强烈推荐水稻插秧机的机械原理毕业论文Word格式文档下载.docx
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在设计要求中,
插秧频率为120次min,
故齿轮2的转速为120rmin,
即齿轮1与齿轮2的传动比为5:
6。
两齿轮的设计如下:
名称
齿轮1
齿轮2
模数m
3
齿数
36
30
分度圆直径d
108
90
齿顶咼ha
6
齿根高hf
7.5
基圆直径db
100
84
传动比i
5:
6
啮合角a
22.19°
齿轮1与齿轮2之间的中心距为99mm
齿轮传动如图:
连杆机构:
杆AB为曲柄,杆CD为摇杆,BE与连杆BC固结。
本设计的要求中,点E的轨迹如图1中所示。
假设AB长为10mm,BC长为30mm,CD长为20mm,AD长为30mm,BE长为55mm,
以A为原点,AD所在直线为x轴,建立平面直角坐标系。
由10*cos01+30*cos02=30+20*cos03,
10*sin01+30*sin02=20*sin03,得,
02=2*arctan{2*sin01—[16—(2*cos01+1)2]?
}
(4*cos01—11)
点E的轨迹方程如下:
x=10*cos01+55*cos(02+0)
y=10*sin01+55*sin(02+0)
利用MATLAB软件,通过改变角0的大小(0的值依次取
10°
15°
20°
25°
30°
35°
40°
45°
50°
),来获得点E的9个轨迹图。
在MATLAB编译器中输入以下语言:
fori=1:
9
theta仁0:
pi100:
2*pi;
theta2=2*atan((2*sin(theta1)-sqrt(16-(2*cos(theta1)+1).八2)).(4*cos(theta1)-11));
X=10*cos(theta1)+55*cos((i-1)*3.75*pi180+pi12+theta2);
y=10*sin(theta1)+55*sin((i-1)*3.75*pi180+pi12+theta2);
subplot(3,3,i);
plot(x,y);
end
得出轨迹图:
(第一行,9的值依次为10°
第二行,9的值依次为25°
第三行,9的值依次为40°
。
经过比较这9个轨迹图,发现第二行第二列的轨迹图(9=30°
)中的轨迹与图1中的轨迹近似,故选择第二行第二列的轨迹图(9=30°
)。
考虑到设计要求插秧深度在10~25mm之间,而通过观察此轨迹图,发现点E轨迹最右端点的x坐标(略小于40)与点D的x坐标(等于30)之差小于10mm且大于5mm,所以需改进方案尺寸:
将各杆的长度增加一倍,即
AB=20mm,BC=60mm,CD=40mm,AD=60mm,BE=110mm,
9=30°
在此情况下,点E轨迹最右端点的x坐标与点D的x坐标之差必大于10mm且小于20mm,即方案可以满足插秧深度在
10~25mm之间的要求。
2)送秧机构
从动件(秧箱)运动线图的设计,采用摆线运动修正等速
运动规律的加速度曲线(从动件无柔性冲击,运行平稳),如下
所示:
S1+S2
从动件的运动线图分为6个阶段,
各阶段运动方程式如下:
1)01(秧箱做加速运动)
S=S1[书©
1—sin(n1)n]
v=S13[1—cos(n^©
1)]©
1
a=nS1w2sin(n4©
1)©
12
2)©
1<
4<
©
2
(秧箱做匀速运动)
S=S1+(S2-S1)(®
-©
1)(©
2-©
1)
v=2S1®
©
a=0
3)©
2<
^<
n(秧箱做减速运动)
S=S1{(书-©
2)©
1—sin[n(书-©
2+©
1]n}+S2
v=S1w{1—cosn-©
1]}©
a=nS1w2sin[n-©
1]©
4)nW^Wn+©
1(秧箱做加速运动)
S=S1{(2©
1+©
2—»
)©
1—sin[n(3©
2-»
)©
1]n}
v=S1w{[cos[兀(书一©
2—©
1]—1}©
a=—nS1w2sin[n(书一©
5)n+©
1<
®
<
n+©
2(秧箱做匀速运动)
S=S1+(S2-S1)(2©
2+©
1-®
)(©
v=—2S1w©
6)n+©
2W®
W2n(秧箱做减速运动)
2+2©
1—书)©
1—sin[n(2©
1—
书)©
v=S1w{cosn+2©
a=nSI®
2sin[n(®
-2©
设计要求“每次移箱距离应与秧爪每次取秧宽度相配合”,
即
取秧宽度点E的往复运动周期=从动件(秧箱)的匀速运动速度
点E的往复运动周期已知,周期大小为0.5s。
设取秧宽度为10mm,
则v二2xSix®
1=20mms,
即从动件(秧箱)的匀速运动速度的大小为20mms。
根据实际需要,设定©
1,©
2,Si,S2的值,且满足
2*Si*®
1=20mms。
1,S1应尽量小些,
以减小从动件从启动达到稳定速度所经过的时间和位移。
取©
1=
n6,©
2=5n6,S1=
=10mm,S2=110mm,
将
1,
2,S1,S2
的值代入
仃程S
的表达式,得
S=
:
609
n-10sin(6
9)n,
(0
9Wn6)
150
9n-15,
(
n6v9v
5n6)
S=60ipn-
10sin(6p)n+60,
(5n6<
pV
n)
S=70-60p
n+10sin(6p)n,
(n<
p<
7
n6)
S=285-150
pn,(7
n6Vp
V11
S=120-60
pn+10sin(6p)n.
(11n6<
p
兀)
由2*S1*3©
1=20mms,S1=10mm,©
1=n6,得
3=
n6rads,
即凸轮转速为5rmin。
根据已求出的从动件的行程S的表达式,
则对心从动件凸轮机构的凸轮廓线方程式为可写:
X=
(rb+S)*sinp
Y二
(rb+S)*cosp
(rb为凸轮基圆的半径值)
取rb
=20mm,滚子半径为10mm在制作运动仿真过程中,
得到理论廓线和实际廓线,如下图所示:
凸轮机构的运动仿真图:
5.心得体会:
本课程设计考察了我们所学的机械原理知识。
在设计过程中,要综合多方面的要求和需要来进行合理的选择,这是一个并不简单的过程。
由此可以了解到,自己的能力远不能解决复杂的实际问题。
我们还应不断地学习和积累。
在对水稻插秧机完全不了解的情况下,通过网络,查找了大量的相关资料。
尽管对现实生活中的水稻插秧有了一定的了解,但这些资料对其工作的描述仍不够详细和清晰。
我们未能对水稻插秧机的工作流程和原理完全清楚,比如秧箱的具体结构和工作方式。
这是设计过程中一个比较大的遗憾。
设计尺寸的部分是其中最难的步骤,我们只能在做出一个
自我感觉合理的尺寸假设的前提下,继续以后的设计,而且应用了一个之前我们完全陌生的软件MATLAB。
因为不懂得如
何使用该软件,所以寻求朋友的帮助,我们顺利得出了点E(秧爪)的与要求轨迹近似的静轨迹图。
接下来的步骤水到渠成,花费较多时间是一些繁杂的运算。
通过本次设计,积累了经验,对已学知识的理解更加深刻。
表面看似简单的问题,在解决的过程中,逐渐显现出其复杂。
在以后的学习中,应避免犯眼高手低的错误。
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