基于SolidWorks插秧机纵向进给机构动态仿真设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸三维建模仿真】
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插秧机
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第 6 期 真 器 是 最 受 欢 迎 的拟样机工具，利用这一工具可以建立运动机构模型，进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度 、加速度 、作用力 、反作用力和力矩等，并可用动画 、图形 、表格等多种形式输出结果 。因此，其分析结果可指导修改零件的结构设计，在实际生产之前确保设计可以正确运作，准确体现更多的设计理念，降低风险，并在设计初期便获取有用的信息 。在研的水稻植质钵育栽植技术课题中，插秧机纵向进给机构是水稻植质钵育插秧机核心设计机构之一，对纵向进给机构的深入研究，将促进水稻植质钵育插秧机的设计发展 。本文结合国内外对插秧机纵向进给机构的研究，以目前我院插秧机纵向进给机构的研究现状为基础，提出两套纵向进给机构的设计与仿真 。使用专业 件 照预定的运动方式，设计出纵向进给机构 。然后根据机构设计具体零件，再装配调试，并最终得到两套设计方案 。分别对两套进给机构进行 真，最后使用析整个设计机构，提出分析意见，结果可以作为插秧机纵向进给机构设计的参考 。1 纵向进给运动的基本要求及工作原理根据水稻植质钵育栽植技术的对插秧机的要基于 秧机纵向进给机构的运动分析刘天祥，汪春，王明（黑龙江八一农垦大学工程学院，大庆 163319）摘 要： 为得到合理的纵向进给机构的结构参数，为插秧机纵向进给机构的设计提供依据，对两种水稻插秧机纵向进给机构的运动方式进行了分析 。分析中应用 件对两种机构的零件进行三维设计，并将零件按装配关系装配成装配体，并应用 两种不同形式的机构进行运动模拟，分别得到两种机构的角速度图 。结果表明，直线形棘轮的进给更为合理 。关键词： 向进给机构；运动分析；插秧机中图分类号： 63319）of of of of of of to of is on of of 2008天祥（ 1971-），男，副教授，中国农业大学在读博士研究生 。文献标识码： 6）： 23252008黑龙江八一农垦大学学报10022008） 060 卷 第 6 期2008 年 12 月黑 龙江八一农垦大学学报 第 20 卷求，可有两种进给运动机构，一种机构为横向进给机构，这种机构可以通过改变螺旋轴的参数或改变齿轮传动来实现，对此本文不做详细的分析；另一种机构是纵向进给机构，根据实际作业情况，这一机构在设计及功能上应该满足两个基本要求，即一用凸轮机构来完成间歇运动，满足时间周期性要求，二用棘轮机构来完成分度作用，满足纵向进给准确性要求 。纵向进给机构的工作原理如图 1 所示 。作业前打压苗器 1 将秧盘置于输送带 5 上，并使之处于分秧位置，作业时分秧装置每插一穴秧苗，横向进给机构驱动秧箱移动一个穴距；当插完一排秧苗后，插秧机的自动纵向进给机构工作，其动力由机器的工作箱提供的摆动力矩，转变成棘轮棘爪机构的回转运动，再由进给轴 7 带动进给轮 6，通过输送带 5 带动秧盘 3 向前进给一个行距，完成纵向进给运动 。为了有效地保证秧苗的栽植精度，必须使纵向进给量的精度较高，也就是进给轴 7 每次转动角度要求较高 。2 两种设计方案的确定根据时间周期性要求及纵向进给准确性要求，分别设计了直线形从动摆臂机构（如图 2 所示）和圆弧形从动摆臂机构（如图 3 所示）两种机构 。在直线形从动摆臂机构中，凸轮从动摆臂 4 为直线形 。工作过程中当凸轮机构接触时，啮合点由从动摆臂根部向前端移动，最后到达极限位置而脱离接触，完成纵向进给运动；然后等待凸轮主动臂的再一次接触，以进入下一个工作循环 。另一种方案是圆弧形从动摆臂机构，该机构中凸轮从动摆臂 4 为圆弧形 。工作过程中当凸轮机构接触时，啮合点从摆臂前端开始，向摆臂根部移动，移动达到某一极限位置，再由根部返回到前端，直到到达又一个极限位置而脱离接触，完成纵向进给运动；然后等待凸轮主动臂的再一次接触，以进入下一个行程循环 。3 构仿真步骤件是 参数化三维实体造型软件无缝集成一个全功能的运动仿真软件 ,它可以对复杂机构进行完整的运动学和动力学仿真 ,得到系统中各个零部件的运动情况 , 包括能量 、动量 、位移 、速度 、加速度 、作用力与反作用力等结果 ,并能以动画 、图表及曲线等形式输出 ;还可将零部件在复杂运动情况下的载荷情况直接输出到主流有限元软件中 ,从而进行正确的强度和结构分析 。用 行机构运动仿真过程简单 、手段快捷 。机构仿真步骤如图 4 所示 。1 2 3 4 5 6 of 3 4 56789101 2 3 4 58 79106图 4 of 期4 应用 两种机构棘轮的角速度分析两种机构中棘轮的转角起到至关重要的作用，为保证棘轮每次转过角度相同，必须按照原始设计构思与原始设计要求准确确定和给出进给量 。