顶出式水稻钵苗有序移栽机的改进研究

论文摘要

水稻钵苗有序移栽技术具有明显的增产效果,越来越受到广大农民的关注。但是,该项技术目前在国内并未得到普及推广,一方面是由于钵体苗育秧成本高,但主要原因在于国内没有性能优良、价格适中的钵苗有序移栽机械,国外进口机型价格昂贵,农民负担不起。因此,对钵苗有序移栽机械进行研究具有非常重要的意义。凸轮-杠杆顶出式水稻钵苗有序移栽机,具有不伤根、不伤秧的优点。本文以课题组研制的第一代旋转鼠笼式有序移栽机为研究对象,对其进行试验,分析总结了其存在的问题,并在此基础上进行了改进研究。顶出式分秧机构是该移栽机的关键机构,针对机构作用冲击载荷较大的缺点,本文提出了一种用连杆铰连杠杆和顶杆的新方案。建立新机构的运动学和动力学模型,编程求解,并用ADAMS软件对其运动学和动力学特性进行虚拟仿真分析,验证了理论模型是正确的。理论分析结果表明改进后凸轮受到的载荷为29.84N,小于改进前的37.5N,相对减少了20%。针对原鼠笼式自动输秧装置输秧精度差,存在顶杆碰撞栅条的缺陷。本文对原鼠笼式自动输秧装置进行了整体方案改进:将原来凸轮与秧盘输送转笼同轴转动,改为不同轴传动,扩大顶杆有效行程;设计了导轨式自动输秧装置,将秧盘的输送方式由滚动式转为导轨式,并在此基础上设计了新的差速传动机构、齿盘驱动机构,确定了差速传动比和驱动轮的尺寸,大大减小了整个移栽机构的体积。最后测试了顶出率,较改进前提高了20%以上,并将顶出波动率控制在5%以下。在确定了差速传动比后,重新布置了传动系统,使整机的结构更加紧凑,尺寸更加合理。强化设计了支架系统,使各机构更加稳固,保证机构的工作精确度。改进设计了导秧装置,提高了其导秧性能,并适应于不同秧龄的钵苗。研制出新一代移栽样机,并进行了顶出性能试验。测定了在不同档位下,四种土钵含水率对顶出性能的影响。通过对顶出率和顶出波动率的分析,说明了新一代移栽机顶出率高,顶出性能稳定,验证了改进效果,以及钵盘育秧时应控制的土钵含水率的大小为20%-60%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国外水稻钵苗有序移栽机的发展现状
• 1.3 国内水稻钵苗有序移栽机的研究现状
• 1.4 课题的研究目的和主要内容
• 1.5 课题研究的技术路线
• 1.6 本章小结
• 第二章 顶出式水稻钵苗有序移栽机的改进方案分析
• 2.1 顶出式移栽机的机构创新
• 2.2 更换新型育秧盘和移栽机改进方案的确定
• 2.2.1 育秧盘的选用
• 2.2.2 移栽机改进方案的确立
• 2.3 本章小结
• 第三章 改进顶出式分秧机构的理论研究
• 3.1 顶出式分秧机构的工作原理分析
• 3.2 顶出式分秧机构存在的问题及改进设计
• 3.3 改进前顶出式分秧机构的动力学分析
• 3.3.1 各构件的动力学方程的建立
• 3.3.2 虚拟样机运动仿真
• 3.4 改进后顶出式分秧机构的运动学分析
• 3.4.1 位移方程的建立
• 3.4.2 速度方程的建立
• 3.4.3 加速度方程的建立
• 3.5 改进后顶出式分秧机构的动力学分析
• 3.5.1 机构的受力分析
• 3.5.2 动力学方程的建立
• 3.5.3 动力学分析结果
• 3.6 改进后顶出式分秧机构的运动仿真
• 3.6.1 虚拟样机建模
• 3.6.2 顶出式分秧机构虚拟样机仿真
• 3.6.3 结果分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 自动输秧装置的改进研究
• 4.1 鼠笼式自动输秧装置的台架试验
• 4.1.1 鼠笼式自动输秧装置的台架试验的必要性
• 4.1.2 鼠笼式自动输秧装置台架试验的试验台
• 4.1.3 试验步骤
• 4.1.4 试验数据与结果分析
• 4.2 新型导轨式自动输秧装置的设计
• 4.2.1 导轨式运动方式
• 4.2.2 驱动轮尺寸和转速的确定
• 4.3 压盘装置的改进设计
• 4.4 拨苗辊的设计
• 4.5 新型导轨式自动输秧装置的台架试验
• 4.5.1 试验步骤及过程
• 4.5.2 试验数据的统计和分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 其它关键装置的改进设计及新样机的研制
• 5.1 动力传动系统的分析和设计
• 5.2 导秧装置的改进设计
• 5.3 秧盘回收装置的设计
• 5.4 支架的改进设计
• 5.5 新样机的研制
• 5.5.1 新样机三维建模
• 5.5.2 新样机加工
• 5.5.3 新样机移栽速度的确定
• 5.6 本章小结
• 第六章 新一代样机的顶出性能试验
• 6.1 新样机顶出性能试验的可行性分析
• 6.2 钵盘育秧
• 6.2.1 钵盘育秧技术要求
• 6.2.2 钵苗培育
• 6.3 顶出性能试验的方法和步骤
• 6.4 试验数据统计与分析
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结和展望
• 7.1 课题总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间获得的研究成果