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高速插秧机旋转前插式分插机构的研究

李复辉  
【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。


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