首先应用 件对两种机构的零件进行三维设计，并将零件按装配关系装配成装配体，定义 “运动零部件 ”与 “静止零部件 ”。尔后应用件来定义阻尼，在这一设计中需要添加一个扭转阻尼，用于控制弹簧的反作用力如棘爪和摆臂的回位运动，这样就能模仿真实环境 。然后应用仿真功能使机构运动并分别对两种机构棘轮的角速度进行对比分析，输出角速度图如图 5、图 6 所示 。5 结论直线形从动摆臂机构中凸轮臂转动一周，摆臂摩擦一次；而圆弧形从动摆臂机构中凸轮臂转动一周，摆臂往复摩擦两次 。因此，圆弧形从动摆臂机构中摆臂的磨损比直线形从动摆臂机构中摆臂的磨损严重 。通过 两种机构棘轮的角速度图可以得到直线形从动摆臂机构中的棘轮的角速度及圆弧形从动摆臂机构中棘轮的角速度振幅，直线形从动摆臂机中的棘轮的角速度的幅值变化较大，这样有利于植质钵育秧盘的进给 。根据上述对两种机构的工作过程的分析及应用两种机构棘轮的角速度分析，可以得到直线形从动摆臂机构设计针对植质钵育秧盘的进给比较合理可靠，可以作为插秧机设计的一个参考 。参考文献： 1 张清华，张吉军，董晓威，等 J 2004，（ 3）： 61 2 张华，谢加保，刘松 的运动分析 J 2008，（ 5）： 198 3 陈赞 , 梁海顺 , 高超 凸轮开口机构运动学研究 J 2008，（ 3）： of 666666668 of 668基于 秧机纵向进给机构的运动分析 25 真 器 是 最 受 欢 迎 的 拟样机工具，利用这一工具可以建立运动机构模型，进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度 加速度 作用力 反作用力和力矩等，并可用动画 图形 表格等多种形式输出结果 因此，其分析结果可指导修改零件的结构设计，在实际生产之前确保设计可以正确运作，准确体现更多的设计理念，降低风险，并在设计初期便获取有用的信息在研的水稻植质钵育栽植技术课题中，插秧机纵向进给机构是水稻植质钵育插秧机核心设计机构之对纵向进给机构的深 入研究，将促进水稻植质钵育插秧机的设计发展 本文结合国内外对插秧机纵向进给机构的研究，以目前我院插秧机纵向进给机构的研究现状为基础，提出两套纵向进给机构的设计与仿真 使用专业 照预定的运动方式，设计出纵向进给机构 然后根据机构设计具体零件，再装配调试，并最终得到两套设计方案 分别对两套进给机构进行 真，最后使用 析整个设计机构，提出分析意见，结果可以作为插秧机纵向进给机构设计的参考 1 纵向进给运动的基本要求及工作原 理 根据水稻植质钵育栽植技术的对插秧机的要求，可有两种进给运动机构，一种机构为横向进给机构，这种机构可以通过改变螺旋轴的参数或改变齿轮传动来实现，对此本文不做详细的分析；另一种机构是纵向进给机构，根据实际作业情况，这一机构在设计及功能上应该满足两个基本要求，即一用凸轮机构来完成间歇运动，满足时间周期性要求，二用棘轮机构来完成分度作用，满足纵向进给准确性要求纵向进给机构的工作原理如图 1 所示 作业前打压苗器 1 将秧盘置于输送带 5 上，并使之处于分秧位置，作业时分秧装置每插一穴秧苗，横向进给机构驱动秧箱移 动一个穴距；当插完一排秧苗后，插秧机的自动纵向进给机构工作，其动力由机器的工作箱提供的摆动力矩，转变成棘轮棘爪机构的回转运动，再由进给轴 7 带动进给轮 6，通过输送带 5 带动秧盘 3 向前进给一个行距，完成纵向进给运动 为了有效地保证秧苗的栽植精度，必须使纵向进给量的精度较高，也就是进给轴 7 每次转动角度要求较高 两种设计方案的确定 根据时间周期性要求及纵向进给准确性要求，分别设计了直线形从动摆臂机构（如图 2 所示）和圆弧形从动摆臂机构（如图 3 所示）两种机构 在直线 形从动摆臂机构中，凸轮从动摆臂 4 为直线形 工作过程中当凸轮机构接触时，啮合点由从动摆臂根部向前端移动，最后到达极限位置而脱离接触，完成纵向进给运动；然后等待凸轮主动臂的再一次接触，以进入下一个工作循环 另一种方案是圆弧形从动摆臂机构，该机构中凸轮从动摆臂 4 为圆弧形 工作过程中当凸轮机构接触时，啮合点从摆臂前端开始，向摆臂根部移动，移动达到某一极限位置，再由根部返回到前端，直到到达又一个极限位置而脱离接触，完成纵向进给运动；然后等待凸轮主动臂的再一次接触，以进入下一个行程循环机构仿真步骤 件是 参数化三维实体造型软件无缝集成一个全功能的运动仿真软件 ,它可以对复杂机构进行完整的运动学和动力学仿真 ,得到系统中各个零部件的运动情况 , 包括能量 动量 位移 速度 加速度 作用力与反作用力等结果 ,并能以动画 图表及曲线等形式输出 ;还可将零部件在复杂运动情况下的载荷情况直接输出到主流有限元软件中 ,从而进行正确的强度和结构分析 用 行机构运动仿真过程简单 手段快捷应用 对两种机构棘轮的角速度分析 两种机构中棘轮的转角起到至关重要的作用，为保证棘 轮每次转过角度相同，必须按照原始设计构思与原始设计要求准确确定和给出进给量首先应用 件对两种机构的零件进行三维设计，并将零件按装配关系装配成装配体，定结论 直线形从动摆臂机构中凸轮臂转动一周，摆臂摩擦一次；而圆弧形从动摆臂机构中凸轮臂转动一周，摆臂往复摩擦两次 因此，圆弧形从动摆臂机构中摆臂的磨损比直线形从动摆臂机构中摆臂的磨损严重 通过 两种机构棘轮的角速度图可以得到直线形从动摆臂机构中的棘轮的角速度及圆弧形从动摆臂机构中棘轮的角速度振幅，直线形从动摆臂 机中的棘轮的角速度的幅值变化较大，这样有利于植质钵育秧盘的进给根据上述对两种机构的工作过程的分析及应用 两种机构棘轮的角速度分析，可以得到直线形从动摆臂机构设计针对植质钵育秧盘的进给比较合理可靠，可以作为插秧机设计的一个参 考 0 引言水稻是我国种植面积最大 、 单产最高 、 总产最多的主要粮食作物 ， 其常年种植面积和总产约占我国粮食作物的 28%和 40%， 种植方式主要为传统的人工插秧 。 