高速插秧机旋转前插式分插机构的研究

【摘要】：水稻作为我国主要的粮食作物之一，在粮食生产中占有至关重要的地位。与发达国家相比，我国水稻种植机械化水平较低，严重制约了我国水稻种植的发展。因此，大力发展新型高速插秧机，提高插秧效率，对提高我国水稻种植机械化水平具有重要意义[1]。 分插机构是水稻插秧机的核心部件，其性能优劣直接影响插秧质量和效率。目前市场上存在的传统插秧机多采用曲柄摇杆式分插机构，该机构振动较大，转速不易过高，限制了插秧效率。高速插秧机多采用日本研制的偏心齿轮或椭圆齿轮分插机构，结构复杂，成本较高。因此，针对上述分插机构存在的问题，通过对插秧农艺要求和插秧轨迹的分析，本文将偏心齿轮-非圆齿轮行星轮系作为分插机构的传动部件，设计了一种旋转前插式分插机构。本文主要研究内容及结论如下： （1）通过分析当前国内外分插机构研究现状及存在问题，提出了将偏心齿轮-非圆齿轮行星轮系作为分插机构的传动部件，设计出了旋转前插式分插机构，并对该分插机构总体结构及关键部件进行了优化设计，论述了该分插机构的工作原理及特点。 （2）分析了旋转前插式分插机构秧爪尖点轨迹，并建立了偏心齿轮-非圆齿轮旋转前插式分插机构运动学模型，分析了该分插机构运动学特性，包括偏心齿轮-非圆齿轮角位移分析、角速度分析、传动比分析及关键点的位移、速度、加速度方程等。 （3）采用UG软件建立了偏心齿轮-非圆齿轮旋转前插式分插机构三维模型，并进行了虚拟装配，采用虚拟样机仿真分析软件ADAMS对虚拟样机进行运动学仿真，得到秧爪尖点的运动轨迹和位移、速度曲线，并与理论分析结果相比较，验证了该分插机构设计的合理性。 （4）利用ANSYS有限元分析软件，对该分插机构的行星轮进行模态分析，计算出其固有频率和振型，有效预估行星轮结构的振动特性，为行星轮结构优化设计提供理论依据，分析证明行星轮在工作过程中基本不会发生共振，因此，不会对插秧机构造成影响。