[发明专利]一种适用于旱地电驱移栽机的五杆类栽植机构

说明书

本发明针对旱地电驱移栽机双曲柄五连杆类栽植机构受控特性参数与农艺要求参数协调优化的多目标参数优化问题，采用封闭矢量方程描述机构的运动特性，将移栽机作业中的实际农艺参数要求以及其他要求转化为约束条件，通过矩阵法分配权值后组合为受控特性为目标函数，应用遗传算法优化确定机构的结构参数优化设计了一种受控双曲柄五连杆栽植机构。

技术领域

依据本发明优化方法优化后的机构设计参数所制造的栽植机构在完成农艺要求的前提下，工作时驱动电机的输出力矩和栽植机构的速度性能满足工作要求且始终维持在一个比较平稳的状态，并实现了能耗的最小化以及工作效率的最大化。为以后混合电机驱动式移栽机中受控双曲柄五连杆栽植机构的机构设计提供了参考。

背景技术

目前使用的移栽机大都以内燃机作为直接或间接动力，由于作业过程中会消耗大量的燃油资源、对环境造成一定程度污染，已逐渐被电动式移栽机所替代。电动式移栽机指的是由蓄电池提供动力，各机构由电机进行驱动执行作业任务的移栽机。电动式移栽机因其低污染、可变株距栽植、可变深度栽植的优点在近几年受到重视。随着对电动式移栽机研究的逐步深入，学者们认识到电动式移栽机中受控栽植机构的运动规律、能耗情况、力矩和速度性能、稳定性以及工作效率是移栽机优质作业的基本前提和关键保障，同时也反映和代表了移栽机的特点和发展，故受控栽植机构的优化设计技术是设计制作电动式移栽机的核心技术。国内外的相关研究人员从不同的方向角度开展了一些受控栽植机构结构参数的优化工作，然而在这些优化工作中前人大多局限于对栽植器运动规律的研究，着眼于栽植器作业过程中所能实现的曲线轨迹而忽略了对能耗情况、力矩和速度性能、工作稳定性和工作效率的受控特性的参数优化及这些受控特性参数与农艺要求参数协调优化的重要性。

发明内容

本发明针对电驱双曲柄五连杆类栽植机构受控特性参数与农艺要求参数协调优化的多目标参数优化问题，采用封闭矢量方程描述机构的运动特性，将移栽机作业中的实际农艺参数要求以及其他要求转化为约束条件，通过矩阵法分配权值后组合为受控特性为目标函数，应用遗传算法优化确定机构的结构参数优化设计了一种受控双曲柄五连杆栽植机构。

本发明所述的优化设计方法针对的电驱双曲柄五连杆类栽植机构，主要由主动曲柄(12)、从动曲柄(7)、短连架杆(11)、长连架杆(10)、主动链轮(1)、两个从动链轮(6)(8)、传动链(3)、辅助轮(5)、鸭嘴栽植器(9)、框架螺栓(2)4个、紧固螺栓(4)5个、驱动电机(14)延长杆(16)、铝型材(15)、安装轴承(13)组成。

栽植机构的主体部分即双曲柄五连杆部分由主动曲柄(12)、从动曲柄(7)、短连架杆(11)、长连架杆(10)和延长杆(16)组成，杆件之间由螺栓(17)(18)(19)(20)(21)连接。其中主动链轮(1)由驱动电机(14)进行驱动，两个从动链轮(6)(8)以及辅助轮(5)支撑链条，完成传动，带动主动曲柄(12)和从动曲柄(7)完成动作。在主动曲柄(12)、从动曲柄(7)、长连架杆(11)和短连架杆(10)的合成运动下，通过短连架杆(11)、长连架杆(10)和延长杆(16)带动鸭嘴栽植器(9)完成栽植任务。

栽植机构的机架由铝型材(15)4根搭建而成，并由紧固螺栓(4)和框架螺栓(2)进行固定。在曲柄五连杆机构的后方除驱动电机外还装有安装轴承(13)，便于将栽植机构固定在移栽机机体上并调节上下位置。