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夾緊式番茄移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計與試驗(yàn).pdf

  • 資源ID:9730       資源大小:1.86MB        全文頁數(shù):5頁
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夾緊式番茄移栽機(jī)取苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計與試驗(yàn).pdf

夾 緊 式 番 茄 移 栽 機(jī) 取 苗 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計 與 試 驗(yàn) 張 開 興 1 2 吳 昊 1 王 文 中 1 宋 超 1 劉 賢 喜 1 1 山 東 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 機(jī) 械 與 電 子 工 程 學(xué) 院 山 東 泰 安 2 7 1 0 1 8 2 山 東 省 農(nóng) 業(yè) 裝 備 智 能 化 工 程 實(shí) 驗(yàn) 室 山 東 泰 安 2 7 1 0 1 8 摘 要 針 對 目 前 番 茄 移 栽 機(jī) 取 苗 機(jī) 構(gòu) 存 在 自 動 化 水 平 低 傷 苗 漏 苗 的 問 題 設(shè) 計 了 一 種 彈 性 指 針 夾 緊 式 取 苗 機(jī) 構(gòu) 通 過 分 析 苗 基 質(zhì) 在 取 苗 過 程 中 的 受 力 狀 況 對 彈 性 取 苗 針 夾 持 角 度 相 對 距 離 等 相 關(guān) 幾 何 參 數(shù) 進(jìn) 行 計 算 完 成 取 苗 機(jī) 構(gòu) 本 體 設(shè) 計 基 于 A D A M S 運(yùn) 動 仿 真 驗(yàn) 證 了 該 取 苗 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 和 參 數(shù) 選 擇 的 合 理 性 根 據(jù) 仿 真 結(jié) 果 對 無 桿 氣 缸 的 行 程 與 速 度 進(jìn) 行 了 優(yōu) 化 并 依 據(jù) 設(shè) 計 方 案 試 制 樣 機(jī) 并 進(jìn) 行 取 苗 試 驗(yàn) 結(jié) 果 表 明 取 苗 投 苗 時 間 控 制 在 1 3 s 彈 性 取 苗 針 與 豎 直 方 向 夾 角 選 取 8 時 傷 苗 率 漏 苗 率 和 苗 基 質(zhì) 破 壞 均 都 得 到 了 有 效 的 控 制 綜 合 取 苗 成 功 率 達(dá) 到 9 7 5 關(guān) 鍵 詞 移 栽 機(jī) 番 茄 取 苗 機(jī) 構(gòu) 夾 緊 式 取 苗 爪 A D A M S 仿 真 中 圖 分 類 號 S 2 2 3 9 4 文 獻(xiàn) 標(biāo) 識 碼 A 文 章 編 號 1 0 0 3 1 8 8 X 2 0 2 0 1 2 0 0 6 4 0 5 0 引 言 我 國 是 世 界 第 一 大 番 茄 生 產(chǎn) 國 番 茄 已 發(fā) 展 成 為 我 國 最 重 要 的 蔬 菜 品 種 之 一 1 在 番 茄 等 農(nóng) 業(yè) 作 物 生 產(chǎn) 過 程 中 育 苗 移 栽 是 不 可 缺 少 的 工 序 可 起 到 對 氣 候 的 補(bǔ) 償 作 用 縮 短 農(nóng) 作 物 的 生 長 期 增 加 農(nóng) 作 物 產(chǎn) 量 提 高 抗 蟲 抗 旱 抗 鹽 堿 能 力 2 同 時 也 便 于 實(shí) 現(xiàn) 移 栽 的 機(jī) 械 化 與 自 動 化 3 取 苗 是 番 茄 移 栽 過 程 中 關(guān) 鍵 的 一 步 取 苗 環(huán) 節(jié) 的 工 作 質(zhì) 量 體 現(xiàn) 在 抓 取 幼 苗 的 準(zhǔn) 確 性 和 對 幼 苗 的 損 傷 程 度 上 將 直 接 影 響 移 栽 成 功 率 和 番 茄 幼 苗 的 成 活 率 目 前 我 國 對 番 茄 的 移 栽 機(jī) 械 以 半 自 動 為 主 相 比 人 工 移 栽 半 自 動 移 栽 機(jī) 效 率 得 到 有 效 提 升 但 受 限 于 人 工 取 苗 喂 苗 速 度 半 自 動 移 栽 機(jī) 的 移 栽 效 率 受 到 限 制 且 存 在 傷 苗 漏 苗 及 人 工 成 本 高 昂 等 問 題 4 陳 大 軍 等 就 我 國 移 栽 機(jī) 發(fā) 展 現(xiàn) 狀 進(jìn) 行 了 分 析 結(jié) 論 為 我 國 對 于 全 自 動 番 茄 移 栽 機(jī) 的 研 究 起 步 較 晚 目 前 全 自 動 移 栽 機(jī) 多 以 高 校 及 科 研 機(jī) 構(gòu) 研 發(fā) 為 主 且 處 