高速插秧机移栽机理研究进展与特点外文文献翻译、中英文翻译

附录 1.外文译文高 速 插 秧 机 移 栽 机 理 研 究 进 展 与 特 点关 键 词 ： 插 秧 机 ; 移 栽 机 制 ; 运 动 学 ; 动 力 学 。摘 要 。 插 秧 机 移 栽 机 械 的 工 作 性 能 直 接 影 响 到 插 秧 机 的 工 作 质 量 和 效率 ，是 插 秧 机 的 核 心 部 件 。 本 文 介 绍 了 高 速 移 植 机 构 的 主 要 形 式 和 发 展 现状 ，总 结 了 各 种 移 植 机 构 的 特 点 ，结 构 原 理 和 适 用 性 。 同 时 也 阐 述 了 各 种移 栽 机 构 的 运 动 学 和 动 力 学 分 析 。 最 后 提 出 移 植 机 制 的 研 究 趋 势 和 仍 有 待解 决 的 问 题 。 为 此 ， 为 完 善 移 植 机 构 和 研 究 新 机 器 的 研 究 提 供 一 些 思 路 。引 言 移 栽 机 是 一 个 复 杂 的 机 械 系 统 ，包 括 驱 动 和 控 制 装 置 ，底 盘 ，电气 系 统 ， 移 动 箱 机 构 ， 育 苗 装 置 和 移 植 机 构 等 。 移 栽 机 构 是 移 栽 机 的 关 键部 分 ， 移 栽 机 由 移 植 臂 和 驱 动 机 构 。 它 是 一 种 接 受 一 定 数 量 幼 苗 的 身 体 ， 然 后 插 入 土 壤 中 ， 可 以 被 视 为 一 种 操 纵 者 。 它 的 表 现 决 定 了 移 栽 的 质 量 ， 可 靠 性 和 每 分 钟 的 移 栽 次 数 。所 以 移 栽 机 制 一 直 是 其 中 的 一 种 研 究 重 点 为农 业 科 研 人 员 。 移 栽 机 理 研 究 的 目 的 在 于 ： 如 何 保 证 移 栽 质 量 ， 如 何 实现 移 栽 苗 的 爪 爪 轨 迹（ 幼 苗 和 种 植 角），不 伤 苗 ，不 拔 苗 。 如 何 提 高 每分 钟 移 植 次 数 1 。对 于 移 植 机 制 类 型 ， 可 以 通 过 移 植 频 率 分 为 传 统 移 植 机 制 和 高 速 移 植机 制 。研 究 人 员 利 用 运 动 学 和 动 力 学 方 法 研 究 分 离 种 植 机 制 的 设 计 和 优 化 分析 。 机 构 运 动 学 和 动 力 学 分 析 是 力 学 性 能 研 究 的 重 要 组 成 部 分 。 通 过 机械 运 动 和 动 力 学 分 析 ，研 究 人 员 可 以 了 解 现 有 机 构 的 运 动 学 和 动 力 学 性 能 ， 利 用 现 有 机 构 更 合 理 更 有 效 ， 或 为 某 些 机 械 提 供 相 关 数 据 以 根 据 机 械 性 能改 进 设 计 。 机 构 的 运 动 学 分 析 和 动 力 学 分 析 是 设 计 过 程 中 的 必 要 步 骤 。 准确 地 说 ， 只 有 从 分 析 中 获 取 数 据 ， 才 能 解 释 设 计 是 否 符 合 使 用 要 求 ， 并 在此 基 础 上 改 进 设 计 2 。 因 此 ， 分 析 移 植 机 构 的 运 动 学 和 动 力 学 是 非 常 必要的 。现 在 ，移 植 机 制 的 研 究 重 点 集 中 在 其 设 计 和 优 化 上 。 本 文 收 集 了 各 种以 往 的 高 速 移 栽 机 构 ， 简 要 介 绍 了 机 构 原 理 ， 以 及 运 动 学 和 动 力 学 分 析 ， 并 对 今 后 移 植 机 构 的 研 究 提 出 了 一 些 想 法 。