【摘 要】
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油菜是全球的主要油料作物,油菜移栽能解决我国稻-油轮作模式茬口紧、土壤黏重等问题,同时能够减少劳动力的投入,减少种植成本,提高经济效益,符合我国油菜种植的基本国情。油菜毯苗移栽具有不伤根、无缓苗期等优点,可以有效增加单位面积油菜产量。目前,我国针对油菜毯苗移栽装备的研究较少,大部分都是由水稻毯苗移栽机改装而来,由于油菜幼苗的苗叶形态与水稻苗迥异,原适用于水稻毯苗的机构轨迹用于油菜毯苗时,会出现伤叶
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油菜是全球的主要油料作物,油菜移栽能解决我国稻-油轮作模式茬口紧、土壤黏重等问题,同时能够减少劳动力的投入,减少种植成本,提高经济效益,符合我国油菜种植的基本国情。油菜毯苗移栽具有不伤根、无缓苗期等优点,可以有效增加单位面积油菜产量。目前,我国针对油菜毯苗移栽装备的研究较少,大部分都是由水稻毯苗移栽机改装而来,由于油菜幼苗的苗叶形态与水稻苗迥异,原适用于水稻毯苗的机构轨迹用于油菜毯苗时,会出现伤叶问题;设备大多采用切窄缝+对缝插栽+镇压合缝方式进行油菜毯苗的移栽,由于稻板田的土壤流动性差,覆土镇压效果不佳,苗根与土壤的接触不好则易出现死苗。针对上述问题,提出一种油菜毯状苗挖穴取苗一体化移栽机构,以最简洁机构来高效地实现油菜毯苗移栽。本文研究的主要内容如下:1)创新性提出了一种油菜毯苗挖穴取苗一体化移栽机构,采用非圆齿轮行星轮系机构和凸轮摆杆机构互相组合的结合,一套机构完成取苗、输送、挖穴和投苗动作。2)对现有移栽机构的组成进行研究分析,利用三位置运动生成平面四杆机构综合,先建立三精确位姿行星轮系的运动学模型,得到轮系总传动比以设计齿轮节曲和机构参数解域,之后分析栽植口大小建立凸轮摆杆机构的数学模型,得到凸轮和摆杆相关参数。3)利用MATLAB2016的GUI模块开发了移栽机构计算机优化设计软件。通过人机交互的优化方式得到一组满足移栽所需的较优参数:P180,60,145);P2(110,55,135);P3(100,-165,90);E23(140,30);E31(55,-130);(x0,y0)=(32,-24.04);(xc1,yc1)=(-9.48,42.01);l1=84;l2=91.15;曲柄初始角度:(119.89);连杆初始角度:(335.42);W1=2.89;W2=91.23;W3=119.32;W4=53.06;W5=3.84;W6=8.34;W7=26.51;λ1+λ2=90°;L=79.93,利用优化得到的较优参数进行移栽机构的结构设计。4)借助三维设计软件SolidWorks完成了移栽机构的三维模型设计,并利用Adams软件对移栽机构进行虚拟样机仿真,验证机构设计的可行性和正确性;搭建试验台并进行取栽试验,利用高速摄影技术对物理样机的轨迹进行分析并与理论结果对比,验证移栽机构的合理性和正确性,验证正确后进行性能试验,实现毯状苗平均取苗成功率为93.2%,刀具的挖穴成功率为98.5%,移栽成功率为90.4%,满足毯状苗的移栽农业要求,实现一个机构完成挖穴和栽植作业。
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