非圆轮系加工番茄果秧分离振动发生器设计及仿真

针对现有加工番茄果秧分离振动发生器易堵塞及振动大等问题,基于非圆齿轮轮系可实现复杂变速变向运动及传动平稳精确等优点,设计了一种非圆轮系加工番茄果秧分离振动发生器,并阐述了其工作原理。建立了非圆轮系振动发生器虚拟样机模型,对比了需求与仿真角位移和角速度曲线,结果表明:需求与仿真曲线吻合度较高,非圆轮系振动发生器可满足加工番茄果秧分离需求。

多组非圆轮系番茄果秧分离振动发生器的研究

针对现有加工番茄果秧分离装置工作时由于喂入量的变化产生堵塞及运动输出不稳定等问题,设计开发了基于多组非圆轮系的加工番茄果秧分离振动发生器。利用双偏心块式振动发生器开展试验,运用高速摄像系统获取分离滚筒最优运动特性曲线,拟合了分离滚筒角位移函数,求取了非圆齿轮节曲线数学模型。建立了非圆轮系振动发生器虚拟样机模型,对其角位移与角速度参数进行了仿真分析,并与目标参数进行对比,同时获取单组与3组轮系齿面接触力曲线。试制了样机,并搭建试验平台,结合高速摄像系统获取其输出运动特性曲线,并与目标与仿真曲线进行对比,证明了其可以满足果秧分离装置振动需求。

非圆齿轮行星轮系非线性动力学特性分析

为解决非圆齿轮行星轮系动力学模型不完善、非线性动力学特性难以获取等问题,提出了一种非圆齿轮行星轮系动力学建模方法,并聚焦于时变参数激励下系统的动态响应机制,对非圆齿轮行星轮系非线性动力学特性进行研究。为精确分析系统非线性振动,对非圆齿轮齿侧间隙函数进行了拟合,在综合考虑齿面摩擦、时变啮合刚度、黏弹性阻尼、静态传递误差的基础上,通过引入相对位移坐标消除非线性方程的变量耦合。在此基础上,建立非圆齿轮行星轮系传动系统的动力学模型,并利用四阶变步长Runge-Kutta数值方法对系统非线性动力学方程组进行求解。获取了分岔图、时域图、相轨迹以及Poincaré映射,得到阻尼、齿面摩擦、时变啮合刚度等控制参数激励下系统的动态响应分布规律。结果表明:随各激励参数取值不同,系统呈现出混沌和周期运动相互过渡状态;合理选取激励参数,可减小系统在混沌与周期运动之间的时间间隔,快速进入稳定运动状态。研究成果可为抑制非圆齿轮行星轮系传动系统非线性振动、预测系统的动力学行为提供理论依据。

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。

钵苗移栽机非圆齿轮行星轮系栽植机构参数分析与反求

为了更好地满足旱地钵苗移栽农艺要求,本文提出非圆齿轮行星轮系栽植机构。选取栽植机构栽植嘴运动轨迹上的若干点作为型值点,利用三次非均匀B样条曲线来控制和表达整条轨迹,并建立以轨迹为目标的该机构参数反求模型,推导栽植嘴的(角)位移、(角)速度和(角)加速度方程。基于MATLABGUI开发平台,编写了该栽植机构的参数反求设计软件,利用该软件分析了若干型值点对该机构栽植嘴轨迹姿态及穴口形状等性能的影响。在型值点影响分析的基础上,以栽植机构栽植嘴理想轨迹姿态及穴口形状等要求为目标,通过软件的人机对话功能调整型值点,优选机构参数,提高立苗率和降低伤苗率。与七杆式栽植机构、多杆式栽植机构和椭圆齿轮行星轮系栽植机构相比,本栽植机构具有较优的作业性能和运动学特性。

