非圆齿轮-连杆组合式水稻钵苗膜上移栽机构优化设计与试验

为实现机械化一体式水稻钵苗膜上移栽要求,提出非圆齿轮-连杆组合式行星轮系移栽机构,用一套机构实现取苗、送苗、破膜挖穴和栽植4个工序协同配合作业,满足水稻钵苗膜上移栽所需的轨迹与姿态要求。对移栽机构进行理论分析并建立运动学模型,结合优化目标,基于Matlab GUI平台开发了数字可视化优化设计软件,通过人机交互获得1组满足移栽要求的机构参数。根据优化参数对机构开展结构设计与三维建模,通过ADAMS软件完成了虚拟样机仿真验证。研制了水稻钵苗膜上移栽机构物理样机与多功能试验测试台架,开展了移栽机构在空转和带苗状态下运动学特性和工作性能试验,结果表明,理论轨迹、虚拟样机仿真轨迹和物理样机台架试验轨迹在误差允许范围内保持一致,验证了移栽机构设计的一致性与正确性,性能试验结果:取苗成功率为94%,移栽成功率为92.36%,栽植株距变异系数为2.67%,满足移栽作业要求,验证了水稻钵苗膜上移栽机构设计的合理性与可行性。

不完全非圆齿轮行星轮系水稻钵苗移栽机构的动态特性研究

针对水稻钵苗移栽机构长期工作后因夹苗片松弛导致取苗准确率下降的问题,考虑齿轮的时变啮合刚度,对移栽机构展开动态特性研究。首先,将不完全非圆齿轮等效为圆柱齿轮,采用改进势能法对两级不完全非圆齿轮副的时变啮合刚度进行求解;建立移栽机构的弹性动力学模型,完成移栽机构模态分析。然后,采用RecurDyn建立移栽机构的动力学仿真模型,完成移栽机构模态仿真,获得了机构的前8阶固有频率与振型;对夹苗片进行动力学仿真分析,获得了夹苗片的应力变化。最后,测试并编制夹苗片的工作载荷谱,进行夹苗片疲劳寿命计算。结果表明:移栽机构前8阶固有频率的理论计算结果与仿真计算结果基本一致,第1阶固有频率最小值为112.3 Hz,振型为夹苗片的弯曲变形;夹苗片的弯曲部分应力最大,为355.6 MPa;夹苗片的疲劳寿命为19.4 h,远低于实际使用要求;更换夹苗片材料,试验结果表明夹苗片疲劳寿命大于200.0 h,满足移栽机构长期工作的需求。该研究可为不完全非圆齿轮副的时变啮合刚度计算提供理论依据,促进移栽机构动态特性研究的进程,同时也为移栽机构的优化设计提供技术支持与参考。

椭圆—不完全非圆齿轮行星系蔬菜钵苗取苗机构的研究

在分析现有蔬菜钵苗取苗机构的最新进展的基础上,提出一种应用于自动蔬菜移栽机的新型取苗机构——基于椭圆—不完全非圆齿轮传动的行星系蔬菜钵苗取苗机构。分析蔬菜钵苗取苗机构所要求的工作轨迹与设计要求,介绍该取苗机构的工作原理和运动学特性,建立该取苗机构的运动学模型。基于Visual Basic 6.0开发出该取苗机构计算机辅助分析与优化软件,通过人机交互方式优化出一组满足蔬菜钵苗取苗机构工作要求的结构参数。根据优化出的结构参数对该取苗机构进行三维建模、虚拟仿真、样机试验,试验发现:仿真结果、样机试验结果与理论分析结果一致;同时,进行该蔬菜取苗机构的取苗试验,该取苗机构能很好地完成取苗、持苗、放苗动作,进一步验证该取苗机构理论建模的正确性和可行性。

偏心齿轮-非圆齿轮行星系取苗机构的运动学建模与参数优化

针对目前蔬菜移栽作业中半自动移栽机需要人工喂苗、工作效率低等缺点,以及日本自动移栽机的复杂结构、高制造成本和工作效率不高等问题,设计了一种应用于蔬菜钵苗自动移栽机的偏心齿轮-非圆齿轮行星系自动取苗机构。在分析该旋转式自动取苗机构的结构特点和工作原理的基础上,建立了机构的运动学模型,开发了基于Visual Basic6.0的计算机辅助分析与优化软件对机构的结构参数进行优化。通过人机交互优化方法,得出了结构参数对取苗臂尖点运动轨迹和优化目标的影响规律,进而优化得到满足蔬菜钵苗自动取苗要求的机构结构参数。

偏心齿轮-非圆齿轮行星系分插机构运动机理分析

简述了一种旋转式行星系分插机构,用于高速水稻插秧机前插式作业。分析了偏心齿轮-非圆齿轮行星系分插机构的工作机理和结构特点,建立了该机构的运动学模型。基于Visual Basic 6.0开发了该分插机构辅助分析与优化软件,通过人机交互方式,优化出满足高速插秧机插秧要求的结构参数为e=3 mm,R=19 mm,α0=-40°,φ0=36°,S=155 mm,H=180 mm。

