第34卷第18期农业工程学报V ol.34 No.18 2018年9月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep. 2018 83
行星轮系滑道式钵苗栽植机构设计与参数优化 姬江涛1,2，杨林辉1，金鑫※ 1,2，高颂1，庞靖1，王景林1（1. 河南科技大学农业装备工程学院，洛阳471003；2. 机械装备先进制造河南省协同创新中心，洛阳471003）h5n7
视频处理摘要：直立度是钵苗移栽作业质量的重要评价指标，目前存在栽植机构容易造成钵苗倾斜影响栽植直立度下降，导致钵苗成活率降低的问题，针对这一问题，该文结合钵苗种植的农艺要求，以番茄钵苗物理特性为依据，提出了栽植机构的设计要求，设计了一种行星轮系滑道式栽植机构。该机构通过行星轮系和滑道的配合，以打穴放苗的方式完成钵苗栽植，并对该机构的作业过程进行分析，建立了机构的运动学模型。基于Matlab编写了栽植机构辅助分析优化软件，对机构的栽植轨迹和结构参数进行优化，得到了一组满足钵苗栽植农艺要求的最优结构参数组合：太阳轮半径R0=20 mm、中间轮半径R1=15 mm、行星轮半径R2=10 mm、连杆BC的长度L1= 100 mm、栽植臂上DC杆的长度L2=150 mm、栽植臂上CF 杆的长度L3=80 mm、栽植器FG的长度L4=140 mm、滑道DE上E点到坐标原点O的距离L5=100 mm、行星架OB的初始安装角α0=45°、连杆BC与X轴方向上的夹角α1=148°、栽植臂上杆DC与杆CF的夹角β= 176°、滑道DE与X轴方向上的夹角θ=108°。在此组合下，完成了对栽植机构的结构设计和虚拟装配，并
导入ADAMS中进行机构的虚拟运动和仿真分析，验证了机构设计的合理性和准确性。依据优化所得参数生产了物理样机，并以钵苗直立度为主要检测指标进行了田间试验。试验结果表明：在机组前进速度450 mm/s ，栽植频率74 株/min时，钵苗移栽直立度较高，优良率为94%，满足栽植性能要求。研究结果可为蔬菜钵苗移栽机栽植机构的设计提供参考。
关键词：农业机械；优化；试验；行星轮系滑道；栽植机构；仿真分析
美国zo0人与人x
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.011
中图分类号：S223.99 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2018)-18-0083-10
姬江涛，杨林辉，金鑫，高颂，庞靖，王景林. 行星轮系滑道式钵苗栽植机构设计与参数优化[J]. 农业工程学报，2018，34(18)：83－92. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.011
Ji Jiangtao, Yang Linhui, Jin Xin, Gao Song, Pang Jing, Wang Jinglin. Design and parameter optimization of planetary gear-train slip type pot seedling planting mechanism[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(18): 83－92. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.011
人造细胞0 引 言
水管堵头钵苗移栽技术凭借着可以缩短作物生长周期，提高幼苗的成活率，增加作物产量等优势，正在被广泛应用于农作物种植生产过程中[1-4]。应用移栽机械虽然能够降低劳动强度，提高作业效率，但是现有的钵苗移栽机栽植机构，普遍采用鸭嘴栽植器以打穴放苗的方式进行栽植作业，存在因栽植器鸭嘴尖端带苗、栽植轨迹环扣较大等原因导致的钵苗栽植直立度不高等问题[5-8]。
栽植机构作为移栽机的核心部件，直接影响着作物种植质量[9-13]。因此，为了提高钵苗的栽植直立度，提升作业移栽质量，许多学者对栽植机构进行了大量的研究：陈建能等[14]提出一种多杆式零速度钵苗移栽机植苗机构，虽然其栽植轨迹下部的重合部分较长，能够满足较高地钵苗栽植直立度要求，但是在栽植过程中栽植器受栽植速度的影响会产生摆动，进而降低栽植质量；俞高
收稿日期：2018-05-09 修订日期：2018-07-22
基金项目：“十三五”国家重点研发计划项目（2016YFD0700103）、河南省高校科技创新人才计划（19HASTIT021）、河南省科技创新杰出人才项目（184200510017）
作者简介：姬江涛，男，教授，博士生导师，主要从事蔬菜智能化生产关键技术装备研发，Email：jjt0907@163
※通信作者：金鑫，男，副教授，博士，主要从事种苗高速栽插装备与农机状态检测技术研究，Email：jx.771@163 红等[15]设计了一种适用于大株距蔬菜钵苗的行星轮系旋转式栽植机构，该机构作业时由传动机构驱动行星齿轮系带动行星架回转，进而带动栽植臂旋转并保证水平，虽然其在高速作业下振动和冲击较小，但栽植轨迹环扣较大，栽后钵苗直立度合格率一般小于90%；何亚凯等[16]设计了一种凸轮摆杆式栽植机构，该机构虽然钵苗栽植直立度优良率在90％以上，但其凸轮结构精度要求高，加工制造难度较大；金鑫等[17]设计了一种移栽机曲柄滑槽式栽植机构，该机构虽然结构简单，调整方便，钵苗栽植直立度优良率超过93％，但其栽植频率只有60株/min，移栽效率相对较低。
基于以上研究分析，本文以番茄穴盘苗为研究对象，结合钵苗种植农艺要求，在探究其钵苗物理特性的基础上，提出栽植机构的设计要求，设计了一种行星轮系滑道式栽植机构。工作时，鸭嘴栽植器在行星轮系和滑道共同作用下，按照设计的轨迹和姿态以打穴放苗的方式将钵苗栽植入土，同时，通过对该机构进行运动学分析、结构参数优化、仿真分析以及田间试验验证机构设计的合理性，以期为以后蔬菜钵苗移栽机栽植机构的研发提供理论参考。
1 番茄钵苗物理特性分析
钵苗物理特性是栽植机构优化设计最基本的依据，因此设计栽植机构时应充分考虑钵苗自身的特点，如苗
中央排水系统
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议