于 關(guān) 鍵 機(jī) 構(gòu) 研 發(fā) 及 測 試 階 段 5 隨 著 我 國 番 茄 面 積 的 進(jìn) 一 步 擴(kuò) 大 對 機(jī) 械 化 的 要 求 變 得 更 加 迫 切 6 童 俊 華 等 研 制 出 三 臂 回 轉(zhuǎn) 式 蔬 菜 缽 苗 取 苗 機(jī) 構(gòu) 在 兩 臂 回 轉(zhuǎn) 式 的 基 礎(chǔ) 增 加 取 苗 臂 數(shù) 量 使 得 取 苗 效 率 得 到 大 幅 度 的 提 高 7 嚴(yán) 宵 月 等 通 過 對 取 苗 爪 收 稿 日 期 2 0 1 9 0 5 3 1 基 金 項 目 國 家 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計 劃 項 目 2 0 1 7 Y F D 0 7 0 0 1 0 2 作 者 簡 介 張 開 興 1 9 8 4 男 山 東 泰 安 人 副 教 授 碩 士 生 導(dǎo) 師 E m a i l k a i x i n g z h a n g 1 3 9 c o m 通 訊 作 者 劉 賢 喜 1 9 6 3 男 山 東 泰 安 人 教 授 博 士 生 導(dǎo) 師 E m a i l w j b l i u s d a u e d u c n 驅(qū) 動 凸 輪 的 輪 廓 及 作 業(yè) 時 序 進(jìn) 行 設(shè) 計 實(shí) 現(xiàn) 了 對 基 質(zhì) 苗 的 整 排 夾 取 和 間 隔 投 放 8 韓 長 杰 等 研 究 并 提 出 了 依 靠 氣 缸 控 制 柔 性 取 苗 爪 取 苗 與 投 苗 時 的 姿 態(tài) 變 換 進(jìn) 行 取 苗 的 方 法 9 以 上 設(shè) 計 方 法 為 本 文 的 研 究 提 供 了 一 定 的 借 鑒 但 存 在 取 苗 效 率 低 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 導(dǎo) 致 可 靠 性 差 傷 苗 漏 苗 情 況 嚴(yán) 重 等 問 題 為 此 筆 者 設(shè) 計 了 一 種 結(jié) 構(gòu) 可 靠 效 率 高 效 果 好 的 取 苗 機(jī) 構(gòu) 1 夾 緊 式 取 苗 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計 1 1 結(jié) 構(gòu) 組 成 與 工 作 原 理 彈 性 指 針 夾 緊 式 取 苗 機(jī) 構(gòu) 如 圖 1 所 示 1 取 苗 爪 控 制 氣 缸 2 取 苗 爪 安 裝 塊 3 支 撐 擴(kuò) 位 板 4 取 苗 爪 5 無 桿 氣 缸 圖 1 取 苗 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 F i g 1 D i a g r a m o f s e e d i n g p i c k u p m e c h a n i s m 4 6 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 本 夾 緊 式 取 苗 機(jī) 構(gòu) 主 要 由 取 苗 爪 控 制 氣 缸 取 苗 爪 安 裝 塊 支 撐 擴(kuò) 位 板 取 苗 爪 及 無 桿 氣 缸 等 組 成 其 中 取 苗 爪 由 4 根 彈 性 取 苗 針 組 成 該 彈 性 指 針 夾 緊 式 取 苗 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 簡 單 可 靠 采 用 彈 性 取 苗 針 的 設(shè) 計 使 取 苗 爪 有 合 適 的 夾 持 力 度 且 對 不 同 緊 密 度 的 苗 基 質(zhì) 有 較 好 的 適 應(yīng) 性 減 小 了 對 苗 基 質(zhì) 的 破 壞 程 度 工 作 時 取 苗 爪 在 控 制 氣 缸 和 無 桿 氣 缸 的 協(xié) 同 控 制 下 完 成 取 苗 動 作 取 苗 機(jī) 構(gòu) 的 工 作 狀 態(tài) 如 圖 2 所 示 圖 2 取 苗 機(jī) 構(gòu) 工 作 過 程 示 意 圖 F i g 2 P r o c e s s o f s e e d i n g p i c k u p m e c h a n i s m 無 桿 氣 缸 底 座 固 定 滑 塊 連 接 支 撐 擴(kuò) 位 板 支 撐 擴(kuò) 位 板 固 定 控 制 氣 缸 的 柱 塞 無 桿 氣 缸 控 制 取 苗 爪 的 上 下 移 動 控 制 氣 缸 配 合 支 撐 擴(kuò) 位 板 控 制 取 苗 爪 夾 持 角 度 首 先 兩 氣 缸 都 位 于 行 程 的 上 止 點(diǎn) 為 取 苗 準(zhǔn) 備 狀 態(tài) 隨 后 無 桿 氣 缸 滑 塊 下 移 直 下 止 點(diǎn) 控 制 氣 缸 下 移 至 下 止 點(diǎn) 取 苗 爪 插 入 苗 基 質(zhì) 同 時 夾 持 