[發明專利]一種適用于旱地電驅移栽機的五桿類栽植機構

在審

• 申請號: 201911162140.8
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN111010948A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 袁宗陽;權龍哲;姜士杰;郎繼超;齊森茂;魏春雨
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: A01C11/00
• 分類號: A01C11/00;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明針對旱地電驅移栽機雙曲柄五連桿類栽植機構受控特性參數與農藝要求參數協調優化的多目標參數優化問題，采用封閉矢量方程描述機構的運動特性，將移栽機作業中的實際農藝參數要求以及其他要求轉化為約束條件，通過矩陣法分配權值后組合為受控特性為目標函數，應用遺傳算法優化確定機構的結構參數優化設計了一種受控雙曲柄五連桿栽植機構。

技術領域

依據本發明優化方法優化后的機構設計參數所制造的栽植機構在完成農藝要求的前提下，工作時驅動電機的輸出力矩和栽植機構的速度性能滿足工作要求且始終維持在一個比較平穩的狀態，并實現了能耗的最小化以及工作效率的最大化。為以后混合電機驅動式移栽機中受控雙曲柄五連桿栽植機構的機構設計提供了參考。

背景技術

目前使用的移栽機大都以內燃機作為直接或間接動力，由于作業過程中會消耗大量的燃油資源、對環境造成一定程度污染，已逐漸被電動式移栽機所替代。電動式移栽機指的是由蓄電池提供動力，各機構由電機進行驅動執行作業任務的移栽機。電動式移栽機因其低污染、可變株距栽植、可變深度栽植的優點在近幾年受到重視。隨著對電動式移栽機研究的逐步深入，學者們認識到電動式移栽機中受控栽植機構的運動規律、能耗情況、力矩和速度性能、穩定性以及工作效率是移栽機優質作業的基本前提和關鍵保障，同時也反映和代表了移栽機的特點和發展，故受控栽植機構的優化設計技術是設計制作電動式移栽機的核心技術。國內外的相關研究人員從不同的方向角度開展了一些受控栽植機構結構參數的優化工作，然而在這些優化工作中前人大多局限于對栽植器運動規律的研究，著眼于栽植器作業過程中所能實現的曲線軌跡而忽略了對能耗情況、力矩和速度性能、工作穩定性和工作效率的受控特性的參數優化及這些受控特性參數與農藝要求參數協調優化的重要性。

發明內容

本發明針對電驅雙曲柄五連桿類栽植機構受控特性參數與農藝要求參數協調優化的多目標參數優化問題，采用封閉矢量方程描述機構的運動特性，將移栽機作業中的實際農藝參數要求以及其他要求轉化為約束條件，通過矩陣法分配權值后組合為受控特性為目標函數，應用遺傳算法優化確定機構的結構參數優化設計了一種受控雙曲柄五連桿栽植機構。

本發明所述的優化設計方法針對的電驅雙曲柄五連桿類栽植機構，主要由主動曲柄(12)、從動曲柄(7)、短連架桿(11)、長連架桿(10)、主動鏈輪(1)、兩個從動鏈輪(6)(8)、傳動鏈(3)、輔助輪(5)、鴨嘴栽植器(9)、框架螺栓(2)4個、緊固螺栓(4)5個、驅動電機(14)延長桿(16)、鋁型材(15)、安裝軸承(13)組成。

栽植機構的主體部分即雙曲柄五連桿部分由主動曲柄(12)、從動曲柄(7)、短連架桿(11)、長連架桿(10)和延長桿(16)組成，桿件之間由螺栓(17)(18)(19)(20)(21)連接。其中主動鏈輪(1)由驅動電機(14)進行驅動，兩個從動鏈輪(6)(8)以及輔助輪(5)支撐鏈條，完成傳動，帶動主動曲柄(12)和從動曲柄(7)完成動作。在主動曲柄(12)、從動曲柄(7)、長連架桿(11)和短連架桿(10)的合成運動下，通過短連架桿(11)、長連架桿(10)和延長桿(16)帶動鴨嘴栽植器(9)完成栽植任務。

栽植機構的機架由鋁型材(15)4根搭建而成，并由緊固螺栓(4)和框架螺栓(2)進行固定。在曲柄五連桿機構的后方除驅動電機外還裝有安裝軸承(13)，便于將栽植機構固定在移栽機機體上并調節上下位置。