。     

穴盘苗取投苗装置的设计与试验

设计了一个将蔬菜和烟草幼嫩脆弱型穴盘苗取出并投送至指定位置的机构,该机构包含定位输送装置与取投苗装置。在穴盘输送台上对生长至3~4片真叶的烟草穴盘苗进行取投苗试验,以伤苗率、取苗成功率、投苗成功率为评价指标,对取苗机构的电机转速、苗夹安装高度、机械手指的插入角度等进行了单因素试验与多因素正交试验。单因素试验结果表明,取苗机构的电机转速为120 r/min时,伤苗率为1.5%,取苗成功率为92.5%,投苗成功率为93.12%;苗夹的安装高度为90 mm时,伤苗率为1.32%,取苗成功率为91.2%,投苗成功率为94.45%;机械手指的插入角度为7°时,伤苗率为1.28%,取苗成功率为93.35%,投苗成功率93.1%。正交试验结果表明,取苗机构的电机转速为120 r/min,苗夹的安装高度为90 mm,取苗爪的插入角度为7°时,为最优组合,伤苗率为1.8%,取苗成功率为94%,投苗成功率为96.9%。     

滚筒梳剪式荔枝采摘部件的设计与优化

【目的】设计一种滚筒梳剪式荔枝采摘试验装置,并优化采摘部件的结构.【方法】以齿形板数量、齿形板折弯角度、刀片数量和滚筒转速作为影响因素,以生产率、摘净率和破损率为采摘指标,开展四因素三水平的正交试验.【结果和结论】试验结果表明:齿形板数量为4、齿形板折弯角度为120°、刀片数量为13、滚筒转速为44 r·min-1时为最优组合,此组合的采摘试验装置生产率为2.604 kg·min-1.研究结果可为荔枝采摘机械的设计与开发提供参考.