機采棉精播機關鍵部件運動仿真及有限元分析

孫冬霞，李明軍，石 磊，宮建勛，張愛民

(1.濱州市農業機械化科學研究所，山東 濱州 256600；2.農業部南京農業機械化研究所，南京 210014)

機采棉精播機關鍵部件運動仿真及有限元分析

孫冬霞1，李明軍1，石 磊2，宮建勛1，張愛民1

(1.濱州市農業機械化科學研究所，山東 濱州 256600；2.農業部南京農業機械化研究所，南京 210014)

為了滿足棉花生產全程機械化的要求，項目組研發了適用于在耕整后田地上作業的2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機。為此，對2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機的結構和工作原理進行了介紹，利用三維設計軟件SolidWorks和機械系統動力學分析軟件ADAMS對播種機的仿形播種機構進行了運動學仿真，并利用SolidWorks中的Simulation模塊對播種開溝器進行了有限元分析。結果表明：在耕整后的田地上，播種機仿形播種機構的仿形能力能夠滿足棉花播種的要求，播種開溝器在工作狀態時不會產生屈服現象，能夠滿足棉花播種的使用要求。

播種機；仿形播種機構；機采棉；運動學仿真；有限元分析

0 引言

近年來，隨著城鎮化進程的加快，勞動力成本逐年提高，植棉成本隨之上升，植棉經濟效益下降，棉農植棉積極性受挫，棉花種植面積逐年減少。因此，全程機械化是棉花生產的根本出路[1]，加快推進棉花生產的全程機械化成為棉花生產的必然需求；而推進棉花生產全程機械化的關鍵之一是適于機收的播種環節，播種環節的裝備研發有助于后續管理及收獲環節機械化作業的推進。

機采棉的種植模式不同于傳統的棉花種植模式，機采棉對于行距的要求十分嚴格，需要等行距種植，行距為76cm。由于黃河三角洲棉花生產區的地理位置及氣候特點，保證棉花發芽的關鍵在于保持土地墑情，而目前保持土地墑情的方法就是采用地膜覆蓋技術[2]。棉花一膜三行種植模式是由常規棉一膜兩行種植模式優化而來，符合機采棉對于行距的要求，是一種高產、輕簡的種植方式。實施一膜三行栽培的棉花，通風、透光面好、出苗壯，結的棉桃鈴大鈴重；同時與傳統種植技術相比還能增加地膜覆蓋率，確保達到提高單產和豐產增收的目的。

在播種機的研發過程中，機具必須有利于搶農時，能同時完成多個工序，減少機具的進地次數，達到保墑的效果；同時，棉花對播種深度一致性的要求較高，播深必須控制在2～3cm，種床要求下實上虛[3]。

根據機采棉種植模式的特點及播種機的設計要求，項目組研發了適用于在耕整后田地上作業的2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機。

1 總體結構及工作原理

1.1 總體結構

2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機主要由機架、劃行器、平行四連桿仿形機構、肥箱、種箱、施肥開溝器、播種開溝器、指夾式排種器、平地限深輪、鎮壓輪、展膜滾子、覆土滾筒、覆土圓盤及開溝圓盤等部件組成，一次進地可完成種床碎土、側深施肥、種床鎮壓、精量播種、覆土鎮壓、寬幅覆膜及膜后覆土等工序，如圖1所示。

整機設計為幅寬76cm×3行，一膜3行。機架包括三點懸掛裝置、前后主梁、前上橫梁、前下橫梁、縱梁及側板等部件；平地限深輪采用通輥鎮壓的方式，既起到種床鎮壓碎土的作用，又起到整機限深的作用；施肥裝置包括肥箱、外槽輪式排肥器、電動機及施肥開溝器等部件；三組仿形播種單體各自通過U形卡安裝在機架前上橫梁上，保證了播深的一致性；創新性地采用了指夾式排種器，能夠實現棉花單粒精播。大田生產試驗表明：單粒率95%，雙粒率2%～5%，籽粒無破碎現象，可增加作業速度，提高生產效率。