虽然我国在 20 世纪 60 年代已开始水稻种植机械化研究 ， 对插秧机关键部件的设计与研究有所突破 ， 但使用成本高 ， 可操作性差 ， 远不及水稻生产机械化中的耕作机械和收获机械 ， 与我国经济社会的发展状况不协调 ， 严重制约了我国水稻生产的发展 ， 成为制约水稻生产全程机械化的瓶颈 ， 也限制了我国水稻生产的规模化 、 专业化 、 商品和现代化的发展 。20 世纪 80 年代后 ， 引进 、 吸收 、 消化的小苗带土宽行机插秧技术在低成本育秧技术取得突破后 ， 在单季常规稻种植地区 ， 机插秧技术推广应用有了长足的发展 。 但在水稻主产地区的双季稻和杂交稻的应用上 ， 由于水稻品种的特性决定其栽培技术的特殊性 ，有别于常规稻 ， 以致于目前所应用的机插技术尚不能适应 。 其特征为 ： 已占水稻种植面积的 55%左右杂交稻种植的关键为单本稀植 ， 要求机插定位 、 定量准确 ， 机插秧单株稀植技术亟待解决 。 双季稻的后季稻秧龄较长 、 秧苗过高 ， 移栽时已有分蘖 ； 插秧机分插机构的运动轨迹尚未适应 ， 机插秧效果不好 。目前 ， 国内尚缺少对水稻大苗 、 大株距和单本稀植机插秧关键技术的应用基础研究 ， 要解决制约水稻生产全程机械化的瓶颈问题 ， 有以下几个方面的关键技术需要进行研发 。1 稀植分插机构分插机构是水稻插秧机的关键工作部件之一 ， 从水稻插秧机问世以来一直是研究的热点 ， 机插性能主要集中在三个方面 ：一是如何保证栽插质量 。 即如何实现插秧时的秧爪轨迹和姿态 (取秧角和插秧角 )近似于人工手插轨迹 ，精确插秧 ； 如何实现分插机构工作时运转平稳 、 震动小 ， 达到不伤秧 、 不漏插 。二是立苗直 、 不松散 。 秧针及插植叉头部几何形状的设计是立苗姿态主要原因之一 ， 而分插机构插植端的入水角 、 回转时的运动轨迹应防止干涉插前秧苗 ； 浮板的尺寸 、 形体的设计对立苗姿态影响很大 ，如何实现浮板形体小 、 浮力大 、 行走时壅泥少 、 对邻行秧苗的影响小是机械设计的关键 。三是定位 、 定量准确 ， 取秧精度高 。 即机插时保持秧苗姿态 ， 正确输送 、 精确插秧 ； 实现取苗量调节手柄与送秧皮带 (齿轮 )结构连动 ， 随取苗量的变化自动调节纵向送秧量等 。国内对步行插秧机分插机构的设计与研究大多采用运动学建模与优化相结合的方法 ； 对日本的旋转式分插机构进行工作机理的研究 ， 并提出了不少改进方案 ， 在运动学特性分析研究较为充分 ， 在动力学分析方面由于数学建模的复杂性研究较少 。 要解决我国水稻种植大株距 、 大苗机插秧问题 ， 需要农机与农艺进水稻插秧机关键技术的研发朱祖良(江苏省农业机械试验鉴定站 ， 南京市 ， 210000)摘要 ： 为使水稻插秧机的运用得到进一步推广 ， 针对我国水稻种植品种多 、 产量高 、 地域差别大 、 劳动强度大等问题 ，对我国机秧插技术的应用进行了研究 ， 分析了制约我国水稻插秧机发展的主要问题 ， 阐述了当前插秧机稀植分插机构 、自动控制与监测技术 、 设计 、 开发的现状与今后研发方向 。 对加快水稻插秧机关键技术的研发步伐 ， 推动我国水稻种植机械化的发展 ， 具有重要的意义 。关键词 ： 插秧机 ； 分插机构 ； 自动控制 ； 设计中图分类号 ： 献标识码 ： A 文章编号 ： 1006009)02 论水稻插秧机关键技术的研发 J. 中国农机化 , 2009, (2): 6667, 72. 2009, (2): 6667, 72_收稿日期 ： 2009 年 2 月 18 日朱祖良 ， 男 ， 1953 年生 ， 南京市人 ， 江苏省农机鉴定站高级工程师 ； 研究方向为机械设计 。中国农机化2009第 2 期总第 222 期一 步相结合 ， 从机构工作机理的角度创新构思稀植分插机构的应用方案 ， 解决杂交稻种植中大株距 、 大苗移栽时分插机构的设计问题 ， 并采用科学的试验和检测手段进行试验分析与验证 ， 以满足 55%以上稀植插秧面积的机械化种植需要 。2 插秧机自动控制与监测技术1) 水稻生长的生物性要求是 “浅 、 稳 、 直 、 匀 ”。秧苗的 “浅 、 稳 ”， 水稻返青快 、 分蘖多 ， 根系比较发达 ， 不易倒伏 ； 秧苗的 “直 、 匀 ”， 水稻生长的通风 、透光条件好 ， 病虫害不易发生 ， 籽粒饱满 ， 能实现高产 、 稳产 。 插秧机的优势就在于浅插并插深一致 ， 但机插秧时如何去实现 ， 机械设计的关键在于插植部件的水平技术与土壤条件相适应的仿形装置 。 