农业机械结构分析与设计实习报告

2014级农业机械化及其自动化专业（）班（）小组

农业机械结构分析与设计实习报告指导老师：实验师

1）学号/姓名：（组长）

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2018年1月8日

s前言

1.1意义

水稻是我国主要粮食作物之一，在我国粮食生产中有着举足轻重的地位。我国水稻种植的机械化水平很低，这严重制约了我国的水稻种植业的发展。虽然近年来水稻种植的机械化水平有了显著的增长，但是相对比日、韩等发达国家，我国仍有巨大的差距，远远落后于其它发达国家。尤其是在水稻种植业的机械化方面，我国要走的道路还很长。而水稻作为我国最重要的粮食作物，其机械化发展前景巨大，实现水稻插秧机械化是我国水稻生产发展的必然趋势。因此，要实现水稻生产机械化，扩大机插面积，对插秧机的核心分插机构进行研究是一项很有意义的工作。

1.2内容

结合分插机构的机械原理，进行理论计算和分析，进一步分析插秧机分插机构的结构。

1.3文献综述

赵匀等对推秧装置的凸轮和拨叉进行分析，提出优化方案并试制样机进行试验，该方案能大大降低了振动和磨损。

白海英等从质点动能定理出发，也对推秧装置进行运动分析，得到改进凸轮轮廓的方案，减少凸轮的磨损和整机的振动。

陈德俊、胡杭湘等采用了轨迹再现的方法，研究了适合多熟制水稻插秧的分插机构。即先给定秧针轨迹的几个特征点，通过运动分析得到与这

些预定特征点距离最小的目标函数，并列出约束函数，采用随机方向法，优化得到最佳机构参数。

邵陆寿等以插穴大小适中为目标函数，以保证秧苗垂直下插、秧爪不刮撞已插秧苗、秧爪入土和出土姿态为约束条件，用优化方法来确定机构参数。

2.所选用分插机构的结构原理

2.1转臂滑道式机构

转臂滑道式分插机构，由于其栽插元件的主动件作圆周运动，取秧器以近乎垂直的方向在土壤中作下插运动实现秧苗定值，往往称为滚动直插式分插机构，以区别于主动件作往复运动的往复直插式机构。

2.2转臂滑道式机构的结构原理

转臂滑道式分插根据分秧器端点的相对运动轨迹设计分插机构，就是按照轨迹进行机构综合设计的问题。机构要求分秧器端点的轨迹能依次通过给定的入秧门点、取秧点、入土点、最深点、出土点等几个特定的位置。用以控制秧爪排运动的滑道，由多个不同曲率半径的圆弧相切而成。为满足不同株距的栽植要求，秧爪排的轨迹控制机构在秧爪人土后的一定位置，即解除控制。此时，秧爪排的运动受到土壤的粘滞，实现由下插到退出的整个定植过程。

3.关键部件的理论计算和分析（理论计算与分析，机构自由度等）

3.1工作原理：

滚动直插的工作原理可以简述为：带有梳式或夹式取秧器的栽插元件（秧爪排）在作等速圆周运动的主动件（转臂）的驱动下和轨迹控制机构(转臂滑道式机为滚子与滑道) 的制约下，按照栽插质量的要求，完成分秧、取秧和在土壤中直插定值。

3.2运动方程：

3.2.1受控状态的运动方程

以起始位置的分插轮中心为坐标原点O，机具前进方向为X轴方向，过O点的铅垂线为Z轴，向上为正，分插轮转臂由OZ向OX方向回转，则秧爪排轴心P点的轨迹为

t

R

P t

R

t

v

P

f

f

z f

f

m

x

ωω

cos sin

=+

=秧爪尖Q的轨迹为

)

cos(cos )sin(sin p f f f z p f f f m x t l t R P t l t R t v Q ϕωωϕωω+-=+++=

可知

由四连杆机构i OPmO

210βαγγβαϕ-++=-+∠+∠=x x i i p Pm O OPO

的夹角

与为角，为拐臂与秧爪杆基线夹式中：OP PQ p x ϕα

因

i i

POO OP OO ∠=

sin sin 1γ

()

i

i i PO Pm m O PO Pm ⋅⋅-+=

2cos 2

22

2

γ

已知：

()；轴的夹角与；的距离；即滑道曲率半径为；，的坐标位置i

i

i i i i i i i i i i Z X OZ OO Z X A OO R m O Z X O arctan

2

2

=+=φ

则

)

cos(2)sin(sin 22

1i f f f

i f t AR R A t A φωφωγ--+-=

022

2

2222)

cos(22)

cos(2cos βαφωφωγ-+--+---++=

x i f f f

m i f f i m f t AR R A R t AR R R R A

因此

2

2

2

2222

2

)

cos(22)

cos(2arccos

)

cos(2)sin(arcsin

βαφωφωφωφωϕ-+--+--+-+++--+-=x i f f f

m i f f i m f i f f f

i f p t AR R A R t AR R R R A t AR R A t A 或：令

)cos(

222i f f f t AR R A W φω--+=

则