水稻插秧机械结构设计开题报告

PAGEPAGE10开题报告本课题研究的目的、意义中国作为粮食大国，农业发展是我国经济发展和实现社会稳定的基础。我国粮食生产在2020年再1.313390亿斤，0.9%5813国内外研究现状日本是世界上在水稻机械化方面比较领先的国家，在生产科研和应用领域上较为先进。在20世纪60209080年代初，日本的农机学者使用回转和双插直臂结构，大幅的提高了插秧机的作业速度，同时通过对称安装，使机器中的机构震动大幅度减少。韩国的水稻插秧技术主要是从日本引进，因此插秧机的结构等与日本的机器类似，在能完成作业的前提下降低秧机的制造与使用成本。但是，由于主要技术来源于日本，因此插秧机的发展受到了很大的制约。因此，韩国正在努力的开发自己的技术，以此来摆脱这种状况，研发自己的产品。拟采取的研究路线了解水稻插秧机械的相关结构，学习相关知识与能够用到的各种软件。对水稻插秧机构零部件进行设计，确定所需要的各项数据。根据设计的机构及数据进行建模。对已建模的零件进行装配，并对装配后的机构进行仿真，寻找问题。对机构和各项数据修改和完善，确定最终的机构和数据。进度安排第一周：查阅相关文献，撰写文献综述第二周：对文献综述进行修改，并撰写开题报告第三周：调整开题报告和文献综述的相关内容第四周：下载相关英文文献，查找与课题相关的外文文献第五周：重新核对外文翻译，并开始设计方案第六周：学习文献中的水稻插秧机械结构涉及的相关理论第七周：确定需要用的各种机械结构第八周：对机械结构的零部件进行设计第九周：对机械结构的零部件进行设计第十周：根据设计的数据，对水稻插秧机械结构的零部件进行3D建模第十一周：对已三维建模的零件进行装配，确定装配关系，根据老师的修改意见，对三维建模进行修改和完善第十二周：确定最终的三维设计图，并生成相应的二维图，并对二维图按照标准进行标注第十三周：整理和总结设计过程，写论文的提纲，并为论文撰写查找相关的文献资料第十四周：完成论文主体，根据老师的修改意见，对内容进行调整，增强论文逻辑性第十五周：论文定稿，根据《长春理工大学本科论文格式要求》，对论文的格式进行修改，包括对论文的排版，插入图表的格式等进行修改第十六周：整理所有需要的材料，包括论文、图纸、任务书和毕业设计工作手册，进行答辩准备，对答辩过程可能会有的问题进行准备（2000）最大，而插秧机械结构是发展水稻种植机械化最重要的一环。传统的手工插秧不仅浪费大量时间，而且还会消耗大量的人力物力。水稻插秧机械化可以代替传统的人工插秧，插秧机械有较高的工作效率，只需要一个人操作即可正常工作，在提高生产力的同时也会提高粮食产量，对农业机械化的发展有着重要的作用。但同时也有很多明显的问题，机械的应用范围有许多的限制，由于我国的种植范围很广，有复杂的自然环境，而机械的灵活性很差，很难完全完成工作任务。并且插秧机的品牌、质量参差不齐，也会影响实际插秧的效率与质量。一、水稻插秧机械结构已有的研究成果傅里叶齿轮步行式钵苗移栽机傅里叶齿轮步行式钵苗移栽机构比国内外的其他钵苗机构更为简单，此机构可以代替现有的杆机构及大部分复杂机构，利用其传动特性，使用傅里叶齿轮行星轮系作为驱动机构，在同一时间完成取秧，送秧，插秧，实现平稳运行，减少震动提高机构的工作效率，同时也可以适应更严酷的环境和复杂的轨迹。轮式水稻钵苗行栽机使行栽机完成自身的驱动，另一部分作为动力输出，通过机构的逐级传递，使拔秧机构进行运作。拔秧机构中的推杆轴运作后推动左右秧爪使它们合拢夹起秧苗，继续运作推杆轴离开秧爪，复位弹簧帮助秧爪拔出秧苗，同时左右秧爪分开秧苗脱落掉进导桶中，进行抛秧工作。