高速水稻插秧機關鍵技術(shù)研究.pdf

1、水稻是我國種植面積最大、單產(chǎn)最高、總產(chǎn)量最多的糧食作物，占我國糧食產(chǎn)量的40％，在我國糧食生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位。但是，我國的水稻種植機械化水平確一直不高，嚴重地影響了我國水稻種植的發(fā)展。 近年來，隨著我國農(nóng)業(yè)機械化總體水平的提高，水稻生產(chǎn)機械化得到了長足發(fā)展。到2003年底，水稻機械化種植面積近135萬hm，機械化種植水平達到了6％，但與發(fā)達國家相比，我國水稻生產(chǎn)機械化水平依然很低，尤其是水稻種植機械化水平更低。所以，開展高

2、速水稻插秧機的理論和技術(shù)的研究對提高我國水稻種植機械化水平具有重要的理論意義和實際意義。 現(xiàn)代高速水稻插秧機械作業(yè)與傳統(tǒng)的插秧機作業(yè)相比插秧的頻次提高一倍多，工作幅寬加大和插秧機的工作負荷提高了許多。因此，出現(xiàn)了一系列的理論和技術(shù)問題。本文圍繞高速插秧機關鍵技術(shù)這一主題，在大量相關文獻閱讀和理論研究的基礎上，對高速水稻插秧機的核心工作部件——旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)和移箱機構(gòu)的關鍵理論和技術(shù)進行了深入研究，取得了一些創(chuàng)新性成果和具有工程使

3、用價值的分析方法，對高速水稻插秧機的設計和生產(chǎn)具有指導意義。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： 1)研究了國內(nèi)外水稻插秧機械的發(fā)展狀況，分析了我國水稻插秧機械存在的問題；論述了水稻栽植作業(yè)對插秧機的要求；提出了影響現(xiàn)代高速水稻插秧機械發(fā)展的關鍵技術(shù)問題。 2)根據(jù)農(nóng)業(yè)插秧的基本要求，分析了機械插秧時秧針的運動軌跡，提出了機械插秧工作時秧針在取秧、送秧、插秧、回轉(zhuǎn)、避讓和回程過程中機器前進速度與秧針速度之間應有的關系。在研究秧針運動

4、軌跡和齒輪傳動節(jié)曲線理論的基礎上，以差速分插機構(gòu)齒輪的節(jié)曲線為研究對象，分析研究了旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)周轉(zhuǎn)系齒輪的節(jié)曲線形狀。從理論上證明，要完成農(nóng)藝要求的插秧軌跡軌，旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)必須采用非圓齒輪系，普通的圓齒輪系無法完成農(nóng)藝上提出的秧針運動軌跡。并對高速插秧機的旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)非圓齒輪系的傳動比進行了研究，為旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)的設計和參數(shù)優(yōu)化提供了理論基礎。 3)在分析研究旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)運動學模型的基礎上，建立了栽植臂機構(gòu)運動干涉點的位

5、移模型，借助VB系統(tǒng)的特點和可視化功能，提出了基于VB的快速機構(gòu)運動干涉判別法，借助VB平臺，完全由計算機自動實時判別機構(gòu)的干涉情況，為旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)的優(yōu)化設計和參數(shù)化設計提供了一個重要的理論平臺。運用正交試驗設計的方法對影響旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)運動干涉因素進行了分析，提出了影響旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)運動干涉的五個因素的主次順序，為該機構(gòu)的優(yōu)化設計及運動干涉檢查提供了依據(jù)。 4)針對目前高速水稻插秧機工作轉(zhuǎn)速提高后，旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)插秧性能急劇

6、下降的問題，研究了旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)栽植臂的動力學特性。從秧針運動軌跡和推秧桿運動軌跡的理論分析中，找出了分插機構(gòu)工作性能急劇下降的原因，提出了滿足栽植臂順利插秧的高速水稻插秧機最高工作轉(zhuǎn)速的設計理論。 5)以差速旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)為研究對象，開展了高速插秧機關鍵部件虛擬樣機的仿真運動研究。針對旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)的非圓齒輪系的特點，建立了差速旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)的模型。利用ADAMS機構(gòu)運動仿真功能，對建立的機構(gòu)模型進行了運動學和動力學特性的虛擬

7、樣機試驗。 6)在高速水稻插秧機試驗臺上進行了差速旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)的運動學特性試驗，利用試驗的結(jié)果與差速旋轉(zhuǎn)式分插機構(gòu)的ADAMS機構(gòu)運動的虛擬樣機試驗的結(jié)果進行了對比。并證明，借助ADAMS機構(gòu)虛擬仿真分析復雜的非圓齒輪系分插機構(gòu)的運動學分析，分析數(shù)據(jù)精確。 7)對高速水稻插秧機關鍵部件——移箱機構(gòu)的螺旋軸滑塊機構(gòu)進行了研究。在對螺旋軸機構(gòu)進行受力分析的基礎上，從滑塊順利通過齒槽交叉點的要求方面，對螺旋軸中間段齒槽和滑塊