取秧侧向零偏移的空间轨迹再生稻分插机构设计与试验

为了解决现有空间行星轮系式分插机构在再生稻宽窄行机械化种植取秧过程中出现侧向偏移量和侧向偏转角的技术难题,本文提出一种具有局部平面轨迹特性的空间轨迹不等速行星轮系机构,并开展基于取秧口和机构回转中心位置约束下的宽窄行分插机构综合研究。构建了基于关键位姿点(取秧起始点、取秧结束点、推秧点)的空间轮系机构运动综合模型,利用关键位姿点求解机构杆长参数与空间交错轴信息,并通过优选二杆相对角位移参数实现机构传动比分配。将不完全非圆齿轮副引入空间行星轮系机构,利用间歇机构锁止弧约束行星轴,实现机构取秧过程侧向零偏移量、侧向零偏转角的平面轨迹段。通过仿真分析与机构样机试验验证了机构实际作业性能与理论设计相一致,结果表明：分插机构取秧侧向零偏移量,取秧侧向零偏转角,推秧侧向总偏移量为50.24 mm、取秧角为5.18°、推秧角为71.56°、推秧侧向角为16.26°、插秧穴口宽度为22.43 mm、轨迹高度为289.76 mm,满足预期设计要求。最后通过田间试验验证,分插机构可实现等行距取秧口和既定机构回转中心下宽行(40 cm)与窄行(20 cm)间隔机插,满足再生稻宽窄行种植要求。     

防堵式覆膜同步开孔插秧装置设计与试验

针对现有覆膜插秧机械中存在的无开孔装置或开孔装置易阻塞造成秧苗根系损伤与漏插等问题,设计了一种防堵式覆膜同步开孔插秧装置。在齿轮旋转箱双臂分插机构的基础上,加装"+"形尖点的单臂开孔装置。为探究覆膜开孔与插秧作业过程,以单个栽植臂为研究对象,建立了开孔装置运动轨迹的数学模型。运用建立的模型进行模拟仿真,确定了影响开孔质量的主要因素,并验证了开孔与插秧相位角差的可行域。采用二次正交旋转中心组合试验方法,以开孔与插秧相位角差、开孔倾角、旋转速度为试验因素,以膜孔长度、插秧前开孔长度、膜孔合格率为评价指标实施参数优化试验。结果表明:当开孔与插秧相位角差8. 0°、开孔倾角7. 0°、旋转速度246. 4～250. 1 r/min时,开孔装置无堵塞现象发生,所得膜孔平均长度47. 3 mm、膜孔平均宽度16. 6 mm、插秧前开孔平均长度18. 0 mm、平均膜孔合格率94%以上。应用参数优化试验结果,对防堵式覆膜同步开孔插秧装置与"H"形同步开孔插秧装置进行了防堵性能和开孔性能对比试验。结果表明:所设计的开孔装置各项指标均优于改进前的"H"形开孔装置,满足农艺要求。     

步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构优化设计与试验

为了实现将水稻钵苗移栽和膜上栽植农艺技术相结合,设计了相应的步行式水稻钵苗膜上开孔移栽机构,用一套回转机构一次性依次完成取苗、输送、膜上开孔和配合栽植。根据移栽机构的工作原理,建立了运动学理论模型并设定数字化优化目标,基于Visual Basic 6. 0开发了机构的计算机辅助分析优化设计软件,通过优化获得一组满足移栽要求的机构参数。对机构进行了结构设计、三维建模和装配,并通过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。利用高速摄像技术在所搭建的试验台架上对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、虚拟仿真轨迹和物理样机轨迹基本一致,验证了机构设计的合理性与正确性。在试验台架上完成了取苗试验、膜上开孔试验以及栽植试验,结果表明取苗成功率为90. 4%,秸秆纤维地膜和塑料地膜栽植成功率分别为87. 5%和82. 5%,所开膜孔的长度与宽度效果良好,满足步行式水稻钵苗膜上开孔移栽的要求。     

水稻插秧机分插机构的研究现状和最新进展

分插机构是插秧机的主要工作部件之一,它由栽植臂和驱动机构组成.栽植臂直接与秧苗接触,进行分秧和取秧.驱动机构的任务就是使栽植臂按要求的轨迹和姿态准确可靠地运转.国内外分插机构的研究是随着水稻插秧机的发展逐渐深入的,相关理论也逐渐成熟.按分插频率可分为传统分插机构和高速分插机构两种类犁.     