此行栽机解决了拔秧苗效果不好，抛秧后秧苗的直立程度比较差等问题，同时利用仿生设计，增加了秧夹的耐磨程度，增加了工作的稳定性并提高了使用寿命。独轮乘坐式插秧机68行。此插秧机有着机器结构简单，上手操作简单，机体轻便同时较为灵活，是现在仍然比较受欢迎的插秧机械。手扶步进式插秧机手扶步进式插秧机主要为两轮，主要由人工手扶控制行进方向，由汽油机驱动。在使用时人是站立行走，灵活度较高，可以适应的地形也较多，可以在地头或者较为复杂的环TBS苗的质量较好。乘坐式高速插秧机乘坐式高速插秧机是插秧机械的新机型，作为新型插秧机，它有着高速，稳定等优点。不仅如此，它有着较高的舒适性，同时利用高度自动化的优势，大大的减少了机械化插秧过程中遇见的各种问题。此插秧机可以在作业的同时完成除插秧外的其他一些工作，比如施肥、除草等多种功能。但缺点是由于技术先进，导致机器成本过高，购买负担较重。行星椭圆齿轮插秧机构输入轴连接，当移栽机构开始运行的时候，太阳轮固定不动，种植臂会绕着太阳轮旋转，因为椭圆齿轮的存在做周期性的运动。苗木针尖的轨迹变成类似椭圆的闭合曲线，完成插秧动作。插秧机构在使用过程中较为稳定，降低了成本量与质量，秧苗的成活率也会有所提高。手工双行桨式移栽机手工双行浆式移栽机得动力来源于人为机器提供的拉力，通过地面驱动复合齿轮机构，幼苗放在托盘中，顺着导轨向下滑动，被连接在轴上的叉子拿起，移栽到田地中。相比较传统手工插秧，人们不需要弯腰，可以减少许多繁琐的工作，也可以适合更复杂的地形，使用的成本也较低。但是缺点也很明显，由于需要人力推动，相比较其他的插秧机会浪费很多力气。二、水稻插秧机构存在的问题国内有很大的差距，大多数插秧机并不是能受到农民的认可。复杂的结构使插秧机本事显得笨重且易坏，面对不同的自然环境，插秧机的作业效果也有很大的不同，较硬的土地很容易会出现栽过的秧苗漂浮起来的情况，较软的土地插秧机的行动会受到限制，插秧机的作业速度会下降。不同的插秧机质量参差不齐，有很大的安全隐患。工作时容易和手柄发生碰撞，在整理秧苗时，手容易被刺伤，由于有一些传动用的皮带齿轮等位于秧机外侧，如果不小心碰到或者夹到杂物很容易发生安全事故。购买之后，日常使用的维护和维修也需要一些其他的费用。由于购买和使用的成本较高，导致比较好的插秧机没有办法进行大规模的推广与使用，没办法得到农民的认可。三.总结洁，制作成本不能够过高。插秧机器对受地形的影响较大，机构应能够适应各种地形，这样可以增加机器的使用效果，也会减少使用时出现的各种问题。插秧机有着很大的应用前景与提升空间，插秧机构的完善会加大我国农业整体的机械化进程。参考文献孙建生.傅里叶齿轮步行式水稻钵苗移栽机构分析与优化设计[D].浙江：浙江理工大学，2013张永智.轮式水稻钵苗行载机关键部件仿生研究[D].吉林：吉林大学，2009赵伟英.我国水稻插秧机的机型特点及其应用问题[J].农机使用与维修，2019,(4):50-51李海连，罗春阳，王明旭，萨义德.小型水稻插秧机设计与试验研究[J].农机化研究，2020,(9):76-80ChuJuan.基于多体动力学分析和近似模型的行星椭圆齿轮插秧机构优化[6]K.R.Asha,Padmashree，BabuR.M.Ray.手工(拉式)双行桨式移栽机的研制6.外文文献翻译（4000）基于多体动力学分析和近似模型的行星椭圆齿轮插秧机构优化来源：可在在线查阅摘要确定了移栽机构的多学科设计优化策略，将其分解为运动学、动力学和结构力学三个学科。