橢圓齒傳動后插旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)的分析與設(shè)計.pdf

1、水稻插秧機械化對于擴大水稻種植面積、提高水稻產(chǎn)量、減輕水稻種植強度、降低生產(chǎn)成本、增加農(nóng)業(yè)效益起著非常重要的作用。近幾年，我國平均每年人口增長1600萬，耕地面積卻減少600萬畝，對全國糧食的有效供給帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。如果我國插秧機械化水平提高1％，每年就能增產(chǎn)糧食3.75億公斤，但到目前為止，我國機插率只有3.7％，與日、韓相比，相距甚遠，其主要原因是：國產(chǎn)插秧機都是曲柄搖桿式插秧機，其可靠性低，當(dāng)速度進一步提高時，振動大，影響栽插性

2、能；進口插秧機因不具有自主產(chǎn)權(quán)，價格很高，作業(yè)成本大大高于人工插秧，廣大農(nóng)民難以接受，從而限制了推廣使用；我國水稻生產(chǎn)區(qū)以小田塊、丘陵居多，雖然高速插秧機由于采用了旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)，具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、慣性力小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，但在我國的丘陵和小田塊不適用。 分插機構(gòu)是水稻插秧機的核心工作部件，其工作性能直接影響插秧的質(zhì)量和效率，因此研制出適合我國國情的適用于步行插秧機的分插機構(gòu)，具有重要的意義，不僅能為實現(xiàn)國家關(guān)于水稻種植機械化水平2

3、010年達到20％(“十一五”規(guī)劃)，2015年達到45％(“十二五”規(guī)劃)的目標(biāo)，奠定堅實的基礎(chǔ)，同時也對我國農(nóng)機事業(yè)和水稻種植機械化的可持續(xù)化發(fā)展都有重要的現(xiàn)實意義。 本論文研究了目前國內(nèi)外各種分插機構(gòu)的工作機理與結(jié)構(gòu)特點，提出了一種新的分插機構(gòu)，建立了該分插機構(gòu)的運動學(xué)與動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，開發(fā)了輔助分析與優(yōu)化軟件，優(yōu)化了運動學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立三維模型和進行了動態(tài)仿真，最后進行了試驗驗證，其主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下： 1

4、)研究了目前國內(nèi)外各種分插機構(gòu)的工作機理與結(jié)構(gòu)特點，在此基礎(chǔ)上，提出了一種新型的適用于步行插秧機的分插機構(gòu)即橢圓齒傳動后插旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)。 2)建立了該分插機構(gòu)的運動學(xué)與動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，同時給出了程序分析框圖，為后續(xù)的軟件開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 3)開發(fā)了VB可視化輔助分析與優(yōu)化軟件，優(yōu)化了運動學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)，借助軟件進行了運動學(xué)與動力學(xué)特性分析，并將優(yōu)化的理論模型與曲柄搖桿后插式分插機構(gòu)理論模型進行了分析比較，從理論上證實了新設(shè)

5、計的分插機構(gòu)運動特性優(yōu)于曲柄搖桿機構(gòu)。 4)建立了分插機構(gòu)的三維模型和完成了結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用ADAMS軟件進行了動態(tài)仿真，將仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果進行了分析比較，兩者非常吻合，互相印證了理論模型與仿真模型的正確性。在此基礎(chǔ)上，將該分插機構(gòu)與曲柄搖桿分插機構(gòu)的仿真結(jié)果進行了分析比較，再次從虛擬樣機的角度表明了該分插機構(gòu)的運動特性比曲柄搖桿式優(yōu)良。 5)進行了該分插機構(gòu)運動學(xué)高速攝像試驗驗證，并與曲柄搖桿式分插機構(gòu)的實驗結(jié)果進

6、行了分析比較，再一次從物理樣機的角度，證實了其運動特性優(yōu)良。綜上分析可得出結(jié)論：新設(shè)計的分插機構(gòu)可完全取代曲柄搖桿分插機構(gòu)，取得良好的插秧效果。 6)對現(xiàn)有的動力學(xué)實驗臺進行了改進設(shè)計，提高了測試分插機構(gòu)支座垂直方向受力的方便性和測試結(jié)果的精確性。在改進的動力學(xué)實驗臺上進行了該分插機構(gòu)與曲柄搖桿式分插機構(gòu)的動力學(xué)實驗，實驗結(jié)果表明新設(shè)計的分插機構(gòu)垂直方向受力波動幅度比曲柄搖桿式分插機構(gòu)小，因此，前者作業(yè)時振動更小，具有更優(yōu)的動力