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。     

水稻插秧机分插机构的研究现状和最新讲展

分插机构是插秧机的主要工作部件之一,它由栽植臂和驱动机构组成。栽植臂直接与秧苗接触,进行分秧和取秧。驱动机构的任务就是使栽植臂按要求的轨迹和姿态准确可靠地运转。国内外分插机构的研究是随着水稻插秧机的发展逐渐深入的,相关理论也逐渐成熟。按分插频率可分为传统分插机构和高速分插机构两种类型。     

再生稻空间直取大偏移轮系宽窄行分插机构设计与试验

为了解决再生稻生产过程中,收获机履带碾压头季稻稻桩的问题,本文从机械栽植角度入手,在单位种植面积有效株数一定的条件下,通过合理增大栽植行距以增大履带行走行距。提出一种可实现大偏移、直取秧和小侧向穴口移栽轨迹的空间行星轮系分插机构。首先,结合栽植农艺规划宽窄行移栽轨迹并确定其上若干关键位置与姿态,建立了空间2R开链机构3精确位姿空间几何约束设计方程,采用同伦算法进行求解;然后,基于求解参数拟合、优化得到开链机构输入轴与输出轴相对角位移曲线,确定机构传动比与非圆齿轮节曲线,复演得到满足移栽要求的空间轨迹;最后,通过依附非圆齿轮副将开链机构两转轴运动耦合,设计得到一种由平面非圆齿轮与斜齿轮组合传动的轮系式再生稻宽窄行分插机构,并进行虚拟仿真与样机试验,结果表明样机实际运动轨迹姿态与理论设计基本一致;取苗至推苗横向偏移量ΔS1为65.59mm、侧向推苗角γ1为16.13°、侧向穴口宽度ΔS3为23.69mm,满足再生稻宽窄行移栽要求,验证了轮系式宽窄行分插机构设计的可行性。     

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。     

设施膜上移栽机栽植机构设计与试验

针对设施蔬菜穴盘苗移栽机膜上作业效果不好、稳定性较差等问题,设计一种八杆栽植机构,建立八杆栽植机构的数学模型并进行仿真分析与效果验证。使用Adams动力仿真软件,对八杆栽植机构的虚拟样机在取投苗效率为120株/min,栽植深度为60 mm,株距为200 mm、300 mm、450 mm时进行仿真分析,仿真分析结果表明:膜面连接长度满足蔬菜移栽机行业标准。按蔬菜移栽机膜面穴口开孔合格率中膜面连接长度测定方法对八杆栽植机构样机进行试验测试,试验结果表明:样机株距设置为200 mm、300 mm、450 mm时,膜面连接长度平均值为141 mm、237 mm、368 mm,与仿真结果误差分别为8.5%、6%、6.1%。     