建立了移栽机构的多学科设计协同优化模型。采用拉丁超立方设计方法生成初始样iSight软件建立行星椭圆齿轮插秧机构多学科优化设计平台，采用多岛遗传算法和序列二次规划混合算法进行计算，20.5%，9.33%。作者在高精度计算和低计算时间的情况下，采用基于近似技术的多学科优化设计方法，获得了插秧机构的最佳总体性能，以满足水稻插秧的农艺要求。引言[1-2]单一学科的设计方法难以协调不同学科之间的设计和优化。多学科设计优化(MDO)方法充分考虑了多学科及其耦合关系，利用学科间的理论协调来优化系统的整体性能。它已广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域[3-6]MDO中的大量系统分析，并且所有学科都可以并行分析和优化[7-10]ISIGH软件建立集成优化平台，对移栽机构进行多学科优化设计近似求解。设计参数与产品整体性能的最佳组合是最优的。移栽机构的结构和工作原理（齿轮。它的旋转中心在椭圆齿轮的一个焦点上。五个椭圆齿轮最初安装在同一位置，以确a固定的行星齿轮。太阳齿轮和行星齿轮之间的齿轮是中间齿轮，称为过渡齿轮[131]。种植臂沿齿轮箱绕太阳轮旋转，同时伴随星轮旋转完成复合运动。由于椭圆齿轮的存在，（类似椭圆）的闭合曲线，分为静态轨迹和动态轨迹。静态轨迹是秧苗针尖在移栽机停止和移栽机构工作时的轨迹曲线，动态轨迹是秧苗针尖的轨迹曲线。凸轮；2.移动块；.7.8.行星齿轮；10.11.00S中心到播种机的距离；l是相邻两个旋转齿轮之间的距离中心。图1.行星椭圆齿轮分插机构多学科设计优化学科分析行星椭圆齿轮分插机构的多学科问题是针对机构的结构特点和MDO的要求，分为多体动力学和结构力学性能两个方面多体动力学分析

f1(z,k00,S)14.3f2(z,k00,S)其中Fs为机架上支架的振动峰力，f1和f2为X和Y方向的峰力d架z，椭圆齿轮长短k，插秧臂0和齿轮箱的初始安装角0，相邻椭圆齿轮的H、摘苗角度0、推苗角度1、摘苗和推苗角度之差。结构力学性能分析移栽机构的结构设计涉及杆件的刚度和偏差、固有频率和阻尼特性。在满足变形和强度要求的前提下，本研究仅考虑静态因素、应力分布和杆件偏差，使端部变形最小。结构l0、宽度和厚度t0yBB和屈服强度。3.2.MDO模型在分析多体动力学和结构力学性能的基础上，建立了基于协同优化的椭圆行星齿轮分插机构的数学模型。图2.行星椭圆齿轮插秧机构总体MDO图3.多学科设计优化的近似模型在系统级变量和主题级优化目标之间建立近似模型，其中系统级变量在各个学科中相Nm6510605060在此基础上，建立了系统级变量与学科优化目标之间的克立格模型，采用拉丁超立方体优化设计生成样本点，构建了系统设计变量与三个学科优化目标之间的近似模型。对三种近似模型的精度进行了评估，以确保它们满足工程要求。近似模型的精度评价标准是确R2MAERMSEMAX1所示表1PAGEPAGE19系数R2MAERMSEMAXR10.976250.032610.021150.04157R20.982110.017790.017260.03624R30.985160.009150.011570.15058从表一的统计数据可以看出，由系统变量和优化目标构建的克里格模型的确定系数R2RMAE0.1，MAX0.2，三个专业学科的全局和局部误差最小，满足设计要求。