角 減 小 對 苗 基 質(zhì) 施 加 抓 緊 力 然 后 無 杠 氣 缸 上 升 帶 動 取 苗 爪 將 苗 基 質(zhì) 提 起 在 運(yùn) 苗 機(jī) 構(gòu) 的 作 用 下 完 成 傳 送 最 后 無 杠 氣 缸 再 次 下 落 使 苗 基 質(zhì) 靠 近 投 放 位 置 控 制 氣 缸 下 落 使 取 苗 爪 夾 持 角 增 大 釋 放 苗 基 質(zhì) 完 成 取 苗 工 作 1 2 取 苗 爪 的 設(shè) 計 取 苗 爪 是 全 自 動 移 栽 機(jī) 的 核 心 部 件 其 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) 直 接 影 響 到 對 基 質(zhì) 產(chǎn) 生 的 形 變 損 傷 程 度 進(jìn) 而 影 響 移 栽 機(jī) 的 移 栽 質(zhì) 量 1 0 1 個 取 苗 爪 包 含 4 根 取 苗 針 在 研 究 了 多 種 金 屬 材 料 的 屬 性 后 最 終 選 用 強(qiáng) 度 較 高 具 有 一 定 的 柔 韌 性 和 可 塑 性 的 6 5 M n 高 彈 性 錳 鋼 制 作 取 苗 針 其 許 用 應(yīng) 力 如 表 1 所 示 取 苗 爪 的 各 幾 何 參 數(shù) 的 設(shè) 定 主 要 考 慮 取 苗 爪 運(yùn) 動 軌 跡 對 苗 基 質(zhì) 的 作 用 影 響 使 設(shè) 計 的 取 苗 爪 在 盡 量 減 小 對 苗 基 質(zhì) 傷 害 的 前 提 下 成 功 抓 取 基 質(zhì) 苗 1 1 取 相 隔 1 8 0 的 兩 取 苗 針 作 為 研 究 對 象 取 苗 爪 形 變 模 型 與 基 質(zhì) 受 力 分 析 分 別 如 圖 3 a 和 圖 3 b 所 示 表 1 6 5 M n 高 彈 性 錳 鋼 許 用 應(yīng) 力 T a b l e 1 6 5 M n P e r m i s s i b l e S t r e s s o f S p r i n g P l a t e N e e d l e 類 型 許 用 切 應(yīng) 力 M P a 許 用 彎 曲 應(yīng) 力 M P a 剪 切 彈 性 模 量 G M P a 按 壓 彈 性 模 量 E M P a 適 用 溫 度 6 5 M n 7 0 0 8 7 5 8 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 4 0 1 2 0 圖 3 取 苗 爪 和 基 質(zhì) 的 受 力 分 析 F i g 3 G e o m e t r i c m o d e l o f s e e d l i n g h a r v e s t e r a n d m a t r i x f o r c e 取 苗 針 位 移 參 數(shù) 方 程 為 b L s i n L s i n 1 a L c o s L c o s 2 L 2 L 1 2 L s i n 3 式 中 L 取 苗 針 折 彎 處 至 頂 點(diǎn) 的 距 離 m m 抓 取 苗 時 取 苗 針 與 垂 直 方 向 的 夾 角 r a d 自 由 狀 態(tài) 下 與 抓 取 狀 態(tài) 下 取 苗 針 間 夾 角 r a d a 取 苗 針 自 由 狀 態(tài) 下 與 取 苗 狀 態(tài) 下 垂 直 方 向 的 距 離 m m b 取 苗 針 自 由 狀 態(tài) 下 與 取 苗 狀 態(tài) 下 水 平 方 向 的 距 離 m m L 1 取 苗 機(jī) 構(gòu) 支 撐 擴(kuò) 位 板 的 寬 度 m m L 2 取 苗 針 取 苗 狀 態(tài) 頂 點(diǎn) 的 距 離 m m 取 苗 針 形 變 與 受 力 滿 足 胡 克 定 律 則 F k L s i n L s i n 2 L c o s L c o s 2 4 式 中 苗 盤 壁 的 傾 斜 角 度 r a d 向 上 取 苗 的 瞬 間 取 苗 針 與 基 質(zhì) 間 的 作 用 力 平 衡 方 程 為 F 2 c o s F 3 c o s f s i n F 1 F 3 s i n F 2 s i n f c o s 5 式 中 F 1 苗 基 質(zhì) 受 與 穴 盤 存 在 粘 著 力 N F 2 取 苗 針 法 向 載 荷 N F 3 穴 盤 孔 的 反 作 用 力 N f 取 苗 針 與 苗 基 質(zhì) 間 的 摩 擦 力 N 5 6 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 由 式 5 可 知 苗 基 質(zhì) 的 受 力 影 響 因 素 主 要 有 穴 盤 穴 孔 傾 斜 角 取 苗 針 與 基 質(zhì) 的 初 始 角 度 基 質(zhì) 與 取 苗 手 間 的 摩 擦 因 數(shù) 等 根 據(jù) 所 提 幾 何 參 數(shù) 進(jìn) 行 物 理 特 性 計 算 分 析 提 出 1 組 較 