非匀速三插臂水稻高速插秧机参数分析与试验

针对三插臂分插机构理论分析不全面和增加插植臂数量导致株距适应范围缩小等问题,提出了一种椭圆齿轮非匀速三插臂分插机构,建立了该分插机构的运动学分析模型,研究了分插机构回转箱体非匀速转动对栽插参数的影响,理论分析得出非匀速转动不影响秧针的静态轨迹、取秧角度、推秧角度和轨迹高度,传动系统中椭圆齿轮偏心率和初始相位角对秧针取秧点y方向的速度影响最大,相位角为0°时,取秧点y方向线速度达到最大。插秧穴口随着偏心率增大而增大,初始相位角对插秧穴口的影响较复杂,在0°~90°范围内随相位角增大而增大,在90°~180°范围内随相位角增大而减小。在室内进行了插植臂速度和移箱回数对伤秧率和切块均匀性的影响试验,试验表明伤秧率随分插机构转速增加而增大且影响显著,但移箱回数差异对伤秧率影响不显著。移箱回数差异对切块均匀性的影响显著,移箱回数18回的切块均匀性明显高于对照组,在移箱回数21回和24回时切块均匀性与对照二插臂的切块均匀性差异不大,分插机构转速增加对秧苗切块均匀性有影响但影响不显著。田间对比试验表明,非匀速三插臂分插机构栽植质量优于对照组,伤秧率均随作业速度的提高而增大,翻倒率和漂秧率也随作业速度的增加而增加但影响不显著,作业速度变化对漏插率影响也不显著。     

吊篮式移栽机关键部件的设计与仿真分析

针对吊篮式移栽机在工作时稳定性差及套种模式下适应性差等问题,将槽型轨道机构运用到传统吊篮式移栽机中,设计了一种槽型轨道式新型移栽机。为验证该新型移栽机工作原理的可行性,运用Pro/E软件进行虚拟样机设计,并在ADAMS仿真软件中进行了装配模型的运动学仿真。仿真结果表明:槽型轨道式新型移栽机满足套种模式下的秧苗移栽要求。     

移栽农机具概况与发展思考

育苗移栽技术是提高作物单产产量,确保作物品质的有效手段。为此,论述了育苗移栽技术相对直播的优越性,阐述了国内外移栽机具的发展现状,介绍不同类型的移栽机具的作业过程与主要特点,分析了我国在移栽技术发展方面存在的问题,并对移栽机具的发展趋势进行了探讨。     

幼苗移栽机械研究现状与发展趋势

幼苗机械移栽是提高土壤复种指数、扩大种植面积和提高作物产量的重要手段。为此,通过对国内外现有幼苗移栽机栽植方式、栽植器结构形式进行研究并归类,总结了现有机型的工作原理、结构特点及存在的问题。同时,探讨了幼苗移栽技术和移栽机械的发展趋势,并就存在的问题提出相应的建议与对策。     

双排移栽机械手联动式高速移栽装置设计与试验

为了提高自动移栽机移栽效率,设计一种双排移栽机械手联动式高速移栽装置。利用安装在两个移栽臂上的双排移栽机械手交替取苗和栽苗的方法,采用联动控制方式使移栽效率翻倍。通过优化移栽机械臂和移栽机械手结构,并对其关键部件进行参数设计和运动学分析,综合考虑影响移栽成功率的关键因素,确定穴盘苗苗坨含水率、苗龄、爪针限位孔中心距为试验因素,以200穴欧石竹穴盘苗为试验对象,进行单因素试验和多因素正交试验,确定双排移栽机械手联动式高速移栽装置的最佳工作参数。试验结果表明：当穴盘苗苗坨含水率为32.6%、苗龄为46d、爪针限位孔中心距为16.7mm时,取苗成功率为94.7%,与软件计算结果94.2%接近,符合花卉、蔬菜移栽作业的技术要求。     

变行距水稻钵苗移栽机移栽装置设计与试验

针对现有水稻钵苗移栽机移栽行距固定、不能适应南方双季稻区不同行距移栽农艺要求的问题,在歩距式水稻插秧机基础上,设计了一种取苗轨迹简单、实用及性能可靠的变行距钵苗移栽装置。根据钵苗最佳拔取角度与取、投苗位置要求,确定取苗运动轨迹,设计取苗连杆机构,建立运动学模型,并应用Matlab对机构模型进行优化设计;根据取苗连杆机构运动参数与钵苗下落姿态的要求,设计苗夹开合与旋转运动控制凸轮,并进行取苗连杆机构与苗夹机构之间运动同步性的运动仿真分析;为满足钵苗经过输苗筒后下落至水田时刻的一致,以保证移栽时钵苗株距均匀性,对输苗筒的关键结构进行了理论分析及设计;进行不同取苗速度、不同行距的移栽试验,平均取苗成功率达到89.96%,平均倒苗率3.45%,表明该装置具有较好的移栽效果,可应用于水稻钵苗变行距移栽作业。     