运维优化平台的搭建及效果分析优化平台建设ISIGHT有集成软件中，这可以大大缩短产品开发周期并显著降低成本（14-16）ISIGHT软MDOSolidWorks软ANSYS/WorkbenchandAdams软件对所建ISIGHT平台的优化组件中进行相应的选择，并在计算器组件中进行相应的设置。建立了基于该近似模型MDO集成平台优化结果分析2所示20.569mm0.252m（55.7%。该机构移栽稳定性好，幼苗成活率高。在移栽机构的运行过程中，车架上的振动力降低了20.5%，总力分布和波动幅度都很小。在满足刚度和强度的前提下，移栽机构的总质量由3054.78g2785g。45g(9.33%)MDOProxy模型的正确性表2.行星椭圆齿轮分插机构的MDO结果模型元素模型元素最佳化的参数初始值第一步化 MIGA使 用NLPQ 进行的第二步优化总增量值/%进行最优相对增量/%进行最优相对增量/%洞宽动态目标轨迹的苗针尖点，0.5690.252-55.70.2520-55.7d/mm机架上支架的振动峰值力，2842.32817.2-0.882259.9-19.78-20.5FS/N移植机构的质量，3054.782863.12-6.772785.45-2.74-9.33m/kg可变因素椭圆齿轮的齿z1921/21//椭圆齿轮的短轴和长轴之比，0.98730.99030.300.99110.080.38k种植臂初始安装角-65-61.16-5.91-60.15-1.65-7.560/°齿轮箱初始安装角5048.44-3.1245.12-6.85-9.970/°相邻椭圆齿轮的旋转中心距43.544.672.6944.810.313.00离，l/mm从针尖到行星轮轴的距离，140145.884.20149.462.456.65S/mm功率输入轴的角速度，ω6.2812.56/12.56///rad·s−1水稻插秧机的前向速度，49559319.8593019.8vm/mm·s−1水稻插秧机的前向速度，vm/mm·s−149559319.8593019.8变速箱箱长度，l0/mm242.63235.04-3.13234.97-0.03-3.16变速箱外壳的宽度，b0/mm64.5263.25-1.9762.95-0.47-2.44变速箱外壳厚度，t0/mm14.813.06-11.7613.02-0.31-12.06限制该轴的横截面角，yB/mm5.27E-084.77E-08-9.494.77E-08-0.06-9.55轴的挠度，B/°0.7640.636-16.750.627-1.42-18.17轴轴的屈服强度：σ/MPa1.02E-048.93E-05-12.828.92E-05-0.02-12.84针尖轨迹的高度，H/mm295.1289.67-1.84298.142.921.08拣苗角度，0/°77.5376.79-0.9574.66-2.77-3.7推苗角，1/°22.3521.06-5.7719.71-6.41-11.8采摘与推苗角度的差异，δ/°55.1855.73154.95-1.4-0.424.3.测试验证33苗针倾点动态轨迹的优化穴长得到改善，支架对机架的振动力峰值减小，移栽机构的质量5%表3仿真结果验证模型元素最佳参数初始值优化结果验证结果相对增量/%目标苗针尖点动态轨迹洞宽度d/mm0.5690.2520.2634.37机架上支架的振动峰值力，FS/N2842.32259.92161.72-4.34移植机构的质量，m/kg3054.782785.452867.652.955.