国内对机插秧技术的研究偏向于机械工作原理和结构改进 ， 缺少对插秧部分水平平衡控制和根据土壤条件的自动插深控制原理与技术的研究 ， 导致我国水稻插秧机的插秧精度和立苗姿态及工作适应性不如日本 、 韩国的插秧机过关 。2) 日本是水稻种植机械研发水平较高的国家 ， 在自动插深插的控制上采取了速度感应型插深自动调节机构 ， 根据不同插秧速度条件下浮板浮起高度的变化自动调节插秧深度 ； 插植部平衡控制采用了先进的 “衡装置 ， 插秧时插植部的倾斜及机身的倾斜可分别通过 “倾斜传感器 ” 和 “角度传感器 ” 来控制插植部水平 ， 并且研究人员已经开展利用卫星全球定位系统 (航的无人驾驶水稻插秧机的研究及基于机器视觉导航插秧机进行辅助驾驶的应用研究 。 导航技术在插秧机中的应用也将成为高水平水稻插秧机的发展趋势之一 。3) 解决高速乘坐式插秧机所发生的成条漏插的现象 ， 除了需要提高秧苗质量 、 规范装秧 、 提高插秧机构的分插精度外 ， 配置漏插与栽插质量的监视报警装置势在必行 。4) 乘坐式插秧机的高速不高效 ， 其原因之一是装秧辅助时间多 ， 研发插秧机自动供秧技术将有助于解决该问题 ， 提高机器适应性 、 作业质量与生产效率 。3 设计与开发平台国内对机插秧技术的设计与开发手段还较为传统 ， 很大一部分是借凭经验进行类比设计 ， 一般只进行静态分析而不注重动态特征分析 。 不像汽车制造 、工程机械 、 航空航天等工业产品应用先进虚拟样机技术进行研发 。 基于 虚拟样机技术解决方案 ， 可以较好地解决水稻插秧机复杂的机械 /液压混合设计 、 动力学分析和结构与参数优化 ， 在产品开发设计中可用于虚拟模型的验证以及对多种方案进行比较 ， 如在计算机上验证稀植分插机构 、插深自动调节机构 、 插植部平衡控制机构的工作原理与动作准确性 ， 对小田块地区的小半径转向靠行的仿真与模拟 ， 改进纵向送秧量 、 横向送秧量与秧针取秧量三者之间的协调和匹配 ， 保证各行取秧量一致 ， 使各个秧箱同时补秧 。 在秧苗几何物理的基础上 ， 利用 立其数字物理模型 ， 把该模型引入到虚拟样机软件 ， 建立水稻插秧机虚拟样机和工作对象的作用关系 ， 从而可更精确地分析插秧机的工作过程 。日本洋马乘坐式高速插秧机已经采用液压机械混合驱动的 速和 级变速器 ， 其传动效率高 、 性能优越 ， 从而使底盘行走能力得到极大提升 。另外 ， 6 行乘座式高速插秧机的销售价格比 4 行手扶插秧机价格高 46 倍 ， 但工作效率仅提高 1 倍 ， 零部件维修价格高 ， 运行成本与目前多数农村经济状况不相适应 。 针对我国国情 ， 研发配置旋转式分插机构的普通乘座式 4 行 、 6 行四轮驱动的高速插秧机 ， 性价比高 、 投资回报快 、 在经济相对比较发达 、 田块中 、小的水稻生产区都具有很大的市场潜力 。水稻插秧机的发展是实现我国水稻生产全程机械化 、 水稻生产的规模化 、 商品化和农业结构调整的重要举措 ； 是充分体现出农机与农艺相结合 、 实用高效和原始创新能力 。 插秧机稀植分插机构的作业精度 、自动控制与监测技术水平是插秧机整机质量和作业质量的技术关键 ， 对插秧机关键技术的研发将降低生产成本 ， 节省劳动力 ， 提高机器作业性能 、 可靠性和适应性 。 运用虚拟样机技术可以较好地解决复杂的水稻插秧机的设计 、 动力学分析和参数优化 ， 可大大减少研发成本和物理样机制造 、 试验的周期 ， 具有巨大的工程实用价值 ， 对我国水稻插秧机设计水平的提高有极大的促进作用 。 加快水稻插秧机关键技术的研发步伐 ， 对推动我国水稻种植机械化的发展 ， 对促进规模化生产 、 农业结构调整 、 农村劳动力转移 、 新农村建设和实现农业现代化具有重要的意义 。参 考 文 献1 朱德峰 , 陈惠哲 , 徐一成 . 我国水稻机械种植的发展前景与对策 J. 农业技术与装备 , 2007, (1): 1415.2 包春江 , 李宝筏 . 日本水稻插秧机的研究进展 J. 农业机械学报 , 2004, 35(1): 162166.3 李耀明 , 徐立章 , 向忠平 , 邓玲黎 . 日本水稻种植机械化技术的最新研究进展 J. 农业机械学报 , 2005, 21(11): 182185.4 赵匀 . 农业机械计算机辅助分析和设计 M. 北京 : 清华大学出版社 , 1998.(下转第 72 页 )朱祖良：论水稻插秧机关键技术的研发第 2 期 67学 报 , 2006, (11).14 黄少安 , 孙圣民 , 宫明波 , 等 . 中国土地产权制度对农业经济增长的影响 对 19491978 年中国大陆农业生产效率的实证分析 J. 中国社会科学 , 2005, (3)a . 100122, . 471039, of C of of in 210000, a of in as of in to of of of of of it to of of on on 100083, on is of of of is of as of on to an of to of is of to 接第 67 页 )(上接第 65 页 )中国农机化 2009 年72水 稻 植 质 钵 秧 栽 植 机 纵 向 进 给 机 构 的 设 计张 清 华 张 吉 军 董 晓 威 陈 恒 高（ 黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 工 程 学 院 ， 大 庆!