高 速 移 植 机 制为 了 提 高 每 分 钟 的 移 栽 时 间 ， 日 本 从 20 世 纪 80 年 代 开 始 研 究 高 速 型移 栽 机 构 ， 采 用 旋 转 式 移 栽 机 构 取 代 传 统 的 曲 柄 摇 杆 式 移 栽 机 构 2 6 , 2 7 。我 国 也 从 2 0 世 纪 9 0 年 代 开 始 研 究 高 速 移 植 机 制 。 与 传 统 的 移 栽 机 制 相 比 ，- 30 -高 速 移 栽 机 械 具 有 许 多 优 点 ， 惯 性 力 低 ， 轮 播 1 周 种 植 2 次 ， 种 植 次 数 增加 时 苗 木 伤 害 率 没 有 变 化 等 3 , 4 。整 个 移 栽 过 程 的 要 求 是 收 苗 速 度 慢 ，插 入 速 度 快 。 它 要 求 移 栽 机 构 的产 量 需 要 改 变 ，因 此 苗 尖 轨 迹 能 够 满 足 农 艺 要 求 。 在 现 有 的 高 速 移 栽 机 构中 ，传 动 机 构 通 过 改 变 传 动 比 来 达 到 这 个 要 求 ，即 传 动 比 不 是 恒 定 的 。 在现 有 机 构 中 ，通 过 偏 心 轮 ，非 圆 齿 轮 ，普 通 齿 轮 等 组 合 来 改 变 传 动 比 。 这里 主 要 介 绍 几 种 高 速 移 植 机 制 。行 星 式 偏 心 齿 轮 移 植 机 构 。 图 1 显 示 了 带 有 行 星 式 偏 心 齿 轮 的 移 植 机构 ，它 包 括 5 个 相 同 的 偏 心 齿 轮 来 识 别 初 始 安 装 阶 段 。 两 对 偏 心 齿 轮 在 太阳 齿 轮 两 侧 对 称 布 置 。 移 植 臂 和 行 星 齿 轮 不 能 相 对 运 动 ，但 齿 轮 箱 和 太 阳齿 轮 共 用 同 一 根 轴 。研 究 人 员 对 机 理 进 行 了 运 动 学 和 动 力 学 分 析 ， 优 化 了 机 理 参 数 ， 使 其更 符 合 农 艺 要 求 。 对 于 行 星 偏 心 齿 轮 机 构 的 分 析 ，研 究 假 设 基 于 以 下 两 点 ： 首 先 ， 一 对 齿 轮 的 纯 滚 动 总 是 沿 着 参 考 圆 ; 第 二 ， 两 个 齿 轮 的 参 考 圆 始 终相 切 ， 永 远 不 会 分 离 或 咬 合 。陈 益 群 在 没 有 考 虑 偏 心 率 的 影 响 的 情 况 下 ， 分 析 了 机 构 运 动 ， 并 通 过优 化 方 法 得 到 了 一 组 机 构 参 数 8 。 应 宜 宾 和 赵 云 证 明 了 行 星 偏 心 齿 轮 的 3 个 重 要 特 性 ， 并 采 用 分 析 方 法 建 立 了 运 动 学 模 型 ， 并 分 析 了 其 位 移 ， 速 度和 角 速 度 9 。实 际 上 ， 上 述 两 个 假 设 本 质 上 忽 略 了 偏 心 率 对 啮 合 间 隙 的 影 响 ， 所 以随 着 偏 心 率 的 增 加 ，振 动 会 增 大 。 鉴 于 这 种 情 况 ，研 究 人 员 还 对 这 一 机 制进 行 了 研 究 和 改 进 。 采 用 偏 心 齿 轮 几 何 结 构 和 啮 合 参 数 方 程 ，郭 松 林 1 0 导 出 运 动 参 数 方 程 ， 分 析 运 动 特 性 并 用 于 研 究 高 速 旋 转 运 动 特 性 。