1.2 工作原理

2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機的工作原理如下：播種機通過三點懸掛與拖拉機懸掛點連接，通過拖拉機牽引前進進行播種作業。工作前，先將覆土滾筒抬起，再將地膜橫頭從膜卷上拉出，經壓膜輪和覆土滾筒拉到機具后面，用土埋住地膜的橫頭，然后放下覆土滾筒。機組開始前進，機具前部的平地限深輪將地表的土塊壓碎，壓平種床和膜床，以方便覆膜作業；然后施肥開溝器開溝，排肥器由電機帶動，實現播種機的施肥功能；播種開溝器同時開溝，平地限深輪轉動帶動排種器排種，后面的鎮壓輪進行鎮壓；開溝圓盤開溝，機具行走帶動地膜輥旋轉，地膜逐漸脫離地膜輥平鋪于地表，地膜兩側通過壓膜輪壓入開溝圓盤開好的溝內；緊接著，覆土圓盤將一部分土翻入地膜溝中，經膜上鎮壓輪壓實，另一部分土翻入覆土滾筒內，覆土滾筒內的導土板將土輸送到滾筒的另一端覆在地膜上，防止大風揭膜。播種機在工作過程中采用了智能監控系統，對播種、施肥進行實時監控，自動分析下種、下肥實情，出現問題能夠及時報警、語音輸出，避免重播(施)、漏播(施)，實現精準播種、施肥，達到節種節肥目的，且報警精度不受播種機的行走速度影響；同時，實現播種面積即時測量、液晶顯示，數據精確；另外，設置斷電記憶功能，即作業停止電源斷開后先前數據不會丟失，方便查閱匯總。

2 仿形播種機構

2.1 仿形播種機構結構

本裝置是一種具有單體仿形、一級傳動、智能報警及播種鎮壓功能的棉花單粒精播機構，主要由弧形四連桿部件、智能報警指夾式排種器部件及同心圓一級傳動系統等部件組成，如圖2所示。該裝置利用同心圓理論，實現了一級傳動。作業時，該機構調整播種深度時鏈條長度不變，對排種器的傳動更為可靠，解決了在不平地面上作業時深淺不一致的問題，提高了播種深度一致性、穴距一致性及單粒率等各項性能指標。其結構簡單，新穎，性能先進可靠。

1.弧形四連桿仿形部件 2.種箱 3.指夾式排種器 4.播種開溝器圖2 仿形播種機構結構簡圖Fig.2 Structure diagram of planing sowing mechanism

2.2 平行四連桿仿形機構工作原理

平行四連桿仿形機構主要由前支架、上拉桿、下拉桿及后支架等部件組成，如圖3所示。

1.前支架 2.弧形上拉桿 3.后支架 4.弧形下拉桿 5.播種開溝器 6.U形卡圖3 平行四連桿仿形機構Fig.3 Parallel four-link contoured mechanism

前支架通過U形卡與機架前上橫梁連接，后支架與排種器、播種開溝器等連接。上下拉桿平行且相等，A、B兩點鉸接在前支架上構成四桿機構的前桿，C、D兩點鉸接在后支架上構成四桿機構的后桿。工作過程中，上拉桿AC桿、下拉桿BD構成連桿系統繞A、B兩點轉動；仿形過程中，AC、BD始終做平行運動，從而使剛性連接在后拉桿CD的播種開溝器一直做平行運動，進而保證播種開溝器在工作過程中，開出深淺一致的種溝。

