强烈推荐水稻插秧机的机械原理毕业论文.docx
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强烈推荐水稻插秧机的机械原理毕业论文
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水稻插秧机的机械原理课程设计
1水稻插秧机设计要求
水稻插秧机是用于栽植水稻秧苗的机具。
结构简单、体积小,使用寿命长。
它主要包括送秧机构、传动机构、分插机构、机架和船体等组成。
本设计主要完成分插机构和送秧机构的设计。
设计要求:
1)水稻插秧机应包括连杆机构、凸轮机构等常用机构。
2)插秧频率120次min。
3)插秧深度10~25mm之间。
4)发动机功率2.42kw,转速2600rmin,传动机构始末传
动比i=26。
5)对移箱机构(送秧机构)的设计要求:
a.每次移箱距离应与秧爪每次取秧宽度相配合,要求保证取秧准确、均匀。
b.移箱的时间应与秧爪的运动相配合。
c・传动平稳,结构简单,加工方便,必须使用可靠、
耐久。
2.工作原理及其动作分解
分插机构是水稻插秧机的主要工作部件,由取秧器
(栽植臂和秧爪),驱动机构和轨迹控制机构组成。
取秧器在驱动机构的驱动和轨迹控制机构的控制下,按照一定的轨迹从秧箱中分取一定数量的秧苗并将其插入土中,然后返回原始位置,开始下一次循环动作。
秧爪在栽植臂的带动下完成取秧和插秧工作,图1中虚线
给出秧爪的静轨迹图,。
由于传动机构始末传动比i=26,
故皮带轮与齿轮1的转速为100rmin。
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
6
齿根高hf
7.5
7.5
基圆直径db
100
84
传动比i
5:
6
啮合角a
22.19°
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°,15°,20°,
第二行,9的值依次为25°,30°,35°,
第三行,9的值依次为40°,45°,50°。
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®©1
a=0
3)©2<^ S=S1{(书-©2)©1—sin[n(书-©2+©1)©1]n}+S2 v=S1w{1—cosn-©2+©1)©1]}©1 a=nS1w2sin[n-©2+©1)©1]©12 4)nW^Wn+©1(秧箱做加速运动) S=S1{(2©1+©2—»)©1—sin[n(3©1+©2-»)©1]n} v=S1w{[cos[兀(书一©2—©1)©1]—1}©1 a=—nS1w2sin[n(书一©2—©1)©1]©12 5)n+©1<® S=S1+(S2-S1)(2©2+©1-®)(©2-©1) v=—2S1w©1 a=0 6)n+©2W®W2n(秧箱做减速运动) S=S1{(2©2+2©1—书)©1—sin[n(2©2+2©1— 书)©1]n} v=S1w{cosn+2©1)©1]—1}©1 a=nSI®2sin[n(®-2©2-©1)©1]©12 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) S= : 150 9n-15, ( n6v9v 5n6) S=60ipn- 10sin(6p)n+60, (5n6 n) S=70-60p n+10sin(6p)n, (n n6) S=285-150 pn,(7 n6Vp V11 n6) S=120-60 pn+10sin(6p)n. (11n6 <2 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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- 强烈推荐 水稻插秧机 机械 原理 毕业论文