優(yōu) 的 取 苗 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 參 數(shù) L 1 67 m m L 1 4 2 m m 7 9 通 過 最 后 的 取 苗 試 驗(yàn) 角 度 選 為 8 取 苗 針 安 裝 塊 至 取 苗 針 折 彎 處 的 距 離 為 20 m m 支 撐 擴(kuò) 位 塊 相 對 兩 取 苗 針 卡 槽 間 距 為 4 2 m m 支 撐 擴(kuò) 位 塊 如 圖 4 所 示 圖 4 支 撐 擴(kuò) 位 塊 示 意 圖 F i g 4 D i a g r a m o f s u p p o r t i n g b l o c k 1 3 控 制 氣 缸 伸 長 量 的 計 算 分 析 取 苗 機(jī) 構(gòu) 的 取 苗 爪 插 入 苗 基 質(zhì) 可 分 為 兩 個 階 段 為 取 苗 爪 下 移 至 苗 基 質(zhì) 表 面 此 時 氣 缸 的 伸 長 量 為 L 3 取 苗 爪 插 入 苗 基 質(zhì) 中 此 時 氣 缸 的 運(yùn) 動 伸 長 量 為 L 4 氣 缸 的 總 伸 長 量 為 L t 其 運(yùn) 動 軌 跡 如 圖 5 所 示 1 2 圖 5 取 苗 爪 運(yùn) 動 軌 跡 圖 F i g 5 T r a j e c t o r y d i a g r a m o f s e e d l i n g n e e d l e m o v e m e n t 分 析 圖 5 中 3 種 狀 態(tài) 可 得 到 取 苗 爪 初 始 狀 態(tài) 到 插 入 苗 基 質(zhì) 時 的 氣 缸 行 程 數(shù) 學(xué) 模 型 為 L t L 3 L 4 L 4 h 0 h 1 h 0 S c o s d 2 h 0 t a n d 3 6 式 中 S 折 彎 處 至 頂 點(diǎn) 總 長 度 m m h 0 折 彎 處 至 插 入 基 質(zhì) 頂 點(diǎn) 的 垂 直 距 離 m m h 1 折 彎 處 至 苗 基 質(zhì) 表 面 的 垂 直 距 離 m m d 0 苗 基 質(zhì) 頂 面 長 m m d 1 苗 基 質(zhì) 底 面 長 m m d 2 折 彎 處 至 基 質(zhì) 中 心 的 距 離 m m d 3 插 入 基 質(zhì) 頂 點(diǎn) 處 與 基 質(zhì) 中 心 的 距 離 m m 取 苗 爪 加 持 角 r a d 取 苗 爪 插 入 穴 孔 后 為 保 證 不 傷 根 系 d 3 的 數(shù) 值 應(yīng) 盡 可 能 大 取 苗 爪 的 最 大 夾 持 角 選 擇 范 圍 為 a r c t a n d 0 d 1 2 h a r c t a n d 2 h 0 d 3 0 7 綜 合 以 上 方 程 分 析 確 定 穴 苗 盤 高 為 45 m m 設(shè) 計 為 插 入 基 質(zhì) 距 離 為 3 5 m m 插 入 苗 基 質(zhì) 前 苗 針 距 穴 盤 表 面 距 離 選 擇 20 m m 此 外 考 慮 到 施 加 彈 性 力 行 程 取 為 5 m m 本 設(shè) 計 選 用 筆 形 氣 缸 行 程 為 50 m m 選 擇 的 行 程 滿 足 設(shè) 計 要 求 2 基 于 A D A M S 的 取 苗 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 學(xué) 仿 真 分 析 在 取 苗 過 程 中 取 苗 爪 的 移 動 速 度 將 直 接 影 響 取 苗 的 效 率 和 質(zhì) 量 本 文 基 于 A D A M S 對 取 苗 機(jī) 構(gòu) 關(guān) 鍵 部 件 進(jìn) 行 了 運(yùn) 動 學(xué) 仿 真 分 析 通 過 動 力 學(xué) 仿 真 結(jié) 果 驗(yàn) 證 設(shè) 計 的 合 理 性 2 1 運(yùn) 動 學(xué) 仿 真 條 件 將 取 苗 機(jī) 構(gòu) 的 三 維 模 型 導(dǎo) 入 到 A D A M S 中 在 取 苗 機(jī) 構(gòu) 的 模 型 中 大 部 分 構(gòu) 件 材 料 為 鋼 可 延 續(xù) 默 認(rèn) 設(shè) 置 然 后 將 氣 缸 的 材 料 定 義 為 鋁 材 取 苗 針 設(shè) 置 為 6 5 M n 鋼 在 A D A M S 中 添 加 各 結(jié) 構(gòu) 間 的 約 束 關(guān) 系 取 苗 機(jī) 構(gòu) 各 部 件 之 間 的 約 束 關(guān) 系 如 表 2 所 示 表 2 各 構(gòu) 件 間 的 約 束 關(guān) 系 T a b l e 2 C o n s t r a i n t s a m o n g c o m p o n e n t s 移 動 副 固 定 副 氣 缸 缸 筒 與 苗 針 安 裝 固 定 快 氣 缸 活 塞 桿 與 氣 缸 缸 筒 取 苗 爪 與 苗 針 安 