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本文论述了国内外蔬菜移栽机械的现状,并分析了几种常见蔬菜移栽机的工作原理和优缺点。在此基础上,提出了一种新型的作业高效、结构简单和成本较低的适于蔬菜移栽的钵苗移栽机构(简称钵苗移栽机构)。
主要研究内容如下:
(1)基于本团队的现有研究成果,以顶杆顶出式为切入点,在对顶杆顶出式钵苗移栽机构的工作机理、特点进行分析的基础上,应用功能方法树模型产生了多种基于顶杆顶出的钵苗移栽机构方案。通过对其工作原理和结构的分析比较,选出一种最佳的顶杆直线运动方式作为本文进行深入研究的对象;
(2)通过对钵苗移栽机构的工作原理和运动分析,建立其优化模型,基于MATLAB采用遗传算法实现了第一组核心机构的参数优化。钵苗移栽机构的参数优化,使机构能实现较优的运动性能。钵苗移栽机构的动力学分析,为机构的强度分析和各杆件的受力变形提供了理论依据;
(3)由于六组核心机构中各顶杆间相位差的存在,其余五组核心机构需参照第一组核心机构参数,然后分别通过UG反复建模和ADAMS反复试验,最终设计出满足行程要求的六组核心机构;
(4)基于AutoCAD、CAXA和UG等相关CAD技术对钵苗移栽机构进行二维、三维设计。根据农艺和自动送秧等要求,对机械有序钵苗盘的结构形式进行分析研究;对钵苗盘输送装置的传动机构、顶出杆件及扭转弹簧进行分析设计。最后,对钵苗移栽机构整机进行的虚拟装配,为其ADAMS动态仿真分析奠定了模型基础;
(5)结合虚拟样机技术和有限元分析技术,使用UG和ADAMS建立钵苗移栽机构的虚拟样机进行运动学和动力学仿真,得到六组核心机构的凸轮、杠杆和顶杆所承受的接触力,并从所受的接触力中找出最大值,然后使用ANSYS计算凸轮和顶杆的最大应力,找出危险部位,为钵苗移栽机构的结构设计提供参考依据。
本文较好地采用了CAD技术,将MATLAB、VB、AutoCAD、CAXA、UG、ADAMS和ANSYS等软件综合系统地应用于钵苗移栽机构的分析与设计中,缩短了设计周期,为蔬菜钵苗移栽机的整机设计提供了理论指导和参考依据。