总结MDOkriging模型ISIGHT软件对近似模型的评价表明，精度满足设计要求，构建了行MDO0.569mm减小到20.5%。整个力分布均匀，波动幅度小，使机构性能稳定可靠。插3054.78g2785.45g（9.33%），使整体结构紧凑，节省材料和制造成本。手工(拉式)双行桨式移栽机的研制来源：英国应用科学与技术杂志摘要稻谷（米饭）被认为是东南亚国家最重要的粮食作物。它是印度消费的主要食物。插182250个工时。此外，很多时候由于劳动力短缺，移栽被推迟，这导致产量逐渐下降。移栽旺季劳动力短缺，给及时完成移栽作业带来了难题。人工操作的水稻插秧机对于小面积和边际土地是有用的。因此，我们打算开发成本低、在当地制造、用途广泛的设备，通过使移栽成20~25日515~20cm5%30.2公顷/天(8小时工作日)的实际处理能力。关键词水稻：人工移栽；拉式；小农简介在亚洲，水稻秧苗移栽到水田里的做法很普遍，主要是为了加强杂草防治。移栽需要较少的种子材料。但是要消耗更多的能量，而且由于移植休克，作物需要更长的时间才能成熟。水稻是一年生半水生植物，是发展中国家最重要的粮食作物[1-3]。水稻是在湿地上种植的，根据水分供应、湿地条件等条件，采用直接种植或移栽的方式种植。在水稻生产方面，印度仅次于中国[4]。在印度，水稻种植面积超过43公顷，产量约为11291万吨。这约占该国主要粮食产量的40%。西孟加拉邦是该国最大的水稻生产州，其产量为1509万吨，低于5.15百万公顷的面积。2017-2018年，该国水稻总产量为112.9100万吨，而1971年为69万吨[5]。90%以预见，它不能很好地做到这一点，因为需求正在增加，人口也在增加，尽管作物产量已经达到最高水平[6，7]20256.5亿食米者。这就“如何用更少的水和更少的土地面积使目前的水稻年产量如何超过7一项研究表明，大多数亚洲国家将无法养活其潜在人口，而且在不可逆转地摧毁其土地资源，即使有高水平的供应管理[8]。秧苗在移栽前在不同的时间段内在室内生长。传统品种40～8020天。3040个人种植一公顷的水稻，13天[9-11]。在一些沙质土壤中，移栽是在最后的几个小时内进行的，否则土壤变得太硬，无法在雨水不足且土壤坚硬的地区人工插秧，移栽也可以在非淹水土壤中进行，方法是用棍子打洞插秧。在随机化移栽法中，秧苗移栽时，植株之间没有一定的距离或间距。直行移栽法是将植株间的间隔均匀地移栽，然后直行移栽。第二种方法包括标准化绳、电线和木材或木材形式的种植指南，以获得所需的均匀间距。木标记是用来2025厘米的间隔标记齿。直行种植将使除草和施用肥料、除草剂、杀虫剂更容易，更重要的是，获得最佳的株距。行距是影响水稻25-40%料成本。桨叶随机机械移栽(历史、起源与发展)206080器遍布整个东亚和南亚地区。水稻插秧机是一种专门为帮助水稻种子移栽到稻田而设计的机器。虽然世界各地都种植水稻，但水稻插秧机主要用于东亚、东南亚和南亚国家，需要为机械化种植做好充分准备。土壤必须足够平整，以承受机器所承载的重量，并支撑要种植的幼苗。（两排八排30试验用接种机。它配备了电机传感器、计算机和两台CCD摄像机。该系统的处理频10赫兹，最大工作/3.5英尺(1.1米/秒)RGB并将它们转换成实验室图像，这些图像被设计成接近人类视觉。计算机软件利用该图像提取出苗木的行距，并计算其角度和位移。实验表明，插秧机的角度是渐变的，但是位移是稳定的。移植托盘是在垫式苗圃中使用的。这些树苗像打字机架子一样移动着，同时收集并把它们压入土壤中。其他还有乘坐式和步行式移植机[12,13]。