裝 固 定 塊 無 桿 氣 缸 滑 塊 與 缸 體 支 撐 擴(kuò) 位 板 與 無 桿 氣 缸 滑 塊 氣 缸 活 塞 桿 與 支 撐 擴(kuò) 位 板 2 2 運(yùn) 動 學(xué) 仿 真 結(jié) 果 分 析 為 了 研 究 取 苗 爪 及 無 桿 氣 缸 運(yùn) 動 過 程 選 取 取 苗 爪 及 支 撐 擴(kuò) 位 板 為 研 究 對 象 并 導(dǎo) 出 其 速 度 位 置 曲 線 圖 6 為 取 苗 爪 速 度 位 置 變 化 曲 線 圖 7 為 支 撐 擴(kuò) 位 塊 的 速 度 位 置 變 化 曲 線 6 6 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 圖 6 取 苗 爪 速 度 與 位 置 變 化 曲 線 F i g 6 V a r i a t i o n c u r v e s o f s p e e d a n d p o s i t i o n a o f s e e d l i n g a c u p u n c t u r e n e e d l e 圖 7 支 撐 擴(kuò) 位 塊 速 度 與 位 置 變 化 曲 線 F i g 7 C h a n g e c u r v e s o f s p e e d a n d p o s i t i o n o f i n s t a l l a t i o n e x p a n s i o n p l a t e 圖 6 中 取 苗 爪 的 運(yùn) 動 可 分 為 5 個 階 段 無 桿 氣 缸 下 移 階 段 0 0 3 s 時 無 桿 氣 缸 帶 動 取 苗 機(jī) 構(gòu) 整 體 下 移 下 移 距 離 為 1 0 0 m m 此 時 取 苗 爪 的 速 度 時 先 增 加 后 減 小 至 0 無 桿 氣 缸 從 上 止 點(diǎn) 運(yùn) 動 到 下 止 點(diǎn) 的 時 間 為 0 3 s 氣 缸 下 移 階 段 0 3 s 后 取 苗 爪 氣 缸 開 始 插 入 苗 基 質(zhì) 氣 缸 從 上 止 點(diǎn) 至 下 止 點(diǎn) 運(yùn) 動 時 間 為 0 1 5 s 此 時 取 苗 爪 末 端 的 行 程 為 1 5 0 m m 取 苗 爪 插 入 苗 基 質(zhì) 無 桿 氣 缸 帶 動 整 體 上 移 階 段 無 桿 氣 缸 帶 動 取 苗 機(jī) 構(gòu) 及 抓 取 的 番 茄 苗 整 體 上 移 至 其 上 止 點(diǎn) 此 時 需 要 0 3 s 行 程 1 0 0 m m 0 7 5 0 8 5 s 為 預(yù) 留 伺 服 電 機(jī) 帶 動 取 苗 機(jī) 構(gòu) 水 平 方 向 移 動 0 8 5 1 15 s 時 無 桿 氣 缸 下 移 帶 動 取 苗 機(jī) 構(gòu) 整 體 下 移 重 復(fù) 第 1 階 段 過 程 1 1 5 1 3 s 時 無 桿 氣 缸 上 移 至 上 止 點(diǎn) 完 成 對 基 質(zhì) 苗 的 投 放 圖 7 中 無 桿 氣 缸 的 運(yùn) 動 過 程 大 致 分 為 4 個 階 段 無 桿 氣 缸 整 體 下 移 階 段 為 取 苗 爪 完 成 抓 取 基 質(zhì) 苗 階 段 整 體 上 升 階 段 此 時 將 抓 取 的 番 茄 苗 向 上 移 動 1 0 0 m m 從 而 給 直 線 模 組 運(yùn) 動 基 質(zhì) 苗 預(yù) 留 一 定 空 間 整 體 下 降 階 段 主 要 使 取 苗 機(jī) 構(gòu) 最 大 限 度 接 近 送 苗 裝 置 完 成 投 苗 后 無 桿 氣 缸 上 升 重 復(fù) 各 階 段 的 運(yùn) 動 由 仿 真 結(jié) 果 可 以 看 出 去 除 直 線 模 組 橫 向 移 動 時 間 抓 取 及 投 放 番 茄 苗 耗 時 1 3 s 時 間 與 運(yùn) 動 過 程 滿 足 移 栽 機(jī) 設(shè) 計 要 求 3 試 驗(yàn) 為 了 驗(yàn) 證 該 取 苗 機(jī) 構(gòu) 理 論 設(shè) 計 的 有 效 性 根 據(jù) 設(shè) 計 的 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 模 型 試 制 了 移 栽 機(jī) 取 苗 機(jī) 構(gòu) 樣 機(jī) 并 進(jìn) 行 了 取 苗 試 驗(yàn) 3 1 評 價 標(biāo) 準(zhǔn) 數(shù) 據(jù) 采 集 按 照 G B T 5 2 6 2 2 0 0 8 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 試 驗(yàn) 條 件 測 定 方 法 的 一 般 規(guī) 定 試 驗(yàn) 評 價 指 標(biāo) 在 付 強(qiáng) 等 人 試 驗(yàn) 基 礎(chǔ) 上 選 擇 了 取 苗 成 功 率 作 為 取 苗 機(jī) 構(gòu) 性 能 的 評 