基于COSMOSMotion插秧机纵向进给机构的运动分析.pdf

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 2