水稻芽种直播机虚拟样机设计与分析

    水稻芽种直播机省去了传统的落谷、拔秧、移栽3道环节，减少了常规栽培的育秧、拔秧和插秧等繁重工作。芽种采用精密直播，节约良种，减少或省去间苗工时。因此，水稻芽种直播是一种省工、节本、高效的栽培技术，具有广阔的应用前景。目前，传统水稻直播机不适应芽种直播，需要设计一种与农艺要求相适应的水稻芽种直播机。为了节省研制成本，缩短研发周期，通过采用虚拟样机技术，设计了一种基于偏心顶杆式排种器的水稻芽种播种机的虚拟样机，并对其关键部件进行运动仿真分析和有限元分析。

    1 虚拟样机及其分析技术

    虚拟样机及其分析技术是指用计算机完成整个产品的开发过程。它以数字化的形式虚拟地、可视化地、并行地开发产品，并在制造物理样机之前以虚拟原型的形式对产品的结构和性能进行分析和仿真，实现设计过程的早期反馈，及早地发现和解决问题，减少产品开发时间和费用。其核心技术包括三维实体建模技术和仿真分析技术。与其相关的还有计算机辅助设计(CAD)技术、有限元分析(FEA)技术、驱动元建模技术、模型反求技术、控制系统分析技术和优化设计技术H。

    实体建模的工具软件很多。笔者采用2005建立的水稻芽种直播机实体模型，用cosmos／motion对排种器的工作过程进行仿真分析，采用cosmos／work对其主梁进行有限元分析。设计和分析过程如图l所示。

    2水稻芽种直播机的虚拟样机设计

    2．1 水稻芽种直播机的设计方案

    根据工作要求，设计的水稻芽种播种机主要由柴油机、操纵装置、传动装置、播种部件、行走部件机架等部分组成(如图2所示)。柴油机的动力经带传动传给齿轮减速器，减速后动力分为两路：一路传给地轮驱动整机行走；一路经万向节联轴器、锥齿轮传动、链传动带动播种器播种。根据需要可随时结合或分离两路动力，实现整机行走、停运以及排种器的播种运动。

    2．2水稻芽种直播机的虚拟样机设计

    建立虚拟样机模型的方法有自下而上和自上而下两种方法。自下而上就是先建立各个零件的实体模型，然后在装配环境下采用配合技术将各零件组装成装配体。采用这种方法建立的零件均是独立设计的，模型及零件间的相互关系较为简单，设计时可关注于单个零件的设计，而不必建立控制零件大小和尺寸的参考关系。而自上而下的设计方法即在装配环境下根据现存零件的特征和尺寸关联建立各个构成零件。该方法在对整个装配体进行修改时，修改某个特征尺寸，其关联零件的特征尺寸相应发生改变，便于部件或整机的系列化以及方案的修改。笔者以自下而上的方法为主建立水稻芽种直播机的虚拟样机模型，在建立轴系部件和排种器的实体模型时采用了自上而下的方法。