3 仿形播種機構運動學仿真

仿形播種機構是播種機的重要工作機構，其仿形能力的強弱直接影響播種機的作業質量。采用機械系統動力學分析軟件ADAMS對仿形播種機構進行運動學仿真，獲得平地限深輪質心、播種開溝器尖點、仿形輪質心的運動軌跡及位移等數據，檢驗仿形播種機構設計的合理性及仿形能力的強弱，更好地了解仿形播種機構的運動過程；但由于ADAMS的優勢在于運動學和動力學分析上，在建模方面ADAMS存在許多不足，很難實現一些復雜機械系統零部件的三維建模[4]。使用三維設計軟件SolidWorks來建立零件模型既快捷又準確，可以通過拉伸凸臺/基體、旋轉凸臺/基體、拉伸切除、掃描及抽殼等方法建立零件實體，同時還可以建立合適的約束條件和特征間父子關系，在建模過程中可以從不同的角度觀察零件實體，以便對錯誤進行修改。三維設計軟件SolidWorks的應用很好地解決了ADAMS在三維建模方面功能不足的問題，通過合適的接口程序將在SolidWorks中建好的三維模型導入到ADAMS中，然后進行運動學仿真分析。本文是采用三維設計軟件SolidWorks和機械系統動力學分析軟件ADAMS相結合的方法來實現仿形播種機構的運動學仿真。

3.1 建立幾何模型

利用SolidWorks軟件建立仿形播種機構的幾何模型，同時對該模型進行適當的簡化處理，去掉與運動學仿真不相關的部件[5]。種箱、智能報警指夾式排種器及輸種管這3個部件與此次的運動學仿真關系不大，可以進行簡化處理，將這3個部件去除；播種開溝器、弧形四連桿仿形機構的后支架及仿形輪的調節機構這3個部件焊接在一起，沒有相對運動，可以進行簡化處理，將這3個部件當成一個幾何模型；弧形四連桿仿形機構的前支架用U形卡與機架相連，前支架與機架之間也沒有相對運動，可以進行簡化處理，將這兩個部件當成一個幾何模型。簡化后的模型包括平地限深輪、簡化后的前支架、弧形上拉桿、弧形下拉桿、簡化后的后支架、仿形輪及大地共7個構件。其中，大地的幾何模型比較簡單，可以在仿真時在ADMAS中建模，利用SolidWorks軟件建立的幾何模型如圖4～圖9所示。

圖4 平地限深輪Fig.4 Level limit wheel

圖5 簡化后的前支架Fig.5 Simplified front bracke

圖6 弧形上拉桿Fig.6 Curved upper bar

圖7 弧形下拉桿Fig.7 Curved lower rod

圖8 簡化后的后支架Fig.8 Simplified rear bracket

圖9 仿形輪Fig.9 Copying wheel

3.2 裝配幾何模型

幾何模型建立完成之后，利用SolidWorks軟件中裝配體模塊進行幾何模型的裝配，通過裝配體配合中的重合、平行、垂直、相切、同軸心、鎖定、距離及角度等裝配配合約束類型，可在各幾何模型之間建立一定的連接關系，從而確定各幾何模型在空間的具體位置關系。仿形播種機構的裝配根據幾何模型之間的實際裝配關系和運動功能來選擇相應的裝配約束類型，使各幾何模型能夠實現其運動功能而不會產生干涉。仿形播種機構的裝配體如圖10所示。

圖10 仿形播種機構的裝配體Fig.10 Assembly of the contoured seeding mechanism

3.3 裝配體導入ADAMS

使用SolidWorks軟件將幾何模型裝配好之后，將裝配體另存為ParaSolid(*.x_t)格式。需要注意的是，在數據轉換的過程中，ParaSolid(*.x_t)格式文件的存儲路徑中不能存在中文字符，否則數據轉換將會失敗[6]。

在ADAMS中導入SolidWorks中已保存的ParaSolid(*.x_t)格式文件，將裝配體導入ADAMS之后，對裝配體中各個構件的位置根據實際情況進行調整，同時為保證后續操作的方便性，對各個構件進行重新命名。本文中，仿形播種機構各構件對應的模型名稱為：平地限深輪—PART_1；簡化后的前支架—PART_2；弧形上拉桿—PART_3；弧形下拉桿—PART_4；簡化后的后支架—PART_5；仿形輪—PART_6。導入ADAMS后的仿形播種機構如圖11所示。

根據仿形播種機構的實際情況，各構件之間的約束如表1所示。

圖11 ADAMS環境下的仿形播種機構Fig.11 Contouring seeding mechanism in ADAMS environment表1 構件間的約束Table 1 Constraints between components