非圆齿轮行星轮系参数化设计及运动仿真分析

非圆齿轮行星轮系是非圆齿轮液压电动机的核心部件,其节曲线设计是整体结构设计的关键。针对4~6阶非圆齿轮行星轮系节曲线的参数不唯一、设计困难等问题,基于4~6阶非圆齿轮行星轮系节曲线的设计方法,选取偏心率作为控制参数,设计出不同非圆齿轮行星轮系的节曲线;对比分析了偏心率对非圆齿轮行星轮系运动特性的影响。结果表明,非圆齿轮行星轮系在传动过程中,行星轮中心加速度和行星轮角加速度均会出现突变,突变的位置均在内齿圈向径最大位置处,且随着节曲线偏心率的增大,行星轮中心加速度和行星轮角加速度的突变值均为增加趋势。

非圆行星轮系的等距条件探讨

把外啮合非圆齿轮传动的瞬心线封闭条件推广应用到内啮合非圆齿轮传动的瞬心线封闭条件,并进而研究了非圆行星轮系的同心条件。与现有的非圆行星传动相比,这里的非圆行星轮系的非圆行星齿轮同时满足同心条件和等距条件,故可同时与内外非圆中心轮啮合,而不须采用双连非圆齿轮。

对非圆行星轮系同心条件的探讨

通过对内外啮合非圆齿轮传动的瞬心线封闭条件的探讨 ,推导了非圆行星轮系的同心条件 ,并得出了非圆行星轮系传动比的计算式 ,这对采用非圆齿轮的行星轮系的设计计算有参考价值。

非圆行星轮系瞬态动力学分析

论文分析了非圆渐开线直齿轮传动的节曲线方程,利用三维软件对非圆行星轮系进行三维建模,再把模型导入Adams中进行运动学和动力学分析。对非圆齿轮行星轮系运动过程中的输入力矩、输出力矩的特性进行了研究,从而分析出非圆行星轮系在运动过程中轮齿受力最大的位置,再把模型导入Ansys/Workbench中进行瞬态动力学分析,以准确、快速地得到非圆齿轮行星轮系在啮合过程中轮齿表面的应力分布图以及总变形图,从而验证非圆行星轮系结构设计的正确性。为优化非圆行星轮系的结构设计及应用提供重要数据。

非圆行星轮系的等距条件

本文把外啮合非圆轮传动的瞬心线封闭条件推广应用到内啮合非圆齿轮传动的瞬心线封闭条件,并进而研究了非圆行星轮系的同心条件。与现有的非圆行星传动相比,本文的非圆行星轮系的非圆行星齿轮同时满足同心条件和等距条件,故可同时与内外非圆中心轮啮合。而不须采用双连非圆齿轮。

偏心-椭圆齿轮行星轮系栽植装置动力学优化与试验

为获得偏心-椭圆齿轮行星轮系栽植装置最优的机构参数,在建立其动力学分析模型的基础上,以一个作业循环中支座垂直方向所受作用力的峰值力和波动最小为目标建立其动力学优化模型。为验证所建立的动力学分析模型的可靠性,以该装置满足理想栽植要求的非劣解集为约束条件,运用所建立的动力学优化模型优化得到该装置最优的机构参数,进而基于最优机构参数搭建试验台进行动力学特性测试,测得了该栽植装置在工作转速为40 r/min时一个工作循环中支座垂直方向受力与行星架转角的关系,通过试验结果和理论结果的对比分析,表明其动力学分析模型是可靠的,可为其动力学优化提供可靠数学模型。

加工番茄果秧分离技术发展现状分析

介绍了国内外加工番茄收获机械实现果秧分离的方法,即梳齿法、机械手采摘法和振动分离法等,着重对目前应用较为普遍的带式振动分离机构和偏心块式振动分离机构的结构、工作原理及特点进行了分析,并结合W-W型非圆齿轮行星轮系运动特点,进而提出了利用W-W型非圆齿轮行星轮系取代现有机构,实现加工番茄果秧有效分离的方法。

近代插秧机研究现状及其发展趋势

插秧机作为水稻生产机械化的重要产品,能提高插秧工效、降低劳动强度、省水省肥,所栽秧苗深度适宜、种植密度适度、成活率高,有利于粮食增产增收及实现农业规模化和标准化生产。为此,就近现代国内外插秧机研究现状,各类插秧机存在的部分待解决问题,以及未来插秧机发展趋势进行了阐述及分析。