#!$）! #$%& () *#+,%-./ )# 0#%$0 % ,+.$2/.,#+ )(+%-# $#/%& &+(3%& % ,# -(02.+,0#, ,+1%.# () $,+() *+,-./012 %&() 3+ 56() 7+2 ;&:-: 8? 8,- 0+1,E F:G1,I,+J:A+:+8,- 51L+,- !#!$2 ;/+,1M【 摘 要 】 介 绍 了 一 种 新 型 纸 盘 水 稻 钵 秧 栽 植 机 的 纵 向 自 动 进 给 机 构 的 方 案 设 计 和 工 作 原 理 。 该 机 构采 用 等 距 型 孔 栅 板 橡 胶 带 实 现 纵 向 进 给 ， 无 相 对 滑 差 2 进 给 准 确 ， 确 保 栽 植 机 构 准 确 分 秧 。关 键 词 ： 水 稻 ； 植 质 钵 秧 盘 ； 栽 植 机 ； 纵 向 进 给 机 构【!6$,+!# $#%&( )($ &*% +,-.&( /-&(0&/1# ,2 3#-*&0)1 2#$ 4#0)(&%4 &( *-)(%/1)(*#- 2,- -&0# %#$1&(-,+&( &( 05/51)*# 0,4/)-*4#(* *-)6 +&0 4)$# ,2 %*-)+ +#-# $#%0-&7#$ &( *# /)/# -&0# %#$1&( )-#3#-*&0)116 2#$ )005-)*#16 +&*,5* -#1)*&3# %1&/ #9 )($ *# %#$1&( %#/)-)*&( )005-)06 &% #(%5-#$ 76 5%&( )-&$ /1)*# 0,(3#6&( 7#1* +&* *# #:5&$&%*)(0# ,1# ,( 7,* %&$#%87#5 3(+$8 9%-#: ;424/.,# -(02.+,0#, ,+1%.# () $,+ ! 曲 线 ， 具 体 数 值 参 见 表 !。 由 于 篇 幅 所 限 ， 加载 点 的 载 荷 W 位 移 变 化 曲 线 、 最 大 应 力 点 的 弹 塑 性 应 变 W 载 荷变 化 曲 线 不 再 给 出 。最 大 应 力 点 所 在 位 置 即 为 后 桥 危 险 截 面 ， 最 大 应 力 点 在 后桥 壳 加 载 处 的 内 侧 ， 与 试 验 时 发 生 断 裂 的 位 置 完 全 吻 合 。图 T 断 裂 点 有 载 荷 W 效 应 力 曲 线表 ! 断 裂 点 的 应 力 N ! 曲 线 可 见 ， 随 着 载 荷 的 增 加 ， 等 效 应 力 逐 渐 增 大 ，在 应 力 达 到 屈 服 前 ， 变 形 为 弹 性 变 形 ， 曲 线 呈 线 性 变 化 。 当 应 力达 到 开 始 屈 服 ， 进 入 屈 服 状 态 以 后 ， 应 力 缓 慢 增 加 。当 载 荷 增 到 Q!后 ， 曲 线 开 始 变 化 ， 即 从 Q!开 始 曲 线 向上 翘 起 。 此 时 最 大 应 力 点 所 在 截 面 的 屈 服 区 已 经 达 到 相 当 大 的比 例 ， 承 担 更 大 载 荷 的 能 力 开 始 减 弱 。 试 验 得 到 的 五 个 试 件 的断 裂 载 荷 分 别 为 QS、 Q!S、 Q!S、 五 个 试 件 的 断 裂 载荷 均 值 为 Q! 标 准 差 为 #$V # 所 以 从 计 算 反 映 的 断 裂 载荷 与 试 验 的 断 裂 载 荷 是 一 致 的 。Q 结 论通 过 弹 塑 性 有 限 元 模 拟 方 法 ， 求 得 了 汽 车 后 桥 的 与 试 验 载荷 对 应 的 变 形 和 应 力 ， 与 试 验 结 果 对 比 分 析 ， 计 算 结 果 合 理 。 计算 结 果 为 汽 车 后 桥 的 强 度 评 价 及 疲 劳 寿 命 估 算 提 供 了 所 需要 的 数 据 。参 考 文 献! 陈 军 祥 等 V ? 图 ! 纵 向 进 给 机 构引 进 样 机 因 价 格 和 使 用 成 本 偏 高 稻 农 难 以 接 受 。 为 此 我 们 经 几年 的 研 究 尝 试 利 用 稻 草 、 稻 壳 和 废 纸 并 加 入 各 种 肥 料 及 微 肥 制成 营 养 钵 盘 ， 进 行 植 质 钵 育 秧 栽 植 ， 并 研 制 了 相 应 的 与 该 技 术配 套 的 栽 植 机 纵 向 进 给 机 构 。 经 几 年 的 试 验 研 究 以 及 多 种 方 案的 对 比 ， 设 计 出 一 种 专 用 的 栅 板 橡 胶 带 式 纵 向 进 给 机 构 ， 通 过田 间 试 验 证 实 ， 这 种 机 构 作 为 该 机 械 的 核 心 部 件 可 靠 性 大 大 提高 ， 将 伴 随 着 栽 植 机 投 入 大 批 量 生 产 。 纵 向 进 给 机 构 的 结 构 设 计纸 盘 水 稻 钵 秧 栽 植 机 的 工 作 过 程 是 将 旱 地 里 育 好 的 水 稻纸 盘 钵 秧 苗 盘 整 体 地 置 于 栽 植 机 秧 箱 上 的 栅 板 橡 胶 带 式 纵 向进 给 机 构 中 ， 纵 、 横 向 进 给 机 构 与 栽 植 臂 协 调 工 作 ， 共 同 完 成 分秧 并 通 过 栽 植 臂 最 终 将 钵 秧 苗 植 入 田 间 。 