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轮式水稻钵苗行载机关键部件仿生研究

张永智  
【摘要】: 水稻有序抛秧栽培技术是近10年来水稻生产机械化的热点和难点。一方面,钵育技术和抛栽技术对水稻的增产已为广大稻农接受;另一方面,没有真正好用、适用的抛秧机供稻农使用。从而导致稻农宁可人工栽插也不用机器的尴尬局面。主要原因就是目前推广和研制的机型普遍存在秧苗拔净率低、抛栽后直立度差、作业时雍泥涌水,并普遍存在机具笨重,破坏秧田等问题。 为解决上述抛秧机存在的问题,本文在吉林省科技发展计划项目“水稻钵苗移栽机”以及国家科技支撑计划重大专项“仿生智能作业机械研究与开发”等项目资助下开展了水稻钵苗行栽机的仿生设计研究。 本文研究开发了一种由驱动叶轮单独驱动的行走轮式行栽机,设计了独特的摆动钳式取秧机构。 本文针对行栽机取秧机构中的秧夹与推杆间摩擦副在工作中易磨损导致秧夹使用寿命降低并影响取秧效果的问题,运用仿生设计方法,提取沙漠蜥蜴体表耐磨几何特征,设计开发了仿生耐磨秧夹;运用试验优化技术在摩擦磨损试验机上通过模型试验,得到了最优的仿生设计参数。 为提高整机驱动性能,针对行栽机关键驱动部件——水田驱动叶轮,本文运用逆向工程技术提取水牛蹄特有的适于水田行走的外形几何参数,设计开发了仿生叶片;运用试验优化技术在自制的土槽叶轮试验台上通过模型试验,得到了优选的仿生叶片的参数;本文运用三维CAD建模技术和COMSOL大型有限元分析软件对最优参数的仿生叶片与普通平板叶片在介质中影响进行了数值模拟分析,进一步揭示了仿生叶片性能改善的机理。 本研究设计的钵苗行栽机的整机田间性能试验效果较好,并在吉林省部分地区进行了示范推广,该机应用前景广阔。


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