基于COSMOS Motion水稻栽植机秧针轨迹的运动分析

  近年来，我国水稻钵育栽植技术的研究取得了很大进展，水稻生产技术和手段也有很大的提高。研究水稻钵育栽植主要月的在于应用此项技术后，由于钵穴之间不牵连，可防止病害的蔓延，根系壮，且栽植时不伤根系，不缓苗，有效地延长了水稻的生长期，水稻抗倒能力强，结实率高，增产幅度大。为此，黑龙江八一农垦大学经过几年的研究，尝试利用稻草、稻壳并加人各种微肥制成营养钵盘，进行植质钵育栽植，并研制了相应的与该技术配套的栽植机。在栽植机中秧针运动轨迹对插秧的质量起到至关重要的作用。本文应用共维机械设计软件SolidWorks中的COSMOS Motion。仿真器对运动轨迹进行模拟，为栽植机机构参数设计及改进提供依据。本文只讨论分析方法，涉及到的机构参数均为假设条件。
    1 栽植机构的工作原理
    栽植机在进行栽植工作时，栽植机构进行栽植的同时栽植机还需要进行直线运动。因此，秧针的实际运动是栽植机构运动和栽梢机直线运动的合成运动。栽植机构为典型的曲柄摇杆机构如图1中AB为曲柄,EBG为连杆即栽植臂及秧针、DC为摇杆、AD为机架。机构运动是曲柄AB为原动件以角速W绕点A逆时针作匀速圆周运动。
 

    2 COSMOS Motion秧针前端点轨迹模拟
    采用COSMOS Motion的机构仿真步骤如图2所示。
    为了便于分析，栽植机构的构件尺寸参数如表to假设栽植机前进速度为v=150mm/s，运动时间t=2s.
    利用COSMOS Motion对秧针端点运动轨迹进行运动模拟。首先用SolidWork，对机构进行三维造型和装配，然后用与SolidWorks无缝集成的COSMOS Motion三维动力学仿真软件添加运动、约束、力、碰撞等等参数，对该机构进行运动仿真模拟，用图形形式输出秧针端点E运动轨迹图，如图3、图4所示。
 

 

    3 COSMCJS Motion秧针前端点速度与加速度分析
    应用COSMOS Motion模拟速度输出结果，如图5、图6所示。
    应用COSMOS Motion模拟速度输出结果，如图7、图8所示。
 

    从上述X,Y轴的速度及加速度图可以看到速度变化情况，同时可以得到秧针在工作过程中的速度及加速度的数值大小。根据栽植机作业要求可以改变机构参数来改变速度及加速度的数值。
    4 结论
    本文应用SolidWorks，对机构进行三维造型和装配。然后用与SolidWorks、无缝集成的COSMOS Motion三维动力学仿真软件对该栽植机构秧针前端点的运动轨迹进行模拟，用轨迹跟踪的形式显示出轨迹图。这种方法直观地表现出分插机构秧针前端点的运动轨迹。同时分析秧针端点E的理论运动速度及加速度。为合理选择栽植机构的结构参数提供依据，同时也可以提高机构的设计效率。

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