任务书
论文题目白菜移栽机栽植臂造型与仿真设计
学院名称工程学院姓名杨洋专业班级设计05
指导教师万 霖 课题类型毕业论文
毕业论文(设计)的内容摘要
给予本设计的基本条件:东洋系列插秧机的外形尺寸,栽植臂实物。
对比水稻插秧机分插机构的特点;计算白菜移栽机栽植臂的各项技术参数;绘画出栽植臂的详细三维视图;运用Pro/E进行栽植臂的运动分析及动态仿真,从动力学角度和运动实体上研究和设计水稻插秧机分插机构的关键部件,并加载相关函数分析水稻插秧机分插机构的运动部件的运动特性,并进行轨迹分析。
毕业论文(设计)基本要求及工作量要求
1、论文基本要求:毕业论文(设计)按照工程学院基本要求的要求进行撰写,论文字数2.4万字,注意可视界面设计的美化和完整性。
2、工作量要求: 三维实体总装配图一张 部件实体数张
毕业论文(设计)的主要阶段计划(分前期、中期、后期)
前期:2009年3月10日至4月10日根据论文的基本条件进行资料查阅。
中期:2009年4月11日至5月20日确定方案,初步计算编辑和设计。
后期:2009年5月21日至6月10日论文撰写与修改,准备答辩。
任务下发日期2009-3-10完成日期2009-6-1
系主任 主管教学院长审批(签字):
摘要
在研究了国内外蔬菜移栽机械的发展状况和我国蔬菜移栽机械存在的问题的基础上,根据白菜栽植作业对插秧机的要求,提出了发展白菜移栽机械的理论。理论分析插秧机构的分插秧原理和机械插秧时秧针的运动轨迹,确定了机械插秧工作时秧针在取秧、送秧、插秧、回转、避让和回程过程中机器前进速度与秧针速度之间应有的关系。对分插机构进行设计。采用曲柄摇杆机构,分插机构由曲柄、栽植臂和摆杆等组成。曲柄、栽植臂、摆杆和链箱后盖组成一曲柄摇杆机构。
利用Pro/E对部件进行实体设计,主要是对分插机构部分进行设计。
白菜移栽机的研究与设计是以水稻插秧机为原型的。水稻插秧机的的特点是结构比较简单,操作相对比较容易,只需对操作者进行简单的培训,即可操纵此插秧机。根据本次毕业设计的要求,由于水稻插秧机工作形式与本次设计的目的相似,故将以水稻插秧机为原型进行。
关键词:白菜栽植机;栽植臂;分插秧原理;分插秧机构
Abstrat
In studied the domestic and foreign vegetables to transplant the machinery the development condition and our country vegetables transplants in the question foundation which the machinery existed, transplanted the work according to the cabbage to the rice transplanter request, proposed the development cabbage transplanted the machinery the theory.The theoretical analysis transplants rice seedlings the organization to divide transplants rice seedlings the principle and the machinery transplant rice seedlings when the rice shoot needle path, had determined the machinery transplants rice seedlings when the work the rice shoot needle in takes the rice shoot, delivers the rice shoot, transplants rice seedlings, the rotation, gives way to traffic the relations which the machine rate of progression and between the rice shoot needle speed should have with the return trip process in.The half inserts the organization to carry on the design.Uses the crank rocker organization, divides inserts the organization by the crank, transplants the arm and the swing link and so on is composed.The crank, transplants the arm, the swing link and the chain box top plate composes a crank rocker organization
Carries on the entity design using Pro/E to the part, mainly is the half inserts the organization part to carry on the design
Cabbage transplanting machine is based on research and design for the prototype rice transplanter. Rice transplanter is characterized by the relatively simple structure, relatively easy operation, the operator only simple training, you can manipulate the transplanter. Graduation Project in accordance with the requirements of the form as a result of the work of Rice Transplanter with the purpose of this design is similar, it will be for the prototype rice transplanter.