针 对 啮 合 间 隙 问 题 ， 范 苏 翔 提 出 了 齿 轮 节 距 曲 线 位 置 变 化 系 数 变 化 的设 计 方 法 ， 以 改 变 齿 厚 ， 消 除 齿 隙 ， 减 少 传 动 过 程 中 产 生 的 振 动 1 1 。行 星 偏 心 和 非 圆 形 齿 轮 移 植 机 构。 图 2 显 示 了 带 有 行 星 偏 心 和 非 圆 形齿 轮 的 移 植 机 构 。 机 构 的 结 构 和 工 作 原 理 与 行 星 式 偏 心 轮 移 植 机 构 相 同 。高 ho n g 宏 分 析 了 移 植 机 构 的 工 作 原 理 和 结 构 特 点 ，并 建 立 了 其 运 动 学 模 型1 2 。行 星 椭 圆 齿 轮 移 植 机 构 。 图 3 显 示 了 具 有 行 星 椭 圆 齿 轮 的 移 植 机 构 ， 其 包 括 5 个 相 同 的 椭 圆 齿 轮 来 识 别 初 始 安 装 阶 段 1 3 。 两 对 椭 圆 齿 轮 在 太阳 齿 轮 两 侧 对 称 排 列 。 行 星 椭 圆 齿 轮 传 动 机 构 传 动 平 稳，但 制 造 工 艺 复 杂 ， 精 度 高 。- 31 -李 革 1 4 分 析 了 椭 圆 齿 轮 的 特 点 ， 并 采 用 分 析 ， 建 立 运 动 学 模 型 ， 并取 得 了 机 制 的 参 数 优 化 软 件 与 VB 的 平 台 上 的 人 机 对 话 功 能 ， 根 据 它 可 以方 便 快 捷 地 找 到 一 组 最 佳 参 数 。陈 建 能 1 5 对 行 星 椭 圆 齿 轮 移 植 机 构 进 行 了 动 力 学 分 析 ， 建 立 了 数 学模 型 。 在 动 态 分 析 中 ， 考 虑 推 苗 装 置 和 苗 力 的 影 响 。 根 据 实 际 驾 驶 分 析条 件 和 驱 动 力 ， 建 立 了 行 星 椭 圆 齿 轮 移 植 机 构 推 苗 装 置 的 动 力 学 模 型 。椭 圆 差 速 器 移 植 机 构 。 图 4 显 示 了 具 有 行 星 椭 圆 齿 轮 的 移 植 机 构 ，其包 括 3 个 相 同 的 椭 圆 齿 轮 以 识 别 初 始 安 装 阶 段 。 两 对 椭 圆 齿 轮 在 太 阳 齿 轮两 侧 对 称 排 列 。 在 工 作 过 程 中，作 为 驱 动 器 的 齿 轮 主 体 围 绕 太 阳 齿 轮 的 中心 旋 转 ， 并 且 作 为 另 一 个 驱 动 器 的 太 阳 齿 轮 作 为 齿 轮 主 体 以 相 同 方 向 以 两倍 速 度 旋 转 。因 此 ，被 动 行 星 齿 轮 输 出 可 以 驱 动 移 植 臂 来 满 足 轨 迹 和 姿 势的 要 求 。通 过 椭 圆 微 分 移 植 机 制 ，殷 建 军 1 6 建 立 了 数 学 模 型 ，应 用 CA D / CA E 技 术 对 其 进 行 分 析 和 设 计 ， 对 移 植 机 构 的 传 动 特 性 和 运 动 学 进 行 了 分 析 ， 并 对 其 结 构 参 数 进 行 了 优 化 。 他 将 表 现 与 日 本 的 高 速 移 栽 机 制 进 行 了 比较 ， 为 高 速 插 秧 机 的 进 一 步 研 发 提 供 了 有 力 的 支 持 。正 常 的 齿 轮 移 植 机 制 。 图 5 所 示 为 行 星 齿 轮 正 常 齿 轮 移 植 机 构 。它 由四 个 正 常 齿 轮 和 三 个 正 常 椭 圆 齿 轮 组 成 ， 三 个 椭 圆 齿 轮 的 旋 转 中 心 位 于 椭圆 齿 轮 的 焦 点 上 ， 初 始 相 位 相 同 。 椭 圆 齿 轮 4 （ 也 称 为 太 阳 齿 轮 ） 固 定 。