價 指 標(biāo) 1 3 1 4 取 苗 成 功 率 受 傷 苗 率 苗 基 質(zhì) 損 壞 率 及 漏 苗 率 等 3 方 面 因 素 影 響 計 算 公 式 為 q 1 1 1 2 1 3 9 式 中 q 取 苗 成 功 率 1 苗 基 質(zhì) 損 壞 率 2 傷 苗 率 3 漏 苗 率 3 2 試 驗(yàn) 條 件 由 于 移 栽 機(jī) 取 苗 機(jī) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 較 小 故 在 山 東 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 農(nóng) 機(jī) 試 驗(yàn) 站 室 內(nèi) 進(jìn) 行 取 苗 試 驗(yàn) 室 內(nèi) 溫 度 2 0 空 氣 濕 度 為 6 0 取 苗 試 驗(yàn) 對 象 選 用 適 合 取 苗 機(jī) 構(gòu) 移 栽 的 苗 齡 4 0 天 的 番 茄 苗 番 茄 苗 基 質(zhì) 含 水 率 在 1 5 2 5 之 間 試 驗(yàn) 采 用 6 1 2 穴 盤 其 規(guī) 格 為 長 5 4 0 m m 寬 2 8 0 m m 高 4 5 m m 橫 向 穴 孔 數(shù) 為 1 2 縱 向 穴 孔 數(shù) 位 6 穴 孔 垂 角 1 2 穴 孔 口 大 小 3 8 m m 3 8 m m 穴 孔 底 大 小 1 9 m m 1 9 m m 橫 向 相 鄰 穴 孔 中 心 距 4 2 m m 縱 向 相 鄰 穴 孔 中 心 距 4 1 m m 所 選 苗 盤 如 圖 8 所 示 圖 8 選 用 穴 盤 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 F i g 8 S e l e c t i o n o f p o i n t d i s k s t r u c t u r a l d i a g r a m 取 苗 機(jī) 構(gòu) 固 定 在 專 門 設(shè) 計 的 實(shí) 驗(yàn) 臺 上 采 用 氣 泵 為 機(jī) 構(gòu) 提 供 動 力 通 過 手 動 調(diào) 節(jié) 單 向 節(jié) 流 閥 調(diào) 節(jié) 其 運(yùn) 行 速 度 選 取 了 7 7 5 8 8 5 9 等 5 組 不 同 角 度 的 取 苗 爪 分 別 進(jìn) 行 試 驗(yàn) 3 3 試 驗(yàn) 結(jié) 果 分 別 對 取 苗 針 角 度 為 7 7 5 8 8 5 和 9 的 取 苗 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 4 0 株 取 苗 試 驗(yàn) 統(tǒng) 計 試 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 計 算 出 取 苗 成 功 率 結(jié) 果 如 表 3 所 示 試 驗(yàn) 結(jié) 果 表 明 當(dāng) 取 苗 針 與 垂 直 方 向 夾 角 為 8 時 取 苗 成 功 率 最 高 為 9 7 5 此 時 取 苗 機(jī) 構(gòu) 取 苗 成 功 率 顯 著 高 于 其 他 角 度 且 該 取 苗 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計 在 傷 苗 率 漏 苗 率 基 質(zhì) 損 壞 率 方 面 都 控 制 在 了 5 包 含 以 內(nèi) 滿 足 設(shè) 計 要 求 7 6 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期 表 3 機(jī) 械 手 取 苗 試 驗(yàn) 結(jié) 果 T a b l e 3 S e e d l i n g p i c k i n g t e s t r e s u l t s o f m a n i p u l a t o r 取 苗 針 角 度 取 苗 數(shù) 基 質(zhì) 損 壞 數(shù) 量 基 質(zhì) 損 壞 率 傷 苗 數(shù) 量 傷 苗 率 漏 苗 數(shù) 量 漏 苗 率 取 苗 成 功 率 7 0 4 0 0 0 2 5 0 1 2 5 9 2 6 2 7 5 4 0 0 0 1 2 5 1 2 5 9 5 0 6 8 0 4 0 0 2 5 1 2 5 0 0 9 7 5 8 5 4 0 1 2 5 1 2 5 1 0 9 5 0 6 9 0 4 0 2 5 0 1 2 5 2 2 5 9 0 3 1 4 結(jié) 論 通 過 對 我 國 移 栽 機(jī) 現(xiàn) 狀 的 研 究 與 對 現(xiàn) 有 取 苗 機(jī) 構(gòu) 類 型 的 分 析 設(shè) 計 了 一 種 彈 性 指 針 夾 緊 式 的 取 苗 機(jī) 構(gòu) 闡 述 了 其 結(jié) 構(gòu) 組 成 及 工 作 原 理 使 用 S o