棉花移栽机旋转式取苗机构的运动学分析及虚拟试验.pdf

第 30 卷 第 8 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.8 2014 年 4 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr. 2014 13 ·农业装备工程与机械化· 棉花移栽机旋转式取苗机构的运动学分析及虚拟试验 1,2 1,2 1,2※ 2 赵 雄 ，沈 明 ，陈建能 ，代 丽 （1. 浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州 310018 ； 2. 浙江省种植装备技术重点实验室，杭州 310018 ） 摘 要：为了实现棉花移栽自动取苗，针对棉花基质苗茎秆抗拉力远大于取苗力的特点，该文提出高阶混合变性 椭圆齿轮行星系夹苗式取苗机构，并建立该机构的运动学数学模型，分析夹苗式取苗工作的运动目标，编写机构 优化分析软件，确定一组机构参数：啮合齿轮中心距 58 mm，第 1 级基椭圆的偏心率为 0.2，二阶变形椭圆齿轮 的主变形系数 0.9，第 2 级基椭圆的偏心率为 0.14，一阶变形椭圆齿轮的主变形系数 0.18，初始时刻太阳轮标线 的安装角为 13π/18 、行星架 OA 边与太阳轮标线的夹角为 π/2 、中间轴A 上安装的第 2 中间轮与第 1 中间轮标线 的夹角为7π/18 、行星架AB 边相对与第 2 中间轮标线夹角为35π/36 、取苗爪BE 边相对于第 1 行星轮标线夹角 π/6 、 取苗爪 BE 边与 BT 边夹角 7π/18 、取苗爪BT 边长度 150 mm，工作轨迹的取苗段与苗箱夹角 91°、取苗过程行星 架转角 36°、取苗过程苗与钵盘不干涉、取苗过程取苗爪摆角 5°、入苗段与取苗段轨迹夹角为 85°、投苗角 76°、 两取苗爪之间最小距离 49 mm 。机构的虚拟试验表明，该型取苗机构的工作轨迹和理论计算吻合，满足夹苗式取 苗工作要求，取苗爪在取苗段速度较大利于快速取苗，周期速度曲线平滑，该研究结果为棉花基质育苗移栽自动 取苗提供了参考。 关键词：农业机械；移栽；棉花；取苗机构；高阶椭圆；变性椭圆；基质育苗 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.08.002 中图分类号：S223.92；TH112 文献标识码：A 文章编号：1002-6819 2014 -08-0013-08 赵 雄，沈 明，陈建能，等. 棉花移栽机旋转式取苗机构的运动学分析及虚拟试验[J].农业工程学报，2014， 30 8 ：13－20. Zhao Xiong, Shen Ming, Chen Jianneng, et al. Kinematic analysis and virtual experiment of rotary pick-up mechanism on cotton transplanter[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE , 2014, 30 8 : 13 －20. in Chinese with English abstract 对高效棉苗移栽机的需求迫切，研究自动取苗机构 0 引 言 取代投苗手是当前农业领域热点问题。 中国是世界主要产棉国之一，棉花种植面积 机械式取苗主要有取苗爪夹钵或夹苗 2 种方 广。中国棉花种植技术主要经历了 3 个阶段，一是 式。日本和韩国的全自动移栽机的取苗机构采用带 种子直播，二是棉花营养钵育苗移栽，三是棉花基 滑道或滑块的