当 齿 轮 箱 在 中 心 轴 的 驱 动 下 ， 两 个 椭 圆 齿 轮 啮 合 时 ， 导 致 传 动 比 的 变 化 。这 可 导 致 两 个 行 星 齿 轮 作 往 复 摆 动 ， 是 对 称 的 。 移 动 臂 和 行 星 齿 轮 固 定 在一 起 。 移 动 臂 的 牵 引 运 动 是 齿 轮 的 顺 时 针 旋 转 ，相 对 运 动 是 行 星 齿 轮 的 逆时 针 旋 转 1 7 。于 高 红 等 人 分 析 了 机 构 /（ 机 构 ）的 工 作 原 理 及 其 结 构 特 点 ，运 用 计 算机 模 拟 其 运 动 学 特 性 ， 并 采 用 高 速 摄 像 机 技 术 对 其 运 动 学 特 性 进 行 测 试 分析 ，采 用 刚 性 复 合 材 料 运 动 微 分 方 程 和 动 力 学 方 程 ，对 其 进 行 了 动 力 学 分析 1 8 ， 为 进 一 步 分 析 机 构 强 度 和 动 力 学 优 化 提 供 了 理 论 依 据 。刘 立 明 以 行 星 齿 轮 传 动 机 构 为 主 要 研 究 对 象 ， 分 析 其 动 力 学 特 性 ， 建立 动 力 学 模 型 并 予 以 证 实 。 这 项 工 作 为 移 植 机 制 的 动 力 学 参 数 优 化 创 造 了条 件 1 9 。偏 心 链 轮 移 植 机 构 。 图 6 显 示 了 偏 心 链 轮 移 植 机 构 。它 由 三 个 直 径 相等 的 偏 心 链 轮 组 成 ， 两 个 偏 心 链 轮 的 运 动 可 以 达 到 传 动 比 变 化 的 要 求 。 这两 个 偏 心 链 轮 以 相 同 的 周 期 工 作 ， 并 且 偏 心 张 紧 轮 4 可 以 消 除 由 远 离 它 们引 起 的 链 条 弹 性 变 化 。赵 云 等 人 分 析 了 这 种 机 制 ， 他 们 采 用 以 下 优 化 策 略2 0 ;- 32 -当 他 们 优 化 太 阳 轮 2 和 行 星 轮 的 参 数 时 ， 他 们 将 提 取 苗 的 角 度 ， 插 播苗 的 角 度 ，苗 针 的 轨 迹 和 苗 针 高 度 作 为 目 标 函 数 。优 化 张 力 轮 参 数 ，将 张力 状 态 下 链 条 的 最 小 值 作 为 目 标 函 数 。 在 此 VB 平 台 的 基 础 上 ， 采 用 书 写软 件 对 参 数 进 行 优 化 ，使 机 构 能 够 满 足 大 型 幼 苗 和 小 苗 种 植 ，链 条 总 长 度的 变 化 小 于 3 毫 米 。李 戴 用 微 分 分 析 了 传 动 机 构 的 运 动 学 ， 列 出 了 主 ， 副 链 轮 链 角 位 移 求解 方 程 2 1 。 采 用 遗 传 算 法 对 初 始 张 紧 轮 角 位 移 ， 转 动 中 心 位 置 坐 标 和 偏心 率 进 行 优 化 ， 使 弹 性 链 条 周 期 变 化 小 于 2. 5 m m ， 实 现 了 机 构 在 实 际 生产 中 的 应 用 。行 星 非 圆 形 齿 轮 移 植 机 构 。 该 机 构 由 7 个 非 圆 形 齿 轮 组 成 ，其 结 构 原理 与 行 星 齿 轮 正 常 齿 轮 机 构 相 似 。 这 里 不 再 描 述 其 原 理 。通 过 非 圆 形 齿 轮 ， 可 以 实 现 不 均 匀 传 播 ，以 实 现 苗 圃 轨 迹 和 姿 态 的 农 艺 要 求 。 