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关于农业温室自动化作业平台的研究

作　者: 张开飞
导　师: 庄森
学　校: 郑州大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 设施农业农机具农具库运动学分析运动仿真
分类号: S625
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

温室农业是农业生产的高级生产方式,是高效农业生产的有效手段,温室环境自动控制技术和自动化作业生产装备的研发是促进其发展的关键。根据我国农业温室发展状况和技术水平,研制温室自动化作业平台生产装备具有重要意义。本自动化作业平台是依据我国温室农业特点,以单栋净跨度6.0m的温室为使用环境,以土耕种植蔬菜为作业对象,实现对作物种植过程中的整地、播种、间苗、灌溉、施肥和收获等一系列作业,实现“一台多用”降低成本。作业平台能够以手动控制和全自动控制两种方式在温室中往复作业,行走机构能够原地转动90°,以直角转弯的方式代替常见的圆弧转弯方式,实现横移转入下一栋作业。本文以自动化作业平台为研究对象,根据自动化作业平台的作业特点,我们初步设计了农具库、升降横移机构和旋转农机具机构,内容如下:1.根据温室农业作业特点和自动化作业平台功能要求,用SolidWorks2007三维软件构建出了自动化作业平台原理样机。确定了其主要组成部分和各个部分的功能作用,确定了温室农业自动化作业平台的农机具挂接方式、工作原理以及部分所要求具备的功能。2.介绍了悬挂装置各零部件的初步设计,做好运动学分析和动力学分析的基础工作。分析了悬挂装置180°转位原理和动力的来源以及180°转位机构到位后停止和锁紧方式。在机构运动分析中采用SolidWorks软件自带的COSMOS Motion运动仿真插件,对转位机构进行运动仿真,通过对仿真结果分析,得出机构在约束条件下各参数的最优解。3.首先介绍了悬挂装置的升降机构和横移机构的原理和动力来源,确定在升降机构、横移机构中采用链条式传动方式。其次根据机构特点选择了到位后的停止和锁紧方式。最后对升降机构和横移机构进行运动仿真,得出在手工操纵所能施加最大力的范围内,机构可以保持良好的运动状态。4.从概念设计、结构设计和零件设计三个阶段介绍了农具库的初步设计,介绍了农机具挂接部件的初步设计,且简要介绍了农机具存放位置的确认与对准方式。采用运动仿真插件对农具库和农机具存放进行运动仿真,得出机构在约束条件下各参数的最优解。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 设施农业与设施农业机械概念  8-9
  1.2 温室设施农业机械及作业装备国内外研究现状  9-11
    1.2.1 温室设施农业机械及作业装备国外研究现状  9-10
    1.2.2 温室设施农业机械及作业装备国内研究现状  10-11
  1.3 课题的来源  11
  1.4 本课题研究目的、意义  11
    1.4.1 本课题研究的目的  11
    1.4.2 本课题研究的意义  11
  1.5 本论文所做的工作  11-13
2 温室农业自动化作业平台概述  13-19
  2.1 自动化作业平台概述  13-14
  2.2 自动化作业平台原理样车的系统结构  14-18
    2.2.1 自动化作业平台行走方式简介  16-17
    2.2.2 自动化作业平台农艺作业方式简介  17-18
  2.3 本章小结  18-19
3 农机具悬挂装置及其180°转位机构的技术研究  19-33
  3.1 SolidWorks软件及COSMOSMiotion运动仿真插件  19-22
    3.1.1 SolidWorks软件简介  19
    3.1.2 COSMOSMiotion运动仿真概述  19-22
  3.2 农机具悬挂装置的初步设计及三维模型建模  22-24
    3.2.1 悬挂装置的方案分析  22-23
    3.2.2 悬挂装置关键零部件的三维造型  23-24
  3.3 悬挂装置转位机构的结构形式和控制方式  24-25
  3.4 180°转位的动力、原理及控制方式  25-29
    3.4.1 180°转位的动力  25
    3.4.2 180°转位的工作原理  25-26
    3.4.3 转位机构的控制方式及设计参数  26-29
    3.4.4 气压系统的控制原理  29
  3.5 转位到位后的停止和锁紧方式  29-30
    3.5.1 转到位后停止方式的选择  29-30
    3.5.2 转到位后锁紧方式的选择  30
  3.6 悬挂装置180°转位机构的运动仿真  30-32
  3.7 本章小结  32-33
4 悬挂装置升降横移机构的技术研究  33-46
  4.1 升降横移机构的理论研究  33-38
    4.1.1 升降机构的方案分析  33-36
    4.1.2 横移机构的方案分析  36
    4.1.3 链传动的概述  36-37
    4.1.4 升降机构和横移机构关键零部件的三维造型  37-38
  4.2 升降横移机构移动到位后的停止和锁紧方式  38-39
    4.2.1 升降机构移动到位后的停止和锁紧方式  38
    4.2.2 横移机构移动到位后的停止和锁紧方式  38-39
  4.3 升降机构的运动仿真  39-42
  4.4 横移机构的运动仿真  42-45
  4.5 本章小结  45-46
5 农具库的技术研究  46-60
  5.1 农具库的方案分析和选型  46-48
  5.2 农具库的设计组成  48-54
    5.2.1 农具库的概念设计  48-49
    5.2.2 农具库的结构设计  49-50
    5.2.3 农具库的零件设计  50
    5.2.4 农具库的初步设计  50-54
  5.3 农具库运动仿真  54-57
  5.4 农机具存放时运动仿真  57-59
  5.5 本章小结  59-60
6 总结与展望  60-62
  6.1 总结  60-61
  6.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
攻读学位期间发表的学术论文  65

关于农业温室自动化作业平台的研究

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