高速水稻插秧机参数匹配研究

【摘要】：水稻作为人类赖以生存的重要粮食作物之一，其巨大的需求量，致使其种植面积非常广泛，如我国从南到北基本都有水稻种植的分布。然而随着我国人口的增长，提高我国水稻种植效率及生产能力十分必要，因此水稻种植机械化无疑将是大势所趋。水稻插秧机是机械化实现水稻种植的机构，以此来提高水稻种植效率。但近年来，许多农村地区成立了水稻种植专业合作社，需要插秧的水田面积往往几千甚至几万亩，考虑到这种大面积的水稻种植需求，研发出高速水稻插秧机，实现高效可靠的插秧工作。在机械系统中，为使得高速水稻插秧机有良好的工作特性，则该系统的每个子系统的结构参数均需优化匹配，使系统的协调性更好，工作效率更高。因此对高速水稻插秧机的参数匹配研究具有重要的理论和现实意义。 本文以提高高速水稻插秧机插秧效率，插秧准确性以及插秧稳定性等为目的，对插秧机进行参数匹配研究，并对高速水稻插秧机终端执行机构的动力学进行仿真研究，本文主要研究内容具体如下： 介绍了高速水稻插秧机关键工作部件的工作原理，并引入了系统性能参数匹配研究理论，通过研究国内外水稻插秧机及参数匹配发展现状，找出我国与国外的差距来寻找突破点，将参数匹配理论应用于高速水稻插秧机上，实现高效、可靠、精确的插秧工作。 通过确定高速水稻插秧机动力机构、行走部分、工作机构等参数匹配关系，进而分别建立动力参数匹配数学模型，移箱机构数学模型以及分插机构的数学模型，为仿真分析提供理论依据。 分析行走部分和分插机构以及株距调节机构之间的速度变化关系，使用MATLAB软件对分插机构的动轨迹和静轨迹进行绘制与优化，并分析分插机构运动速度及加速度变化趋势，为动力学仿真分析提供理论依据。对比分析参数匹配前和参数匹配后的动轨迹的变化情况，验证不同株距时参数的变化规律，确定不同株距时的最优插秧入土角和出土角。 以前文中建立的参数匹配及重要工作部件的数学模型为依据，进一步建立高速水稻插秧机终端执行机构的三维虚拟样机模型，然后应用动力学仿真软件对其进行多体系统动力学仿真并绘制插植轨迹。通过动力学仿真软件对虚拟样机进行动态仿真，并对分插机构秧夹末端的速度和加速度进行分析，最终确定系统动力学特性良好。