l i d W o r ks 建 模 軟 件 對 該 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 建 模 并 借 助 A D A M S 對 機(jī) 構(gòu) 的 工 作 效 果 進(jìn) 行 了 仿 真 分 析 根 據(jù) 仿 真 結(jié) 果 完 成 樣 機(jī) 試 制 并 進(jìn) 行 取 苗 試 驗(yàn) 結(jié) 果 表 明 取 放 苗 過 程 控 制 在 1 3 s 取 苗 爪 角 度 為 8 時 取 苗 效 果 顯 著 提 高 設(shè) 計 方 案 滿 足 設(shè) 計 要 求 參 考 文 獻(xiàn) 1 劉 超 新 疆 番 茄 加 工 產(chǎn) 業(yè) 的 現(xiàn) 狀 及 發(fā) 展 前 景 分 析 J 現(xiàn) 代 食 品 2 0 1 8 1 3 4 5 9 2 薛 黨 勤 侯 書 林 張 佳 喜 我 國 旱 地 移 栽 機(jī) 械 的 研 究 進(jìn) 展 與 發(fā) 展 趨 勢 J 中 國 農(nóng) 機(jī) 化 學(xué) 報 2 0 1 3 3 4 5 8 1 1 3 劉 存 祥 李 曉 虎 岳 修 滿 等 我 國 旱 地 移 栽 機(jī) 的 現(xiàn) 狀 與 發(fā) 展 趨 勢 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 2 3 4 1 1 2 4 9 2 5 2 4 董 哲 蔬 菜 穴 盤 苗 自 動 取 苗 裝 置 的 設(shè) 計 與 研 究 D 沈 陽 沈 陽 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 2 0 1 5 5 陳 大 軍 侯 加 林 施 國 英 等 國 內(nèi) 旱 地 移 栽 機(jī) 技 術(shù) 現(xiàn) 狀 分 析 J 中 國 農(nóng) 機(jī) 化 學(xué) 報 2 0 1 8 3 9 7 9 8 1 0 2 6 向 偉 吳 明 亮 徐 玉 娟 幼 苗 移 栽 機(jī) 械 研 究 現(xiàn) 狀 與 發(fā) 展 趨 勢 J 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 2 0 1 5 3 7 8 6 9 1 7 童 俊 華 俞 高 紅 朱 贏 鵬 等 三 臂 回 轉(zhuǎn) 式 蔬 菜 缽 苗 取 苗 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計 與 試 驗(yàn) J 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報 2 0 1 9 5 0 1 1 1 3 1 2 1 8 嚴(yán) 宵 月 胡 建 平 吳 福 華 等 整 排 取 苗 間 隔 放 苗 移 栽 機(jī) 設(shè) 計 與 試 驗(yàn) J 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報 2 0 1 3 4 4 S 1 7 1 3 9 韓 長 杰 穴 盤 苗 移 栽 機(jī) 自 動 取 喂 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 及 試 驗(yàn) 研 究 D 南 京 南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 2 0 1 4 1 0 楊 萌 全 自 動 移 栽 機(jī) 送 苗 取 苗 裝 置 控 制 系 統(tǒng) 研 究 D 石 河 子 石 河 子 大 學(xué) 2 0 1 8 1 1 孫 國 祥 汪 小 旵 何 國 敏 等 穴 盤 苗 移 栽 機(jī) 末 端 執(zhí) 行 器 設(shè) 計 與 虛 擬 樣 機(jī) 分 析 J 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué) 報 2 0 1 0 4 1 1 0 4 8 5 3 4 7 1 2 趙 鐳 蔬 菜 移 栽 機(jī) 取 苗 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 動 控 制 系 統(tǒng) 研 究 D 重 慶 西 南 大 學(xué) 2 0 1 7 1 3 付 強(qiáng) 茄 科 蔬 菜 移 栽 機(jī) 械 手 的 設(shè) 計 與 試 驗(yàn) 研 究 D 大 慶 黑 龍 江 八 一 農(nóng) 墾 大 學(xué) 2 0 1 8 1 4 許 博 廖 慶 喜 王 洋 等 油 菜 紙 缽 苗 移 栽 機(jī) 氣 動 插 入 式 取 苗 過 程 分 析 與 試 驗(yàn) J 華 中 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報 2 0 1 8 3 7 6 1 1 9 1 2 9 D e s i g n a n d E