该 机 制 由 刘 春柱 等 人 在 黑 龙 江 省 农 业 科 学 院 工 作 所 研 制 开 发 ， 并 应 用 于 2Z Z - B 型 快 速移 栽 机 2 2 - 2 4 。李 贺 等 2 5 建 立 了 机 理 的 数 学 模 型 ， 分 析 了 其 机 理 的 位 移 和 速 度 ， 找出 了 绝 育 运 动 轨 迹 机 理 参 数 对 苗 移 植 机 理 的 影 响 规 律 ，为 采 用 行 星 式 非 圆齿 轮 的 高 速 插 秧 机 设 计 。结 论移 栽 机 制 对 于 提 高 高 速 插 秧 机 的 工 作 效 率 和 播 种 质 量 的 理 论 和 技 术 研究 具 有 重 要 意 义 。 高 速 插 秧 机 械 的 移 植 时 间 达 到 每 分 钟 40 0 - 6 0 0 次 ， 比 传统 机 制 更 有 效 率 ， 其 市 场 推 广 前 景 非 常 好 。 实 践 证 明 ， 高 速 机 制 是 插 秧机 制 的 发 展 方 向 。但 机 制 的 理 论 和 应 用 研 究 还 有 很 多 问 题 需 要 解 决 ， 无 疑 阻 碍 了 高 速 机制 的 大 力 推 广 。（ 1 ）从 目 前 的 研 究 来 看 ，在 机 构 动 力 学 分 析 领 域 尚 无 系 统 和 深 入 的 研究 ， 对 机 构 的 振 动 源 和 应 力 分 布 的 研 究 具 有 重 要 意 义 。 随 着 每 分 钟 移 植 次数 的 增 加 高 速 机 械 机 构 的 振 动 会 增 加 ，当 达 到 一 定 程 度 时 ，幼 苗 爪 的 轨 迹不 同 于 农 艺 要 求 的 轨 迹 ， 会 影 响 种 植 的 质 量 。 因 此 进 一 步 系 统 的 动 力 学 分析 研 究 的 高 速 机 构 是 必 要 的 。（ 2 ）采 用 现 代 数 字 化 设 计 方 法 对 机 构 参 数 进 行 优 化 ，如 采 用 计 算 机 分析 系 统 进 行 机 构 优 化 设 计 ， 或 采 用 高 速 插 秧 机 的 虚 拟 样 机 设 计 ， 以 提 高 理论 分 析 和 设 计 水 平 产 品 。现 代 设 计 方 法 的 核 心 是 优 化 ，是 虚 拟 实 验 的 基 础 。本 研 究 将 基 于 已 知 幼 苗 爪 轨 迹 ， 图 形 方 法 和 现 场 试 验 参 数 的 研 究 周 期 缩 短为 制 约 机 构 优 化 设 计 。 传 统 设 计 方 法 的 变 化 ，将 先 进 的 计 算 机 技 术 应 用 于机 构 的 数 字 化 设 计 ， 能 够 有 效 地 设 计 合 理 的 机 构 。- 33 -（ 3 ）制 定 新 的 机 制 。插 秧 机 的 设 计 除 了 要 求 农 业 机 械 和 农 学 互 补 之 外 ， 还 要 对 插 秧 机 不 断 创 新 产 品 ， 特 别 是 机 构 的 创 新 。 机 器 的 创 新 起 着 举 足 轻重 的 作 用 。 插 秧 机 的 产 品 开 发 过 程 。现 有 的 机 械 装 置 是 通 过 纯 粹 的 机 械 传动 部 件 来 产 生 幼 苗 爪 的 轨 迹 ， 但 也 可 以 增 加 其 他 的 驱 动 方 式 来 满 足 输 出 要求 ，如 液 压 传 动 。随 着 制 造 技 术 的 提 高 ，集 成 力 学 ，电 气 学 ，水 力 学 和 气动 学 都 符 合 机 械 产 品 发 展 的 趋 势 。- 34 -附录 2.外文原文- 35 - 36 - 37 - 38 - 39 - 40 - 41 - 42 -