由 于 育 秧 盘 的 结 构 （ 图 所 示） 其 穴 钵 纵 横 为 经 纬 排 列 ， 所 以 钵 苗 的 株 、 行 间 距 均 为!#$。 栅 板 橡 胶 带 装 置 位 于 栽 植 机 秧 箱 下 方 的 秧 门 附 近 正 中央 % 其 带 面 为 栅 板 形 % 封 闭 的 栅 板 橡 胶 带 分 别 套 在 秧 箱 背 面 的两 根 步 进 轴 的 进 给 轮 上 % 其 动 力 由 工 作 箱 输 出 的 摆 动 力 通 过 摆臂 及 棘 轮 机 构 提 供 。 橡 胶 栅 板 间 间 距 与 钵 盘 上 的 钵 块 尺 寸 相 吻合 ， 每 排 钵 块 均 与 栅 板 啮 合 % 并 随 橡 胶 栅 板 带 前 进 无 相 对 滑 差 %进 给 准 确 。 栅 板 橡 胶 带 的 两 边 各 有 一 排 等 距 型 孔 ， 进 给 轮 爪 插入 其 中 。 当 进 给 轮 转 过 一 个 角 度 （ 一 齿 ） 时 % 通 过 轮 爪 拨 动 胶 带前 进 一 步 % 使 秧 钵 盘 被 推 进 一 排 均 匀 进 给 ， 确 保 栽 植 机 构 准 确分 秧 。图 水 稻 植 质 钵 育 秧 盘! 纵 向 进 给 机 构 的 工 作 原 理如 图 ! 所 示 ， 图 中 为 秧 盘 长 压 条 、 ! 秧 盘 短 压 条 、 & 秧 盘 挡板 、 滑 道 、 ( 秧 箱 、 ) 护 苗 器 、 * 秧 盘 定 位 支 撑 切 割 装 置 、 + 方 管 、, 板 式 橡 胶 带 、 # 驱 动 轮 、 植 质 钵 育 秧 盘 。 作 业 前 打 开 长 压 条 将 秧 盘 置 于 板 式 橡 胶 带 , 上 ， 并 使 之 处 于 分 秧 位 置 。 作 业 时 分秧 装 置 每 插 一 穴 秧 苗 ， 横 向 进 给 机 构 驱 动 秧 箱 移 动 一 个 穴 距（!#$） 。 当 插 完 一 排 秧 苗 后 ， 插 秧 机 的 自 动 纵 向 进 给 机 构 工作 。 其 动 力 由 机 器 的 工 作 箱 提 供 的 摆 动 力 矩 ， 转 变 成 棘 轮 棘 爪机 构 的 回 转 运 动 ， 再 通 过 链 条 传 动 将 运 动 传 给 驱 动 轮 #， 通 过栅 板 橡 胶 带 带 动 植 质 钵 育 秧 盘 向 前 进 给 一 个 行 距 （ !#$） ，完 成 纵 向 进 给 运 动 ， 使 纵 向 进 给 量 的 精 度 提 高 ， 有 效 地 保 证 了秧 苗 的 栽 植 精 度 。 为 了 使 每 一 盘 的 最 后 一 排 秧 苗 均 能 顺 利 分秧 ， 本 机 械 上 设 置 了 秧 盘 挡 板 &， 既 保 证 了 每 盘 的 最 后 一 排 秧 苗的 分 秧 ， 又 能 确 保 与 下 一 盘 秧 苗 的 适 时 连 接 ， 使 插 秧 过 程 连 续进 行 ， 有 效 地 控 制 缺 苗 率 。& 秧 盘 支 撑 定 位 切 割 装 置水 稻 植 质 钵 育 移 植 技 术 要 求 移 植 机 的 纵 向 进 给 和 横 向 进给 准 确 到 位 ， 同 时 分 秧 时 秧 盘 处 在 秧 门 附 近 必 须 有 刚 性 支 撑 ，以 保 证 使 用 植 质 钵 育 秧 盘 这 种 秧 苗 特 殊 载 体 时 的 准 确 分 秧 。 为了 满 足 上 述 要 求 ， 在 我国 现 有 普 遍 使 用 的 插 秧机 上 进 行 了 改 进 ， 除 了上 节 描 述 的 纵 向 进 给 机构 以 外 ， 又 增 加 了 如 图 &所 示 的 秧 盘 定 位 支 撑 切割 装 置 。 图 中 为 秧 盘 、! 秧 门 、 & 栽 植 臂 、 正 在分 秧 中 的 秧 苗 、 ( 护 秧舌 、 ) 秧 箱 、 * 托 板 、 + 秧盘 定 位 支 撑 切 割 器 。 由 于 横 向 进 给 量 与 钵 盘 上 钵 块 的 横 向 间 距相 等 % 但 若 秧 箱 上 的 钵 盘 横 向 自 由 度 过 大 % 则 严 重 影 响 栽 植 臂 的准 确 分 插 。 专 用 横 向 进 给 分 秧 支 撑 切 割 装 置 是 由 横 向 为 等 距 排列 的 % 并 垂 直 与 秧 箱 上 平 面 顺 纵 向 布 局 的 若 干 钢 条 组 成 % 其 间 距亦 等 于 钵 块 的 横 向 间 距 。 该 装 置 位 于 秧 箱 的 最 下 端 秧 门 上 方 % 通过 螺 钉 固 定 在 秧 箱 上 。 当 植 质 秧 盘 ! 纵 向 进 给 时 % 两 个 钵 块 之 间缝 隙 可 沿 支 撑 切 割 钢 条 下 滑 % 同 时 钵 盘 横 向 移 动 自 由 度 受 到 限制 % 实 现 横 向 定 位 。 当 栽 植 臂 的 分 秧 爪 在 秧 门 处 分 秧 时 % 其 钵块 因 其 两 侧 有 钢 条 支 撑 % 便 形 成 有 支 撑 切 割 % 从 而 避 免 了 钵 块 连带 现 象 % 使 其 顺 利 分 秧 并 植 入 田 间 % 保 证 立 苗 度 和 均 匀 度 。