浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告班級09機械4班姓名李宇通課題名稱單行蔬菜缽體苗自動移栽機的設(shè)計取苗裝置設(shè)計開題報告目錄1選題的背景與意義1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2蔬菜移栽機研究意義2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1基本內(nèi)容2.2擬解決的主要問題3研究方案、可行性分析及預期研究成果3.1研究思路方案3.2可行性分析3.3預期研究成果4研究工作計劃參考文獻（開題報告全文附后）成績：答辯意見（從選題、任務工作量、質(zhì)量預期、可行性等幾個方面）答辯組長簽名：年月日系主任審核意見簽名：年月日單行水稻缽體苗自動移栽機的設(shè)計取苗裝置設(shè)計李宇通(機械設(shè)計制造及其自動化09級(4)班B09300414)1選題的背景與意義據(jù)FAO統(tǒng)計，2006年中國已成為世界上最大的蔬菜生產(chǎn)國，蔬菜產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的49.61。改革開放以來，我國蔬菜產(chǎn)量每年呈持續(xù)增長的勢頭，發(fā)展迅猛。據(jù)中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料顯示，我國蔬菜播種面積在上世紀80年代年均增長近10%，90年代年均增長14.5%，本世紀前7年平均增長1.9%，到2007年達到2.94億畝，總產(chǎn)量6.41億噸。其中，蔬菜2.6億畝，5.65億噸，人均占有量427公斤。蔬菜已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)中僅次于糧食的第二重要農(nóng)產(chǎn)品，近年來，浙江省在種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和效益農(nóng)業(yè)的發(fā)展上取得了顯著成效，蔬菜生產(chǎn)面積、總產(chǎn)量、總產(chǎn)值逐年增加。浙江省已成為長江三角洲地區(qū)重要的蔬菜生產(chǎn)基地，基本培育形成沿杭州灣兩岸及沿海設(shè)施出口蔬菜產(chǎn)業(yè)帶。同時，蔬菜種植業(yè)也逐步成為發(fā)展我國和我省農(nóng)村經(jīng)濟的重要組成部分2。1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展概述1.1.1自動移栽機研究現(xiàn)狀在發(fā)達國家移栽機發(fā)展起步較早，早在20世紀30年代，國外就出現(xiàn)手工喂苗的移栽機具，在一定程度上減輕了人工移栽的勞動強度。上世紀50年代開始，歐洲國家研制出不同結(jié)構(gòu)形式的半自動移栽機和制缽機。到了上世紀70年代和80年代，半自動移栽機在歐美、前蘇聯(lián)等農(nóng)業(yè)較發(fā)達的國家和地區(qū)得到廣泛應用。到90年代，研究人員對從育苗帶栽植整個系統(tǒng)進行了研究，使育苗盒栽植有機地結(jié)合，研制出多種全自動移栽機。目前，國外的自動移栽技術(shù)已經(jīng)走向成熟階段，而我國目前正處於起步階段，以半自動為主3。1.1.2自動移栽機的構(gòu)造插秧機的工作過程，因結(jié)構(gòu)不同而各有差異，但基本流程大致相同。其“群體逐次分格取秧直接栽插”原理為：秧苗以群體狀態(tài)整齊放入秧箱，隨秧箱作橫向移動，使取秧器逐次分格取走一定數(shù)量的秧苗，在插秧軌跡控制機構(gòu)作用下，按農(nóng)藝要求將秧苗插入泥土中，取秧器再按一定軌跡回至秧箱取秧。各種插秧機栽插部分的組成基本相同：人力插秧機由秧箱、分插秧機構(gòu)、機架和浮體(船板)等組成，自走式機動插秧機還設(shè)有動力驅(qū)動、行走裝置、送秧機構(gòu)等部分4。1.1.3蔬菜自動移栽極研究趨勢為了克服漏插、漂秧和鉤傷秧等缺陷,今后將通過對送秧、分秧、插秧等工作機構(gòu)的改進與創(chuàng)新，繼續(xù)提高插秧質(zhì)量和對各種秧苗的適應性，同時要研制適用于每穴一株雜交水稻秧苗的新型插秧機；研究提高工作裝置的自動化程度，如實現(xiàn)自動裝秧及故障自動停機等的途徑；進一步完善包括育秧在內(nèi)的水稻全套種植機械化體系，提高非插秧季節(jié)水稻插秧機的綜合利用程度。1.2蔬菜移栽機研究意義目前，我國生產(chǎn)的自動移栽機，大都屬于半自動化機器，秧苗仍需要人工供給，不僅勞動強度打，而且作業(yè)質(zhì)量難以保證。因此，要實現(xiàn)移栽的自動化，必須要解決秧苗的供給問題。本課題是對蔬菜缽體自動移栽取苗裝置的設(shè)計研究。