Key words: The cabbage transplanter;Transplants the arm;Divides transplants rice seedlings the principle;Divides transplants rice seedlings the organization
目录
摘要II
AbstratIII
前言1
1 概述2
1.1 课题研究的目的2
1.2 国外蔬菜栽植机械发展现状3
1.3 国内白菜移栽机械现状、发展及存在的问题4
1.3.1 国内白菜移栽机械现状4
1.3.2 目前主要研究成果4
1.3.3 国内水稻插秧机械存在的问题5
1.4 白菜栽植机的研究和发展6
1.5 白菜移栽机栽植臂涉及内容和方法6
2 PRO/E模块简介7
2.1 Pro/Engineer功能及特点7
2.1.1 Pro/Engineer7
2.1.2 Pro/ASSEMBLY8
2.1.3 Pro/CABLING8
2.1.4 Pro/CAT9
2.1.5 Pro/CDT9
2.1.6 Pro/CMPOSITE9
2.1.7 Pro/DEVELOP9
2.1.8 Pro/DESIGN10
2.1.9 Pro/DETAIL10
3 栽植臂的工作过程10
4 分插秧原理与分插机构的设计11
4.1 设计内容和步骤11
4.2 分插机构组成11
4.3 分插工作原理12
4.4 秧爪12
4.4.1秧爪的设计12
4.4.1秧爪排运动机构的设计16
4.5曲柄连杆的组成及工作原理16
4.6 曲柄连杆的设计18
5 栽植臂的组成与设计19
5.1 推秧摆臂的设计20
5.1.1推秧摆臂运动规律的选择20
5.1.2推秧摆臂的设计尺寸21
5.2 推秧凸轮的设计21
5.3 栽植臂体的设计24
5.4 栽植臂的运动分析24
图11 栽植臂的运动分析图25
总结26
结束语27
致谢28
参考文献29
附录Ⅰ30
附录Ⅱ31
前言
中国是世界最大的蔬菜生产国,蔬菜产量占世界总产量的60%左右。改革开放以来,我国蔬菜生产发展迅猛,每年呈持续增长的势头。大白菜原产我国,栽培历史悠久,分布的地区又广,是人们常食用的蔬菜之一,尤其在北方地区,其栽培面积之大,食用普遍,供应期又长,在蔬菜的供应中发挥了重要的作用。
??? 大白菜生产投资少,栽培技术简单,在生产季节自然灾害较少,生产的风险小。移栽是蔬菜生产过程中的重要环节之一,栽具有对气候的补偿作用和使作物生育提早的综合效益,可以充分利用光热资源,其经济效益和社会效益均非常可观。作物在育成秧苗后,将其移植到田问的机械称作栽植机械或者称为移栽机械。栽植机械以作业的土地分为两类:旱地栽植机械和水田栽植机械。水田栽植机械主要是水稻插秧机,旱地栽植机械栽植的作物主要包括甜菜、烟草、玉米、棉花、蔬菜等。栽植机械还可以按其栽植的秧苗形式分为裸苗和带土苗两种。白菜移栽机械,相对于手工插秧,机械栽植既省时又省力,可以提高生产效率。现在的白菜栽植主要是直播种植,首先通过选用优良的品种进行育种,育种后在适宜的播种期进行播种,然后通过合理的田间管理和肥水管理使白菜进行健康的生长,期间要进行菜田覆盖和病虫害的防治。由于水稻插秧机工作形式与本次设计的目的相似,故将以水稻插秧机为原型进行白菜移栽机的研究与设计。主要的研究内容何分析的结论如下:
1研究了国内外蔬菜移栽机械的发展状况,分析了我国蔬菜移栽机械存在的问题;论述了白菜栽植作业对插秧机的要求;提出了发展白菜移栽机械的重要意义。
2分析了插秧机构的分插秧原理。根据农业插秧的基本要求,分析了机械插秧时秧针的运动轨迹,提出了机械插秧工作时秧针在取秧、送秧、插秧、回转、避让和回程过程中机器前进速度与秧针速度之间应有的关系。
3对分插机构进行设计。采用曲柄摇杆机构,分插机构由曲柄、栽植臂和摆杆等组成。曲柄、栽植臂、摆杆和链箱后盖组成一曲柄摇杆机构。由曲柄匀速旋转带动铰接四杆机构,使分离针形成一平面的栽插运动轨迹,完成分秧和入土插秧等功能。当分离针入土的同时推秧器推出使秧苗脱离分离针植入田地。推秧器的动作依靠推秧凸轮、拨叉和弹簧来实现。