图 & 秧 盘 定 位 支 撑 切 割 装 置 结 束 语植 质 水 稻 钵 秧 栽 植 技 术 及 其 配 套 机 械 是 目 前 国 内 外 位 居 先进 地 位 的 水 稻 移 植 技 术 和 机 械 ， 它 的 研 究 是 一 项 溶 农 业 、 农 机 、机 械 和 造 纸 行 业 为 一 体 的 系 统 工 程 ， 在 这 项 研 究 中 我 们 已 向 国家 知 识 产 权 局 申 请 了 一 项 “ 发 明 专 利 ” 和 两 项 “ 实 用 新 型 专 利 ” 并获 批 准 。 就 栽 植 机 而 言 ， 与 目 前 国 内 外 普 通 栽 植 机 不 同 ， 它 需 要的 纵 、 横 向 进 给 均 特 别 精 确 。 为 了 确 保 分 秧 精 度 ， 横 向 进 给 机 构是 它 的 核 心 部 件 ， 如 若 进 给 不 到 位 ， 则 分 秧 后 田 间 会 出 现 几 米 内无 秧 苗 ， 反 之 几 米 内 出 现 重 苗 。 而 采 用 我 们 研 制 的 特 殊 “ 水 稻 植质 钵 秧 栽 植 ” 纵 向 进 给 机 构 ， 可 有 效 的 确 保 进 给 准 确 ， 从 而 有 效的 保 证 分 秧 栽 植 的 高 精 度 要 求 。参 考 文 献 丁 元 贺 - 水 稻 机 械 化 高 产 栽 培 ./0- 哈 尔 滨 ： 黑 龙 江 科 技 出 版 社 ，,(， +* 1 ,-! 陈 恒 高 等 - 水 稻 机 制 钵 苗 抛 秧 机 的 研 究 京 ： 农 业 机 械 学 报 ，,)（&） ，* 1 (-& 陈 恒 高 等 - 机 械 手 式 水 稻 抛 秧 机 的 研 究 京 ： 农 业 机 械 学 报 ，,+（&） ，+ 1 (!- 高 英 武 % 任 述 光 - 步 进 式 水 稻 钵 苗 摆 植 机 送 秧 机 构 的 研 究 北 京 ：农 业 机 械 学 报 ， !#& 345- & 64- -( 董 锋 % 耿 端 阳 % 汪 遵 元 - 带 式 喂 入 钵 苗 栽 植 机 研 究 京 ： 农 业 机械 学 报 ， !# 345- & 64- !7!8-! # ! 机 械 设 计 与 制 造 29:- !# 64- & /;:?A B?CD: E /;:9F;机 械 设 计 与 制 造第 期年 月 一 一文 幸 编 号 一 一 一钵 育 水 稻 栽 秧 机 分 秧 进 给 机 构 的 设 计陈 恒 高 黄 晓 威 张 吉 军 黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 工 程 学 院 , 大 庆一 , 一 , 一, 面 , , ,【 摘 要 】介 绍 了 一 种 新 型 纸 盘 水 稻 钵 育 栽 袂 机 分 袂 进 给 机 构 , 该 机 构 采 用 等 距 型 孔 栅 板 棣 胶 带 实 现纵 向 进 给 , 无 相 对 滑 差 , 进 给 准 确 , 确 保 栽 袂 准 确 。关 键 词 水 稻 植 质 钵 育 秧 盘 钵 苗 栽 植 机几 。 翻 。 耐 、 成 咭 尸 , 。 如 站 。 耐 耐 鳍 , 咭哪 力 泌 明 耐 女 。 了 。 去 。 ,即 几 刚 肠 沁 以 ,配 山 勿 沙 坛 妙 沮 以 几 优 哪 、 记 众形 一中 图 分 类 号 文 献 标 识 码植 质 水 稻 钵 育 栽 培 是 目 前 早 育 稀 植 中 最 先 进 的 技 术 之一 。 它 不 仅 可 以 有 效 的 提 高 水 稻 的 产 量 , 而 且 可 以 解 决 其 它 种植 方 法 无 法 避 免 的 诸 如 用 土 量 大 , 取 土 困 难 , 大 量 早 田 土 、 山地 土 、 草 炭 土 向 水 田 转 移 , 导 致 自 然 环 境 受 到 严 重 破 坏 等 难题 。 我 们 经 几 年 的 研 究 尝 试 利 用 稻 草 、 稻 壳 和 废 纸 并 加 人 各 种肥 料 及 徽 肥 制 成 营 养 钵 盘 水 稻 秧 苗 载 体 , 进 行 植 质 钵 育 秧 栽植 , 并 利 用 我 国 目 前 普 遍 使 用 的 插 秧 机 对 其 纵 向 进 给 机 构 、 横向 进 给 机 构 、 分 秧 机 构 进 行 了 改 进 研 制 成 与 该 技 术 配 套 的 植质 水 稻 钵 育 栽 植 机 。 经 几 年 的 试 验 研 究 以 及 多 种 方 案 的 对 比 ,通 过 田 间 试 验 证 实 , 这 种 机 构 作 为 该 机 械 的 核 心 部 件 可 靠 性 大大 提 高 , 将 伴 随 着 栽 植 机 投 人 批 量 生 产 。纵 、 横 向 进 给 机 构 的 结 构 设 计纸 盘 水 稻 钵 秧 栽 植 机 的 工 作 过 程 是 将 早 地 里 育 好 的 水 稻纸 盘 钵 秧 苗 盘 整 体 地 置 于 栽 植 机 秧 箱 上 的 栅 板 橡 胶 带 式 纵 向进 给 机 构 中 , 纵 、 横 向 进 给 机 构 与 栽 植 育 协 调 工 作 , 共 同 完 成 分秧 并 通 过 栽 植 份 最 终 将 钵 秧 苗 植 人 田 间 。 