栽植机构是将蔬菜穴盘苗植入田间的终端机构,是蔬菜移栽机的核心工作部件,其作业性能直接影响蔬菜穴盘苗的栽植质量和移栽机的工作性能。无论是半自动移栽机还是全自动移栽机都需要一套工作性能良好的栽植机构,以便实现蔬菜穴盘苗机械移栽的高质高效。为了解决小型半自动移栽机栽植速度不高、穴盘苗栽植直立度低和栽植深度不一致的问题,本文在分析借鉴前人研究的基础上,通过对课题组自主研发设计的电动设施移栽机工作过程的理论研究,对栽植机构的核心工作部件进行创新和优化设计,针对鸭嘴栽植器及其开合方式,提出设计一种入土角度与栽植深度可调鸭嘴式高速栽植装置,通过调节栽植鸭嘴入土角度来提高栽植速度、调节穴盘苗栽植深度提高栽植质量,实现蔬菜穴盘苗高质高效的移栽。本文主要围绕可调栽植装置的关键部件设计、控制系统设计和蔬菜穴盘苗移栽试验等方面开展一系列的研究工作。主要研究内容如下:(1)通过查阅资料了解国内外蔬菜移栽机的发展状况,着重分析了目前应用比较广泛的蔬菜移栽机栽植机构的工作原理和优缺点。了解到通过对蔬菜移栽机的栽植机构进行优化和设计,对提高蔬菜穴盘苗机械移栽效率最具现实意义。针对鸭嘴栽植器及其开合方式,本文提出创新设计一种栽植鸭嘴入土角与栽植深度可以调节的鸭嘴式高速栽植装置,并设计其智能控制器。在分析蔬菜穴盘苗电动设施移栽机整机结构布局及栽植工作流程的基础上,对入土角度与栽植深度可调鸭嘴式高速栽植装置进行理论分析,通过综合调节鸭嘴栽植器穴盘苗移栽时的入土栽植角度、根据垄面仿形装置的反馈信息调节穴盘苗栽植深度,提高蔬菜穴盘苗的机械移栽效率、满足不同蔬菜穴盘苗的栽植深度要求,实现蔬菜穴盘苗机械移栽的高质高效。(2)结合蔬菜穴盘苗电动设施移栽机的整机结构和工作过程,根据功能要求和对工作原理的分析,确定入土角度与栽植深度可调鸭嘴式高速栽植装置关键部件的设计方案;结合理论分析,完成关键部件的三维建模,以及栽植装置的参数设计;利用ANSYS软件对关键受力构件进行受力分析,验证其能否满足60株/分钟栽植频率下的强度要求;构建的栽植机构仿真模型,利用ADAMS对其进行运动学仿真分析,结合仿真后获得的运动轨迹分析其是否能满足蔬菜穴盘苗的移栽要求,及保证栽植效率和栽植质量。(3)设计可调栽植装置的控制系统。控制系统的硬件设计包括对控制器、传感器及执行机构的选型,并搭建硬件工作平台。硬件设计完成后进行控制系统的软件设计,通过编写信号检测程序、执行机构控制程序,实现蔬菜穴盘苗电动设施移栽机在行进作业过程中,根据行进速度与栽植频率综合调节栽植鸭嘴入土角;以及根据垄面仿形装置反馈的垄面信息,实时调节蔬菜穴盘苗的栽植深度,保证蔬菜穴盘苗栽植深度能够满足栽植农艺要求并具有稳定性。(4)可调栽植装置试验样机各关键零件加工后,对其功能、性能进行检测,合格后进行组装并装配到蔬菜穴盘苗电动设施移栽机车架上,调试完成后进行蔬菜穴盘苗移栽试验,验证可调栽植装置的实际作业性能。通过开展黄瓜穴盘苗移栽试验,观察定植后黄瓜穴盘苗的栽植状态,以直立度、株距和栽植深度三个关键指标对可调栽植装置的作业性能进行评定,验证可调栽植装置性能技术指标是否满足农艺要求、是否达到设计技术指标要求,并进行优化改进。