《钵苗移栽机椭圆齿轮行星系植苗机构运动学建模与分析》.pdf

第 28卷 第 5期 农 业 工 程 学 报 、，0lI28 NO．5 6 2012年 3月 TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering Mat．2012 钵苗移栽机椭圆齿轮行星系植苗机构运动学建模与分析 陈建能，黄前泽，王英，张国凤 (浙江理工大学机械与 自动控制学院，杭州 310018) 摘 要：为了分析该文提出的钵苗移栽机椭圆齿轮行星系植苗机构的作业性能，建立了该机构的运动学模型，推导了栽 植嘴的 (角)位移、(角)速度和 (角)加速度方程。在此基础上，采用VisualBasic6．0编写了该机构的运动学仿真与优 化软件，并利用该软件分析几个主要参数对该机构作业性能的影响，这些主要参数包括椭圆齿轮长半轴、椭圆齿轮短长 轴之比、行星架初始安装角和株距，作业性能包括穴 口大小、栽植嘴的轨迹姿态及其直立性和机构作业的稳定性等。由 参数影响分析结果，得到一组较优的机构参数，其对应的栽植嘴轨迹和姿态等作业性能满足蔬菜钵苗移栽农艺要求，且 与往复式的植苗机构相比具有较小的速度和加速度波动。 关键词：机构，运动学，模型，钵苗移栽机，植苗机构，椭圆齿轮行星轮系，参数分析 doi：10．3969~．issn．1002—6819．2012．05．002 中图分类号：$223．9 文献标志码：A 文章编号：1002—6819(2012)一05—000607 陈建能，黄前泽，王 英，等．钵苗移栽机椭圆齿轮行星系植苗机构运动学建模与分析[J]．农业工程学报，2012，28(5)：6--12． ChenJianneng，HuangQianze，WangYing，eta1．Kinematicsmodelingandanalysisoftrnasplantingmechnaismwithplanetary ellipticgearsforpotseedlingtransplanter[J]．TransactionsoftheChineseSocieytofAgriculturalEngineering(Transactionsofthe CSAE)，2012，28(5)：6—12．(inChinesewihtEnglishabstract) 简图。作业时椭圆太阳齿轮 3固定不动，链轮轴 1带动 0 引 言 行星架2匀速转动。通过椭圆太阳齿轮 3、中间椭圆齿轮 全球大约60％蔬菜品种是通过育苗移栽方式种植的”【。 5和行星椭圆齿轮6的啮合，使得行星轮轴 7相对行星架 中国是世界最大的蔬菜生产国，然而秧苗栽植几乎全部 2做反方向非匀速转动，其绝对运动为周期性的非匀速摆 由人工完成，不仅劳动强度大，而且栽植质量差 【。]。蔬 动。由于栽植嘴 (包括内半栽植嘴8、外半栽植嘴9、凹 菜移栽机械化是未来的发展方向 【_6]。 槽 10、销子 11、滚子 12和弹簧 14)固结在行星轮轴 7 植苗机构是钵苗移栽机的核心部件之一。日本井关 上，所以栽植嘴和行星轮轴 7做绝对运动为周期性的非 的2行半 自动蔬菜移栽机采用七杆机构来实现植 ，笔 匀速摆动，形成了栽植嘴的静轨迹和动轨迹 I『。 者也提出了多杆式零速度钵苗移栽机构 【，这2种机构能 内外2半栽植嘴上分别有凹槽 10和销子 11，当内半 够满足植苗农艺要求，但是都属于往复式机构，作业时 栽植嘴 8绕行星轴 7转过一定角度时，外半栽植嘴 9以 惯性力大，机器振动厉害。吊杯式或吊篮式植苗机构属 相反的方向绕行星轮轴 7转过同样大小的角度，实现栽 于旋转式的植苗机构，其优点是惯性力小，且栽植嘴在 植嘴对中开合。内半栽植嘴 8的张开是通过其上的滚子 移栽过程中始终向下，但是