x p e r i m e n t o f C l a m p i n g P i c k i n g S e e d l i n g M e c h a n i s m f o r T o m a t o T r a n s p l a n t e r Z ha ng K a i x i n g 1 2 W u H a o 1 W a ng W e nz ho ng 1 S o n g C ha o 1 L i u X i a nx i 1 1 C o l l e g e o f M e c ha ni c a l a n d E l e c t r i c a l E ng i ne e r i n g Sha ndo ng A g r i c ul t u r a l U ni v e r s i t y T a i a n 2 7 1 0 1 8 C h i n a 2 S ha n d o n g P r o v i nc i a l E ng i ne e r i ng L a b o r a t o r y o f A g r i c ul t u r a l E qui pm e nt I nt e l l i g e nc e T a i a n 2 7 1 0 1 8 C hi na A b s t r a c t I n v i e w o f t he s e e dl i n g t r a ns p l a nt i ng m e c h a ni s m f o r t o m a t o t he r e a r e s o m e s i g ni f i c a n t pr o bl e m s s uc h a s l o w l e v e l o f a ut o m a t i o n i n j ur y a n d s e e dl i n g l e a ka g e d u r i ng t h e s e e dl i ng p i c ki ng pr o c e s s I n t hi s pa pe r t he s e e dl i ng c l a w s a n d t he w i d e pl a t e o f t h e c l a m pi ng m e c h a n i s m w e r e s t udi e d T he s t r e s s s t a t e o f t he s e e d l i ng s u bs t r a t e i n t he p r o c e s s o f s e e d l i n g pi c k i n g w a s a n a l y z e d T h e r a t i o n a l i t y o f t he de s i g n a n d p a r a m e t e r o p t i m i z a t i o n o f t he s e e d l i n g pi c ki ng m e c ha n i s m w a s v e r i f i e d w i t h A D A M S A c c o r d i ng t o t he s i m ul a t i o n r e s ul t s t he s t r o k e a nd s p e e d o f t he c o nt r o l c y l i nde r w e r e t e s t e d T he r e s ul t s s ho w e d t ha t t h e s e e dl i n g p i c ki ng t i m e w a s c o nt r o l l e d a t 1 3 s a n d t he a n g l e b e t w e e n t he s e e d l i ng c l a w a nd t h e v e r t i c a l di r e c t i o n i s 8 T he da m a g e r a t e l e a ka g e r a t e a nd m a t r i x de s t r uc t i o n r a t e w e r e e f f e c t i v e l y c o nt r o l l e d a nd t he c o m p r e h e ns i v e s e e d l i ng pi c ki ng s u c c e s s r a t e r e a c he d 9 7 5 K e y w o r d s t r a ns p l a n t e r t o m a t o pi c ki ng s s e e dl i n g m e c ha ni s m c l a m pi n g c l a w A D A M S s i m ul a t i o n 8 6 2 0 2 0 年 1 2 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 1 2 期

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