基于五杆机构的注射式免耕播种成穴轨迹分析与参数求解-农业工程学报.PDF

第 33 卷 第 8 期 农 业 工 程 学 报 Vol.33 No.8 2017 年 4 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2017 21 基于五杆机构的注射式免耕播种成穴轨迹分析与参数求解 刘宏新，王 盼，改广伟，相斌斌 （东北农业大学工程学院，哈尔滨，150030） 摘 要：针对特殊轨迹要求进行机构分析与参数求解，为注射式免耕播种模式的实施奠定基础。轨迹形成机构基于五杆 机构设计，在建立机构数学模型的基础上，分析双曲柄等速五杆机构的存在条件及空间约束；给定成穴点相对轨迹的可 行域，利用 CATIA （computer aided three-dimensional interactive application ）进行参数化建模、运动仿真及轨迹绘制；运 用轨迹区域定位法，研究成穴器端点的区域轨迹分布特性；运用数值循环比较法，研究参数对轨迹的影响规律，结合约 束条件，求得对应不同株距的结构调整参数与作业参数组合，可形成 251.2～344.7 mm 竖直方向的有效作业轨迹。样机 试验及高速影像分析表明，基于五杆的免耕播种轨迹形成机构能够在秸秆高度还田的情况下带动成穴器完成打穴作业， 能有效穿透秸秆并按要求成穴，刮带现象少。研究也证实了轨迹区域定位与数值循环比较法相结合可有效提高五杆机构 参数组合求解的效率，为实现大长短轴比的类椭圆形轨迹的五杆机构参数的求解提供有效的方法。 关键词：农业装备；农业机械；播种；免耕播种；注射式；五杆机构；轨迹区域定位；数值循环比较 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.003 中图分类号：S223.2+3 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2017)-08-0021-09 刘宏新，王 盼，改广伟，相斌斌. 基于五杆机构的注射式免耕播种成穴轨迹分析与参数求解[J]. 农业工程学报，2017， 33(8)：21－29. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.003 Liu Hongxin, Wang Pan, Gai Guangwei, Xiang Binbin. Analysis and parameter solution of injection type no-till seeding into hole trajectory based on five-bar mechanism[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(8): 21 －29. (in Chinese with English abstract) doi ： 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.08.003 （秸秆）进行打穴播种，无需对秸秆残茬进行任何处理， 0 引 言  对土壤扰动小、作业工序少、功耗低、可靠性高、适应 为增强农业的可持续发展能力，保护性耕作在中国 性好。 得到广泛重视。保护性耕作采用免耕、少耕及残留秸秆 目前采用类似运动轨迹及动作过程的农业机械主要 覆盖地表的方式对农田进行播种，不仅可以降耗，减少 有插秧机、液态施肥机[8]和适用于覆膜的穴播机。插秧机 作业成本，还有利于保水保墒，提高土壤肥力和抗旱能 分插机构为保证秧苗的直立度，避免伤秧、倒秧及搭桥 力[1-3] 。免耕播种作为保护性