机器的组成部分可能因制Kharif时期主要202050%42%。手工移植耗费大量70%左右的农民拥有小而边际的土地，不宜采用手工移植。在劳动力从水稻生产部门转移到另一个部门之前，机械化将发挥重要作用材料和方法移栽机必须易于操作和运输，成本低廉或合理，因此材料选择应与预期结果相匹配。在这里，我们决定使我们的设备重量更轻，以便于携带到外地的要求。开发的机器结构简单，有木板、链轮、铸铁制成的金属平面和轴、轴承和衬套、合金钢托盘和配件。所研制的移栽机的原理图和机械元件的规格分别如图1和表1所示。手动移栽机的工作原理是这样的，驱动整个系统的地轮需要一个人为机具提供所需的拉力。复合齿轮机构由地面轮驱动。机具在轴上设有额外的孔，可通过改变杠杆距离来调整深度。稻谷被小心地排列在托盘中，并在重力的作用下向下流动。连接在轴上的叉子从托盘上拿起放好的秧苗，安全地放在水坑里。轴的传动由复合齿轮机构提供，该机构使用由地面轮(周长为100厘米)提供动力，通过链条和链轮传递。采用木材作为框架材料，便于加工、改良和加工。根据项目的目的，木材成本低，而且在当地可以买到。因此，它给了我们在物质选择方面的强大背景。模型示意图由一个长75cm、宽35cm的长方形底座和两个面朝各高36cm、底座75cm的右侧三角形组成。机器两边(2)在适当的位置。设计合适的驱动系统是任何机器的重要步骤步骤。在选择一种特殊的驱动系统之前，考虑了几个因素。通常，对于野外作业，齿轮链条是首选。在这种情况下，采用链传动机构，以降低成本，因为齿轮传动机构更昂贵。所采用的传动系统的优点是在各种工作条件下使用时滑动少，通用性强。为了保持所需的间距，引入了复合链传动；根据可用性和适用性，选择了两个48齿和18齿链轮（图3）1。牵引式双排插秧机技术条件模型的长度模型的宽度模型的高度地轮围电源电源车轮的类型行距播种深度齿轮速比1.已开发的移植机的工作流程图2.水稻插秧机示意图图3。插秧机机械传动系统虽然在目前的农艺实践中，推荐的水稻秧苗放置深度是3到4厘米，但机器的设计是将秧苗放置在可能的最大深度5厘米。苗圃发育涉及设计苗圃的高度和倾斜度。高度是面积的一个参数，包括与作物特性有关的一个参数。倾斜度必须有助于苗圃以所需的速度流动，以便在田地中保持相同的种植数量。它不能一次放置所有的幼苗，以免发生不适当的移植。为了便于在没有任何损失的15度约为20天的幼苗，以适合操作。驱动轮或地轮固定在机器的前端，使机器中心的重量分布均匀，便于机器的运动。对7个山丘种植的采摘机制。驱动轮设有凸耳，以便于运输，避免因种植不均匀而滑倒(4)2球轴承支撑，球轴承包括在与机器相连的外壳内。它便于轮子的移动，因此操作起来不费力。浮动对于机器来说是非常重要的，因为它可以确保机器在潮湿的田地中工作时不会深深地沉入土壤中。浮动装置通过底部的螺钉固定在机器上，其形状与底座成直角机器的尺寸。它本质上是轻质材料。图4.驱动轮制造:该项目的基本部件已经制造完成包括车架吊轮托盘手指轴链轮和链条浮子和手柄。框架是由原木制成的3厘米厚的原木根据需要尺寸切割用螺母和螺栓连接。 框架的长度、高度和宽度分别为1.0米、0.38米和0.30米(图5)图5.大型机2.0cm1.0弯曲度为使用诸如锤子之类的工具形成圆形。在得到所需的形状后，端点被焊接在一起，接着，凸耳被焊接到轮子的外圆周上(4)。托盘根据尺寸制作成MS片状，并根据休止角度使幼苗自由落下。手指用于从托盘中摘取水稻秧苗，并保持其在滑道上。有两个托盘20.0厘米的附着在柱子上。手指所需的运