構件運動副類型運動副名稱PART_1和PART_2轉動副JOINT_1PART_2和PART_3轉動副JOINT_2PART_2和PART_4轉動副JOINT_3PART_3和PART_5轉動副JOINT_4PART_4和PART_5轉動副JOINT_5PART_5和PART_6轉動副JOINT_6

在仿形播種構件相應的位置，將表1中構件間的約束添加上，如圖12所示。

圖12 ADAMS環境下的仿形播種機構運動副示意圖Fig.12 Schematic diagram of the motion pair in the ADAMS environment

3.4 仿形播種機構上坡時的運動學仿真

在ADAMS中建立上坡的土壤模型，重命名為PART_7。其中，PART_7和大地之間的約束為固定副，名稱為JOINT_7；PART_2和PART_7之間的約束為移動副，名稱為JOINT_8，并在移動副JOINT_8上添加驅動，驅動名稱為MOTION_1。為了使平地限深輪、仿形輪與地面的接觸符合實際情況，將平地限深輪、仿形輪與地面的接觸分別設置為曲線與曲線的碰撞力，并設置合理的碰撞參數[7]。為了便于觀察仿形輪、播種開溝器及限深平地輪上坡時的運動軌跡、位移等數據信息，在仿形輪的質心位置設置一個標記點，名稱為MARKER_50；在播種開溝器的尖角位置設置一個標記點，名稱為MARKER_51；在平地限深輪的質心位置設置一個標記點，名稱為MARKER_52。仿真模型如圖13所示。

圖13 仿形播種機構上坡時仿真模型Fig.13 Simulation model of up-slope of planar sowing mechanism

設定仿真時間為50s、步數為5 000步后進行仿真，仿真完成后進行后處理。圖14為仿形播種機構上坡時標記點在豎直方向上的位移。其中，curve_1為平地限深輪標記點在豎直方向上的位移；curve_2為仿形輪標記點在豎直方向上的位移；curve_3為播種開溝器與仿形輪距離為395mm時，播種開溝器尖角上標記點在豎直方向上的位移；curve_4為播種開溝器與仿形輪距離為195mm時播種開溝器尖角上標記點在豎直方向上的位移。

仿真結果分析：①由curve_1可知，在0～50s期間，平地限深輪標記點在豎直方向上有位移，說明平地限深輪從0s時開始上坡。②由curve_2可知，在0～37s期間，仿形輪標記點在豎直方向上沒有位移，說明仿形輪在平地上運動；在37～50s期間，仿形輪標記點在豎直方向上有位移，說明仿形輪開始上坡。③由curve_3和curve_4可知，curve_3和curve_4兩條線相重合，說明播種開溝器與仿形輪之間距離的變化對播種開溝器上坡的時間點沒有影響。這是因為播種開溝器是由仿形輪帶動的，所以播種開溝器標記點與仿形輪標記點的運動相同，在0～37s期間播種開溝器沿平地運動，在37～50s期間播種開溝器開始上坡。

圖14 仿形播種機構上坡時各標記點在豎直方向上的位移Fig.14 The displacement of the marker points in the vertical direction when the planter is uphill

圖15為仿形播種機構上坡時各標記點的運動軌跡。其中，curve_5為大地表面，點a為上坡的轉折點；curve_6為平地限深輪標記點的運動軌跡；curve_7為仿形輪標記點的運動軌跡；curve_8為播種開溝器與仿形輪距離為395mm時，播種開溝器尖角上標記點的運動軌跡；curve_9為播種開溝器與仿形輪距離為195mm時播種開溝器尖角上標記點的運動軌跡。

圖15 仿形播種機構上坡時各標記點的運動軌跡Fig.15 The trajectory of the marking points on the uphill of the planter sowing