偏心齿轮-非圆齿轮行星轮系在后插旋转式分插机构中的应用

针对步行式水稻插秧机的工作要求,将偏心齿轮—非圆齿轮行星轮系应用于水稻插秧机后插式分插机构的设计中,研制出偏心齿轮-非圆齿轮后插旋转式分插机构。分析了偏心齿轮—非圆齿轮行星轮系的运动学特性,建立运动学模型,并自主开发了分插机构辅助分析与优化软件,通过人机交互优化方式对该分插机构进行参数优化,完成了该分插机构的二维和三维设计,并进行了虚拟样机试验,试验结果表明:该分插机构可以形成"海豚形"插秧静轨迹,满足步行式水稻插秧机的工作要求。

不完全非圆齿轮传动钵苗移栽机构缓冲装置研究

针对旱地和水稻钵苗旋转式移栽机构中的不完全非圆齿轮传动机构存在较大冲击和振动、动力学性能较差问题,采用解析法对不完全非圆齿轮机构的缓冲装置进行改进设计。开展缓冲装置运动学和受力分析,开发基于VB平台的缓冲装置设计与分析软件,设计出缓冲装置结构;通过理论分析研究缓冲装置改进设计后移栽机构的动力学性能,搭建移栽机构动力学试验台,对安装了改进前、后缓冲装置的移栽机构分别进行动力学试验。动力学试验结果表明:移栽机构X、Y方向支座反力的最大幅值分别由改进前的365.5 N和48.4 N减小为345.2 N和42.2 N,降低了5.55%和12.81%;同时其方差分别由改进前的4 880.3和148.7减小为4 516.1和126.1,降低了7.46%和15.20%,且与理论分析结果基本吻合,缓冲装置的改进设计是正确和有效的,移栽机构的动力学性能得到了改善。

非圆齿轮-连杆组合传动式蔬菜钵苗移栽机构设计

针对现有的单行星架轮系机构无法实现取栽一体式蔬菜移栽机构所需的作业轨迹和姿态问题,该文基于曲柄摇杆机构的变速摆动和非圆齿轮的不等速传动特性相结合的思想,提出一种双行星架非圆齿轮与连杆机构组合传动的取栽一体式蔬菜钵苗移栽机构。该机构的副行星架相对主行星架作变速摆动,移栽臂相对副行星架作回转运动。采用三次非均匀B样条拟合非圆齿轮节曲线建立移栽机构运动学模型。结合西芹移栽株距220 mm、苗高100~150 mm和穴钵深度40 mm的移栽农艺要求,优选出一组适合西芹钵苗取栽一体作业的尖嘴形轨迹和姿态。轨迹取苗段长度33 mm,植苗点距离行星架壳体运动最低点距地面高度55 mm,取苗角23°,取苗过程变化角16°,推苗角65°,轨迹整体高度355 mm,动轨迹环口高度125 mm。通过对比分析仿真轨迹、试验轨迹与理论分析的轨迹基本一致,验证了移栽机构作业轨迹的正确性和设计方案的可行性,该研究可为实现兼顾轨迹高度、取苗深度和作业姿态的取栽一体式蔬菜钵苗移栽机构设计提供技术参考。

非圆齿轮-连杆型函数发生器的机构综合

给出了非圆齿轮 -连杆型函数发生器机构综合时必须遵循的机构学制约条件 ,并提出了确定连杆机构处于极限位置时的非圆齿轮角速比的基本公式 .以具有等速急回特性的曲柄滑块机构型函数发生器的机构综合为例 ,研制了有实用价值的非圆齿轮 -连杆型函数发生器机构综合CAD软件 .

偏心-非圆齿轮传动机构设计及疲劳强度分析

以偏心-非圆齿轮为例,全面阐述了非圆齿轮传动机构设计流程及方法,通过偏心-非圆齿轮几何模型和节曲线封闭条件,基于VB软件编写非圆齿轮齿廓设计程序,并应用软件得出非圆齿轮廓线,实现偏心-非圆齿轮三维建模、装配和运动仿真.针对非圆齿轮断齿现象做了疲劳强度分析,通过应力分析,得出偏心-非圆齿轮外啮合传动过程中最大应力部位,分析粉末冶金齿轮的材料成分和加工工艺,找到非圆齿轮失效原因,提出故障避免措施.