1 概述
1.1 课题研究的目的
白菜,又称为“结球白菜”、“黄芽菜”或“窝心白菜”等,是我国的原产和特产蔬菜,全国各地普遍栽培,以华北地区为主要产区。大白菜以其细嫩甘脆、汁白如乳的品质,易种植、耐储藏的特性,在我国的蔬菜生产和消费中占有重要的地位,是人们秋冬季节餐桌上的美味佳蔬。在北方,大白菜被称为“当家菜”、“半年菜”,现已先后引种世界各地。在日本,大白菜叫做“唐人菜”、“山东菜”;在欧美,有人把大白菜叫做“中国甘蓝”。
据调查,在黄河以北地区,秋冬大白菜的种植面积占秋菜种植面积的50%左右,东北地区可达60%左右。大白菜生长期较短,生产成本低、产量高,且价格低,尤其在秋冬大白菜的收获季节,其价格是所有蔬菜中最低的。因此,它适合于城镇中低收入水平的家庭和广大农民的要求。所以白菜生产的机械化与自动化也是农业机械化与自动化的一项发展目标。
尤其是在东北,白菜需求量是很大,因为在东北储备白菜是很多家庭的传统与习惯,而且每家的储备量不小,再加之白菜的价格低廉,更是百姓储备过冬菜品的最佳选择。这样就给白菜带来了巨大的市场需求量,所以对于白菜的生产机械化与自动化将会给白菜的带来很大的经济效益和生产收益。
利用插秧机种植水稻是水稻机械化最普遍的栽植方式,机插秧因具有秧苗分孽早、分孽多、行距和株距均匀、通风和透光性好、单位面积增产效果显著和生产效率高等特点而受到农民的欢迎。因此仿照水稻的栽植机械进行白菜移栽机的设计。在我国,机械化种植是蔬菜机械化生产过程中最薄弱环节和最大难点,有的地区甚至还是空白,一直没有得到迅速推广。
我国与先进的国家相比还有以下原因:一是白菜产区传统农业和机械化生产方式不适应,特别是与机械插秧配套的相关技术不过关,机械本身的高效率难以发挥,造成投入多、成本高和效益差;二是白菜生产机械化技术与农艺技术缺乏有机结合,农艺规范、经营管理模式与机械化技术不相适应;三是农民对白菜生产机械化的认识还不够;四是机手不能熟练掌握机械性能和操作技术。我国栽植机械的研究开发方面虽然已有四十年的历史,并随着育苗技术的发展,以及劳动力成本的上升,在移栽机的研制方面取得了较大的进展,并逐步转向自动移栽机方面的研究,但目前仍然处于起步阶段,研制的移栽机都没有得到大面积推广应用。
近年来由于农业生产的发展,新技术、新工艺的出现,为移栽机具的发展提供了很好的发展前景,20世纪80年代以后近年来由于农业生产的发展,移栽机具发展迅速,从不到1000台上升到将近8000台。东北等大型农场多采用工厂化营养钵苗和机械化栽植技术,总体水平相对较高。设施农业机械是设施农业的重要组成部分,设施农业机械应用信息技术和人工智能技术,开发研制并应用专家系统,将促使我国设施农业上台阶、上档次。设施农业技术体系的升级应包含设施农业机械的发展优化,否则就制约设施农业技术层次的提高。
1.2 国外蔬菜栽植机械发展现状
20世纪初期,欧洲一些国家开始大量种植蔬菜和经济作物,出现了早期的近代秧苗栽植机具。这些机具仍为手动栽植,只是减轻了栽秧者肢体反复屈伸的繁重劳动,移栽机主要用来移栽蔬菜、甜菜、烟叶等;到20世纪30年代后期,出现了栽植机构或栽核器代替人工直接栽秧,使送秧入沟过程实现了机械化;自20世纪50年代开始,欧洲国家开展作物压缩土钵育苗及移栽的生产技术研究,研制出多种不同结构型式的半自动移栽机和制钵机;至20世纪70年代,前苏联蔬菜栽植机械化水平为58%,国营农场已达67%;到20世纪80年代,半自动移栽机已在西方国家的农业生产中广泛使用,制钵;育苗和移栽已形成完整的机械作业系统,实现了各种机见配套使用。70年代末B.K.Huang等发明了适合于自动移栽的空气整根育苗技术,并以此为基础提出了钵苗移栽的系统方案,设计了精密苗盘播种机和自动移栽机。这种移栽机能移栽包括辣椒在内的多种农作物,具有通用性好的特点;缺点是体积大、成本高。2O世纪8O年代初,美国出现了自动移栽机,H.L.Brewer等人经过多年来的研究、改进,设计出箱式移栽机。日本移栽机械化程度很高,广泛研制和使用了全自动移栽机。在进行机械插秧的方面,日韩两国的技术处于世界的领先地位。