仿真結果分析：①由curve_6可知，平地限深輪從a點開始沿大地表面上坡。②由curve_7可知，仿形輪在a點之前在平地上運動，經過a點之后沿大地表面上坡。③由curve_8和curve_9可知，curve_8和curve_9在上坡之前的運動軌跡相重合，在上坡時仿形存在一定的滯后性，播種開溝器的播種深度與平地相比會變深；同時，在上坡時curve_9的播種深度比curve_8更接近于平地時的播種深度，仿形更精確，因此縮短播種開溝器與仿形輪之間的距離，可以提高仿形能力，提高播種深度的一致性。

由于2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機適用于在耕整后田地上進行作業，田地的坡度很小，相當于平地，所以仿形播種機構在上坡時的仿形能力滿足使用要求。

3.5 仿形播種機構下坡時的運動學仿真

在ADAMS中建立下坡的土壤模型，重命名為PART_8。其中，PART_8與大地之間的約束為固定副，名稱為JOINT_8；PART_2和PART_8之間的約束為移動副，名稱為JOINT_9，并在移動副JOINT_9上添加驅動，驅動名稱為MOTION_2。為了使平地限深輪、仿形輪與地面的接觸符合實際情況，將平地限深輪、仿形輪與地面的接觸分別設置為曲線與曲線的碰撞力，同時設置合理的碰撞參數。為了便于觀察仿形輪、播種開溝器及限深平地輪下坡時的運動軌跡、位移等數據信息，在仿形輪的質心位置設置一個標記點，名稱為MARKER_53；在播種開溝器的尖角位置設置一個標記點，名稱為MARKER_54；在平地限深輪的質心位置設置一個標記點，名稱為MARKER_55。仿真模型如圖16所示。

圖16 仿形播種機構下坡時仿真模型Fig.16 Simulation model of downhill slanting mechanism

設定仿真時間為50s、步數為5 000步后進行仿真，仿真完成后進行后處理。圖17為仿形播種機構下坡時標記點在豎直方向上的位移。其中，curve_10為平地限深輪標記點在豎直方向上的位移；curve_11為仿形輪標記點在豎直方向上的位移；curve_12為播種開溝器與仿形輪距離為395mm時，播種開溝器尖角上標記點在豎直方向上的位移；curve_13為播種開溝器與仿形輪距離為195mm時播種開溝器尖角上標記點在豎直方向上的位移。

仿真結果分析：①由curve_10可知，在0～50s期間，平地限深輪標記點在豎直方向上有位移，說明平地限深輪從0s時開始下坡。②由curve_11可知，在0～40s期間，仿形輪標記點在豎直方向上沒有位移，說明仿形輪在平地上運動；在40～50s期間，仿形輪標記點在豎直方向上有位移，說明仿形輪開始下坡。③由curve_12和curve_13可知，curve_12和curve_13兩條線相重合，這說明播種開溝器與仿形輪之間距離的變化對播種開溝器下坡的時間點沒有影響。這是因為播種開溝器是由仿形輪帶動的，所以播種開溝器標記點與仿形輪標記點的運動相同。在0～40s期間，播種開溝器沿平地運動，在40～50s期間，播種開溝器開始下坡。

圖17 仿形播種機構下坡時各標記點在豎直方向上的位移Fig.17 The displacement of the marker points in the vertical direction when the planter sowing mechanism descends the slope

圖18為仿形播種機構下坡時個標記點的運動軌跡。其中，curve_14為大地表面，點b為下坡的轉折點；curve_15為平地限深輪標記點的運動軌跡；curve_16為仿形輪標記點的運動軌跡；curve_17為播種開溝器與仿形輪距離為395mm時，播種開溝器尖角上標記點的運動軌跡；curve_18為播種開溝器與仿形輪距離為195mm時播種開溝器尖角上標記點的運動軌跡。

圖18 仿形播種機構下坡時各標記點的運動軌跡Fig.18 The trajectory of the marking points in the downhill of the contoured seeding