由 于 育 秧 盘 的 结 构图 所 示 其 穴 钵 纵 、 横 为 经 纬 排 列 , 所 以 钵 苗 的 株 、 行 间 距 均为 。 这 种 机 械 传 统 的 插 秧 机 无 法 完 成 , 因 此 , 对 其 双 响 螺旋 轴 和 纵 向 进 给 机 构 进 行 了 改 进 。双 向 螺 旋 进 给 机 构 的 设 计秧 箱 、 链 箱 、 栽 植 臂 等 参 数 不 变 , 但 移 箱 机 构 参 数 中 原 机 分秧 决 数 为 次 , 横 向 进 给 量 , 该 项 目 分 秧 次 数 要 求次 , 横 向 进 给 食 为 , 横 向 移 动 总 量 为 , 为 此 必 须 改变 工 作 箱 中 双 向 螺 旋 轴 的 基 本 参 数 与 相 应 量 的 结 构 见 图 ,由 图 中 可 见 在 保 证 总 移 动 量 的 情 况 下 , 将 螺 距 由改 为 , 轴 径 也 相 应 加 大 , 由 中 改 为 中 二 ,其 螺 旋 升 角 比 原 机 还 小 见 图 。 因 此 改 变 后 增 大 了 轴 向 推 力 ,提 高 了 螺 旋 轴 的 寿 命 。 为 此 双 联 移 动 套 也 相 应 的 作 了 变 动 。 工作 箱 内 其 它 部 件 均 可 通 用 。尹尹 二 叭 明明 口口口 仁 丁 口口【 沈 匡 】 工工口口口 , 丫 件 丫 丫 【 工 民民民 尸 厂厂 士 飞 月 二二 了口口口 【 【 工 比 了 艾 工工洲洲洲 八八万 徉 节 图 水 稻 植 质 钵 育 秧 盘 图 双 向 螺 旋 轴纵 向 进 给 机 构 的 设 计该 机 械 要 求 纵 向 进 给 量 为 二 。 主 动 轮 币 。 , 转角 次 原 主 动 轴 , 故 其 链 传 动 增 速 比 为 , 而 且 改 变 了 原从 动 轴 工 作 的 缺 陷 。 如 图 所 示 。 栅 板 式 橡 胶 带 装 置 位 于 栽 植机 秧 箱 下 方 的 秧 门 附 近 正 中 央 其 带 面 为 栅 板 形 , 封 闭 的 栅 板橡 胶 带 分 别 套 在 秧 箱 背 面 的 两 根 步 进 轴 的 进 给 轮 上 , 其 动 力 由工 作 箱 箱 出 的 摆 动 力 通 过 摆 竹 及 棘 轮 机 构 提 供 。 橡 胶 栅 板 间 间距 与 钵 盘 上 的 钵 块 尺 寸 相 吻 合 , 每 排 钵 块 均 与 栅 板 啮 合 , 并 随橡 胶 栅 板 带 前 进 无 相 对 滑 差 , 进 给 准 确 。 栅 板 橡 胶 带 的 两 边 各有 一 排 等 距 型 孔 , 进 给 轮 爪 插 人 其 中 。 当 进 给 轮 转 过 一 个 角 度一 齿 时 , 通 过 轮 爪 拨 动 胶 带 前 进 一 步 , 使 秧 钵 盘 被 推 进 一 排均 匀 进 给 , 确 保 栽 植 机 构 准 确 分 秧 。氏氏 、 认 二 一 奋 妥妥 岁 杀决决齐齐 不 厂芝芝 刀 又 阮阮阮轮 一一一尸尸尸图 钵 苗 纵 向 进 给 机 构秧 盘 支 撑 定 位 切 割 装 置水 稻 植 质 钵 育 移 植 技 术 要 求 移 植 机 的 纵 向 进 给 和 横 向 进来 稿 日 期 一 一 1994 , 沈 阳 东 北 大 学 , 沈 阳王 德 有 沈 阳 发 动 机 设 计 研 究 所 , 沈 阳 巧一 , , ,一 , , 雌 ,叭彩斌 。耐用 自 主 设 计 开 发 的 的 某 型 发 动 机 模 拟 试 验 器 再 现 试 车 中 的 某 些 机 械 故 障 和 现 象 通 过变 的 组 合 测 试 并 结 合 理 论 分 析 识 别 出 与 碰 摩 故 障 或 现 象 相 对 应 的 特 征 , 为 进 一 步 实时 发 动 机 工 作 状 态 监 侧 与 保 障 试 车 安 全 提 供 了 重 要 依 据 。关 键 词 发 动 机 转 子 试 验 器 碰 摩 应 力 分 析 状 态 监 测的自晌白引卜口翻砂、田的、的的卜口理 。 耐 尸 人 入 , 占 。 心 。郡 咭 , 叩 妙 犷 俄 沂 馏 卿 叮 动 厅鳍 尸 勿 咭 动 切幼 尸 。 云 山 咭山心面、佣店吧目吧自月亩心娜阅吧田性翻八切自月浦返闷讨呼吧 , 艺 吧 乡 忽 厄 尸 理 吧 乡 坦 侧 少 琶 龟 乡 厄 傀 乡 注 , 少 艺 弋 乡 艺 吧 乡 艺 它 尸 巴 吧 夕 吧 产 忍 乡 忍 吧 夕 忽 吧 少 吕 吧 少 巴 吧 夕 忍 甲 夕 忽 , 夕 理 乡 吕 吧 乡 尽 吧 砚 乡 巴 咫 夕 艺 阅 乡 忿 , , 吕 乡 忍 飞 乡 , 乡 毖 吧 少 忍 吧 乡 佗 咫 乡 巴 傀 夕 忍 吧 乡 也 吧 少 毖 吧 乡 艺 吧 乡 巴 吧 乡 忍 吧 夕 艺 妞 尸 艺 吧 , 毯 吧 夕 吕 也 电 弓中 图 分 类 号 文 献 标 识 码某 模 型 转 子 试 验 器 是 由 沈 阳 发 动 机 设 计 研 究 所 自 主 设 计开 发 的 模 拟 研 究
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