大田机械化移栽技术与装备研究进展

中国地域面积广阔,作物种类繁多,育苗移栽对作物抗御干旱、寒冷、病虫害,缩短田间生长期,提高单位面积产量,发展高产、高效农业具有重要意义。机械化移栽是作物机械化生产中的关键技术环节,其技术反映了农业生产机械化和现代化的发展水平。为此,本文综述了国内外大田机械化移栽技术与装备的研究现状及发展动态,分析总结了国内外具有代表性的移栽机自动取植苗装置的结构和类型,阐述了各类移栽技术与机构的工作原理和结构特征。移栽机构的创新是移栽装备创新的源泉,而机械式移栽机构创新的核心是机构综合,并介绍了移栽机构构型与尺度综合方法的研究现状。最后,分析了中国机械化移栽技术与装备发展中存在的问题,提出了未来发展建议,指出高效、精准、低损取植苗技术与机构是水旱田自动移栽作业的重要保障,高效化、信息化、智能化全自动移栽技术与装备是今后机械化移栽技术发展的重要方向。     

基于PLC的移栽机整排取送苗控制系统的设计

针对目前自动移栽机单个机械手取送苗工作效率低的问题,提出了一种整排取苗式穴盘苗移栽机取送苗方案,旨在提高穴盘苗移栽机的取送苗速度,提高移栽机整体的工作效率。该系统使用FX3U三菱PLC作为核心控制器,通过控制各步进电机和气缸协同工作来完成整排穴盘苗的进给、取苗和送苗。使用SolidWorks三维软件建立整排取送苗机构模型,并使用GX-Works2软件编写程序。该控制系统实现了整排穴盘苗的取送,促进了新疆生产建设兵团穴盘育苗移栽技术的发展,对新疆特色农作物产业的发展具有重大意义。     

基于节曲线凸性判别的行星轮系移栽机构解析

为了建立非圆齿轮凸性与理想移栽轨迹之间的直接联系,使行星轮系移栽机构更好地满足作业要求,提出一种基于非圆齿轮节曲线凸性指标的不等速行星轮系机构参数求解方法。根据给定的运动轨迹,建立全局坐标系;将轮系简化为二杆二自由度开链机构（2R机构）,建立基于移栽轨迹的机构运动求解模型,提出非圆齿轮节曲线凸性判定指标,确立轮系中心位置变化范围即解析区域。根据运动学原理,由二杆二自由度开链机构复演理想移栽轨迹,求解轮系传动比,建立不等速传动比计算与分配模型,得到杆长、杆长比、轮系传动比、非圆齿轮节曲线凸性值等移栽机构参数,建立可以形成给定移栽轨迹的移栽机构参数信息图。避免了调试非圆齿轮节曲线的盲目性、优化机构尺寸和结构设计中双臂干涉等问题,为设计可形成特定轨迹的轮系机构提供参考。对几种常见移栽轨迹进行计算分析,以“鹰嘴形”水稻钵苗移栽轨迹为例进行非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构的设计仿真与样机试验,仿真轨迹、试验轨迹与给定理想轨迹基本一致,验证了计算模型的正确性与设计机构的可行性。     

机插秧技术推广应用的制约因素和对策

在水稻的农业生产中,整地、植保、灌溉、收获等已基本实现机械化,但在关键的育插秧环节,机械化水平几乎为零,已成为水稻生产全程机械化的瓶颈。文章对机插秧技术应用群体、基础设施、现有的栽培方式、农机农艺的结合等进行了深层次的分析,找出了推广应用的制约因素,提出了解决问题的对策。