2研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題2.1基本內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計中主要完成的內(nèi)容包括：1）根據(jù)蔬菜缽苗取苗的技術(shù)特點和農(nóng)藝要求，模擬人工取苗的軌跡、動作和姿態(tài)要求，發(fā)明蔬菜缽苗取苗機構(gòu)，滿足機械取苗特殊的工作軌跡要求，比現(xiàn)有的蔬菜取苗機構(gòu)工作效率高，并且工作平穩(wěn)。2）論述了該取苗機構(gòu)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，建立取苗機構(gòu)的運動學模型3）根據(jù)蔬菜取苗農(nóng)藝要求，提出蔬菜缽苗取苗機構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的目標和優(yōu)化方法，分析各參數(shù)變化對取苗機構(gòu)運動特性的影響，利用自主開發(fā)軟件，采用人機交互的優(yōu)化方法，優(yōu)化出取苗機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，滿足蔬菜缽苗取苗的工作要求。4）建立取苗機構(gòu)的三維實體模型，對其進行虛擬裝配。2.2擬解決的主要問題移植是蔬菜生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)之一，移植具有對氣候的補償作用和使作物生育提早的綜合效益，可以充分利用光熱資源，其經(jīng)濟效益和社會效益均非?？捎^。目前，國內(nèi)正在應用的移植機械多為半自動移植機，半自動移植機靠手工送苗，效率低。本課題的立意旨在減輕勞動力，加快栽植勞動速度，獲取更大經(jīng)濟利益。3研究思路方案、可行性分析及預期成果本設(shè)計論文擬采用理論分析與三維建模與仿真實驗的方法，在國內(nèi)外移栽機的基礎(chǔ)上，通過三維建模組裝，并對其進行初步的運動學分析。3.1研究思路方案3.1.1目前已有的移栽機取苗機構(gòu)原理分析取苗機構(gòu)需要模擬人手從缽苗盤中把缽苗取出，然后在某個位置釋放，使缽苗落入植苗器中，以便植苗器栽植，接著取苗機構(gòu)重復上述動作。通過分析現(xiàn)有取苗機構(gòu)的軌跡特點，為了順利從缽苗盤中夾取缽苗，要求有一段尖嘴形的取苗軌跡，而且這段尖嘴形的取苗軌跡要有一定的長度，同時取苗爪進入缽苗盤的軌跡段和退出缽苗盤的軌跡段的夾角不能太大，并且進入和退出缽苗盤的取苗軌跡要盡量的平直。在取苗機構(gòu)的取苗階段，取苗爪進入缽苗盤前取苗爪完全張開，當?shù)嚼徝绫P底部時，取苗爪完全夾緊缽苗，然后缽苗隨著取苗爪一起往缽苗盤外運動，實現(xiàn)取苗。同時要求取苗機構(gòu)有持苗和推苗階段，持苗即取苗爪夾持缽苗運動；推苗階段，即取苗爪完全張開，推苗爪向下推苗，缽苗落入植苗器中，實現(xiàn)了推苗。另外還要求取苗爪的有回程階段，此階段要求取苗爪在推完苗后一直保持張開狀態(tài)，直到下一次取苗開始。旋轉(zhuǎn)式行星輪系取苗機構(gòu)，如圖所示，該機構(gòu)包括傳動和取苗臂兩部分，其傳動部分由一個行星架（9）、一個不完全非圓齒輪（5），四個全等的橢圓齒輪（1、2、6、8）以及凸鎖止弧（4）和凹鎖止?。?、7）組成，不完全非圓齒輪的幾何中心為O，4個橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)中心分別為1O、1M、2O、2M。該取苗機構(gòu)工作時（以一側(cè)齒輪結(jié)構(gòu)為例進行介紹），不完全非圓齒輪5（簡稱太陽輪）固定不動，中間橢圓齒輪2（簡稱中間輪）在行星架9的帶動下與太陽輪5嚙合，實現(xiàn)非勻速齒輪傳動，另外，行星橢圓齒輪1（簡稱行星輪）與中間橢圓輪2嚙合，也實現(xiàn)非勻速連續(xù)傳動，從而使得行星輪1相對行星架9作非勻速轉(zhuǎn)動，使得針尖P形成ABCDE段工作軌跡，如圖2.4所示。當中間輪2轉(zhuǎn)到太陽輪5的無齒部分時，太陽輪5和中間輪2脫離嚙合，此時固接在太陽輪5上的凸鎖止弧4與固接在中間輪2上的凹鎖止弧3配合，鎖止中間齒輪2，防止中間輪2相對行星架9轉(zhuǎn)動，此時行星輪1和行星架9一起繞O點做勻速轉(zhuǎn)動，針尖P形成EFA段圓弧軌跡。行星輪1的絕對運動為行星架9繞中心O的勻速圓周轉(zhuǎn)動和行星輪1相對行星架9的非勻速間歇轉(zhuǎn)動的合成運動。通過行星輪軸與行星輪1固接的取苗爪11，一方面隨著行星架9作勻速圓周運動，另一方面隨著行星輪相對行星架作非勻速間歇轉(zhuǎn)動。在這兩種運動的共同作用下，取苗爪針尖P按要求的姿態(tài)運動，通過確定合適的結(jié)構(gòu)參數(shù)，形成蔬菜缽苗取苗的工作軌跡。從圖的機構(gòu)初始安裝位置開始，當行星架轉(zhuǎn)過不同的角度時，形成不同的工作段軌跡：AB段軌跡，即取苗爪進入缽苗盤的軌跡，其中在取苗爪到達B點時，取苗爪完全夾緊缽苗；然后缽苗隨著取苗爪一