电动小粒蔬菜播种机的设计与研究

摘要

温室大棚小粒蔬菜种植面积越来越多，以人工播种方式为主，存在作业劳动强度大、播种效率低、播种质量差和自动化程度低等问题。针对以上问题，本文提出一款由电力驱动、底盘可升降、转向半径小、可进行多种小粒蔬菜播种的蔬菜播种机。主要研究内容包括:
　　(1)根据小粒蔬菜种植参数，利用Solidworks三维仿真软件对整机及关键部件进行详细结构设计和干涉检查。对比转向方式的优缺点并结合本蔬菜播种机的设计特点，选择差速转向方式，实现原地滑移转向。利用传感器实时检测从动轮转速大小，对整机进行防滑检测。对整机车架进行材料选择和结构设计，以满足整机强度要求。
　　(2)对行走机构进行方案分析与设计，行走机构主要包括升降机构和升降机构辅助部件。根据种子的大小设计播种轮型孔，更换播种轮和调节播种器间距，实现多种蔬菜播种株距、行距的参数要求。利用ADAMS仿真软件对升降机构进行运动学和动力特性分析，并与理论分析相比较，验证整机工作过程中的稳定性。利用ANSYSWorkbench软件对升降机构进行静力学分析，主要包括最大变形量分析和等效应力分析，验证零件结构的强度和刚度。
　　(3)驱动系统进行优化设计。通过计算蔬菜播种机在播种作业时消耗的功率，选择整机驱动输入为霍尔无刷直流电机，并对其进行电机功率校验。对驱动电机正反转进行方案设计，实现播种机调头换向。通过计算播种轮与驱动轮之间的行走关系，调节步进电机输入脉冲与齿轮大小，实现播种与行走同步。对各种电池的特性进行比较，选择铅酸蓄电池作为能源输入。根据蔬菜播种机的作业时长，计算电池容量，选取电池数量，以满足作业要求。
　　(4)采用改进播种机的驱动轮与播种器进行播种试验，进行了穴粒数和株距均匀性进行测定，进一步验证驱动轮与播种同步的稳定性。

目录

声明

摘要

1．1 课题来源

1．2 课题背景及研究意义

1．2．1 课题背景

1．2．2 研究目的

1．2．3 研究意义

1．3 研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．3．3 国内外现状综述

1．4 研究内容和技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

1．5 本章小结

2 蔬菜播种机总体方案设计

2．1 蔬菜播种参数确定

2．2 蔬菜播种机总体设计要求

2．3 蔬菜播种机总体设计

2．3．1 工作过程

2．3．2 三维建模

2．4 转向系统确定

2．4．1 转向方式类型

2．4．2 转向方式选型

2．5 防滑系统检测与设计

2．6 车架设计

2．7 本章小结

3 蔬菜播种机关键部件设计

3．1 行走机构方案分析

3．2 行走机构设计

3．2．1 升降机构详细部件设计

3．2．2 升降机构辅助部件设计

3．2．3 刮板设计

3．2．4 行走机构三维装配图

3．3 播种器的设计

3．4 本章小结

4 升降机构运动学及静力学分析

4．1 升降机构理论分析

4．1．1 升降机构运动学分析

4．2 基于ADAMS升降机构运动学及动力学仿真

4．2．1 模型导入与前处理

4．2．2 升降机构运动特性分析

4．2．3 升降机构动力学特性仿真分析

4．3 升降机构静力学分析

4．3．1 ANSYS静力学分析简介

4．3．2 关键部件静力学分析前处理

4．3．3 有限元分析后处理

4．4 本章小结

5．1 电机驱动轮总体要求

5．2 工作过程中功率消耗计算

5．2．1 开沟器开沟阻力计算

5．2．2 行走滚动阻力计算

5．2．3 消耗的总功率

5．3 驱动电机的选择及校验

5．3．1 驱动电机选择

5．3．2 驱动电机功率校验

5．3．3 正反转控制方案分析

5．3．4 播种电机选择

5．3．5 驱动与播种同步设计

5．4 蓄电池的类型及选用

5．4．1 蓄电池的类型

5．4．2 电池容量计算

5．5 本章小结

6．1．1 试验准备

6．1．2 试验内容

6．2 试验结果分析

6．2．1 穴粒数测定

6．2．2 株距均匀性测定

6．3 本章小结

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

作者简历

致谢