圆弧-圆弧型液压马达非圆齿轮机构

研制了一种新型非圆齿轮机构,其节曲线是由两种半径的圆弧组合而成。介绍了非圆齿轮机构的结构及其工作原理,并根据几何关系推导了圆弧-圆弧型节曲线参数所需满足的条件。在此基础上设计了齿轮节曲线,并通过修正模数得到了所需的排量。用线切割加工技术制造了齿轮机构样品,与海德曼公司进口齿轮机构在相同条件下进行了对比试验。结果显示,两种齿轮机构的转速扭矩特性基本一致,这表明所提出的设计方法是可行的。

变性椭圆齿轮的非圆摆线齿廓设计

该文以变性椭圆齿轮为研究对象,基于产形齿轮的概念,分析了非圆摆线齿廓的形成机理。通过建立一系列坐标系,利用坐标转换,完成了啮合点坐标的求解,并进一步建立了非圆摆线齿廓方程。利用Matlab软件,对非圆摆线齿廓进行了数值求解。输出非圆摆线齿廓的点坐标到Pro/E软件中,进行变性椭圆齿轮的三维建模。然后将模型导入ADAMS软件中,进行运动仿真。将仿真结果与理论结果对比,验证了设计的正确性。

非圆齿轮机构的应用和椭圆齿轮机构的运动学设计

本文对非圆齿轮机构的应用作了简述,而就其中应用最多的椭圆齿轮机构的运行学参数进行公式推导和分析。它对实际应用具有一定的指导意义。

常见的凸封闭节曲线非圆齿轮副设计

根据非圆齿轮的啮合原理,针对椭圆、偏心圆和巴斯噶蜗线等几种常见的凸封闭节曲线及其共轭的非圆齿轮,推导了节曲线的计算公式,并可利用计算机进行精确求解和某些特性参数的修正计算。对三类齿轮副的传动性能和设计制造方面的优缺点进行了对比分析,为其后续设计和制造提供依据。

变性椭圆齿轮连杆机构的运动特性及齿轮副设计

为获得非圆齿轮组合机构特定的运动输出,针对变性椭圆齿轮特性系数对机构运动规律和齿轮参数设计的影响进行了系统的研究。首先在推导了变性椭圆齿轮节曲线和机构执行构件速度与位移计算公式的基础上,对偏心率、变性阶数和曲柄初始角等参数对机构输出运动的影响进行了详细的讨论。其次,根据一对变性椭圆齿轮副参数相同的要求,提出了相应的设计原则和方法。理论研究与试验结果表明,利用对机构特性系数的选择和调整,可以在得到符合基本设计条件的变性椭圆齿轮的同时,实现机构预期的运动要求。

椭圆齿轮参数化设计与运动仿真系统的开发

非圆齿轮因其节曲线为非圆形,计算复杂,设计困难,目前的三维设计软件都无法直接进行实体建模.根据非圆齿轮的设计理论,利用Visual Basic 6.0良好的界面设计功能和计算能力对SolidWorks进行二次开发,设计出椭圆齿轮参数化设计与运动仿真系统.实现椭圆齿轮的三维参数化建模与运动仿真,解决椭圆齿轮设计中的复杂计算和三维实体造型难的问题,可以提高设计精度,缩短产品开发周期,保证产品质量.

非圆齿轮的动力学特性研究

从基本的力学原理出发,结合普遍的直齿圆柱齿轮的啮合机理,推导出一般的非圆齿轮动力学模型,并对该模型的求解进行探讨,有利于齿轮传动往高速重载方向的发展。

解析法设计椭圆齿轮齿廓

非圆齿轮是一种用于实现变传动比的齿轮机构,因其具有独特的几何与运动学特性,故在很多机构中被运用。椭圆齿轮的齿廓是实现传动比函数的载体,也是承受载荷的实体。其齿廓的设计、制造直接影响到机械的使用性能。针对椭圆齿轮的齿廓设计问题,用解析法获得了椭圆齿轮齿廓,其齿廓数据为数控加工和线切割加工提供了加工点;为了验证解析法得到的椭圆齿轮齿廓精度,对比分析了其与折算齿形法绘制的齿廓数据,发现两者齿廓近似相同且有足够的精度,这有益于进一步研究非圆齿轮齿廓。

基于CAXA的非圆齿轮的三维造型与设计

介绍了非圆齿轮节曲线和轮齿分布的特点,利用CAXA的三维实体造型功能和特有的一些绘图命令,以椭圆齿轮为例具体阐述了三维特征创建的过程。完整地再现了零件的实体模型特征,并为进一步进行有限元分析、计算机模拟刀具轨迹的生成和数控加工,奠定了基础。

椭圆齿轮偏置曲柄滑块机构的运动特性研究

偏置曲柄滑块机构因能实现旋转运动和直线运动的相互转化,且有急回特性,故在很多机械中都有应用,但其输出特性如加速度、速度波动较大有待改进;对不同偏心率的椭圆齿轮来驱动偏置曲柄滑块机构的输出特性如加速度、速度波动进行了研究,并做了对比分析。最终找到了由椭圆齿轮来驱动的滑块输出特性比较合理的椭圆齿轮偏心率区间,从而优化了偏置曲柄滑块的输出特性,能够改善有曲柄滑动机构的机械性能,扩展了其在机械中的应用领域。