仿真結果分析：①由curve_15可知，平地限深輪從b點開始沿大地表面下坡。②由curve_16可知，仿形輪在b點之前在平地上運動，經過b點之后沿大地表面下坡。③由curve_17和curve_18可知，curve_17和curve_18在下坡之前的運動軌跡相重合，在下坡時，仿形存在一定的滯后性，播種開溝器的播種深度與平地相比會變淺；在下坡時，curve_18的播種深度比curve_17更接近于平地時的播種深度，仿形更精確，因此縮短播種開溝器與仿形輪之間的距離，可以提高仿形能力，提高播種深度的一致性。

由于2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機適用于在耕整后田地進行作業，田地的坡度很小，相當于平地，所以仿形播種機構在下坡時的仿形能力滿足使用要求。

4 仿形播種機構有限元分析

仿形播種機構在工作狀態時，播種開溝器需入土開溝，由于田間地表的起伏不平及土壤內根茬等其他雜物的存在，對播種開溝器的強度提出了很高的要求。與人工計算相比，利用軟件進行物體的有限元分析既準確又方便快捷。本文利用SolidWorks軟件中的Simulation模塊對播種開溝器進行有限元分析，檢驗播種開溝器的強度能否達到要求，在工作狀態時會不會因受力過大而產生屈服變形等現象[8]。

播種開溝器在工作狀態時上部受到平行四連桿仿形機構的約束，中部受到指夾式排種器的約束。播種開溝器在工作狀態時受到的力主要有土壤給予播種開溝器的牽引阻力、播種開溝器自身的重力及土壤給予播種開溝器的支持力。其中，土壤給予播種開溝器的牽引阻力對于播種開溝器的力學性能影響最大；播種開溝器自身重力與土壤給予播種開溝器的支持力相平衡，對于播種開溝器的力學性能影響不大，在力學分析時可忽略不計，這里主要分析土壤阻力對于播種開溝器的力學影響。

4.1 播種開溝器的材料

設置播種開溝器的材料為Q235A，其材料特性如表2所示。

表2 Q235A的材料特性

4.2 夾具(約束)

播種開溝器的約束位置有兩處，一處為播種開溝器上部與平行四連桿仿形機構的接觸處，另一處為播種開溝器中部與指夾式播種器的接觸處。約束情況如圖19所示。

圖19 播種開溝器的約束情況Fig.19 Sowing opener constraints

4.3 外部載荷

播種開溝器的牽引阻力是指土壤作用在播種開溝器上的總阻力沿前進方向的水平分力。目前，常用如下公式進行播種開溝器牽引阻力的計算，即

P=Knab

式中P—牽引阻力(N)；

n—播種開溝器的個數；

a—溝深(cm)；

b—溝寬(cm)；

K—土壤的比阻(N/cm2)。

土壤的比阻K是指作用于土垡每單位橫斷面積的阻力，包括土壤性質、機具的性能及前進速度等各項因素在內，是一個綜合性系數。播種開溝器在各種土壤條件下的比阻值如表3所示。

表3 各種土壤條件下的比阻值

Table 3 Specific soil resistance under various soil conditions N/cm2

土壤類型K土壤類型K輕型土壤(沙壤土)2～3一般土壤(壤土)4～5粘重土壤(粘土)6～8特別粘重土壤(重粘土)9～15

為了保證播種開溝器在工作狀態時的安全性，此次力學分析土壤的比阻K取最大值15N/cm2；因為是單個播種開溝器的力學分析，故播種開溝器的個數n為1；播種時棉花的播種深度一般為1～3cm，故溝深a取最大值3cm；根據實際測量，播種開溝器的最大寬度為3.6cm，故取溝寬b=3.6cm。將上述數值代入播種開溝器牽引阻力的計算公式中，得到播種開溝器的牽引阻力P=162N。將牽引阻力P做為外部載荷加載到播種開溝器上，載荷加載情況如圖20所示。

圖20 播種開溝器載荷加載情況Fig.20 Load loading of seeding opener

4.4 劃分網格

劃分網格在Simulation模塊有限元分析中十分重要，網格劃分的好壞直接關系到有限元分析最后的結果。將播種開溝器進行網格劃分，如圖21所示。

圖21 播種開溝器劃分網格Fig.21 Sowing opener divides the grid

4.5 結果分析

1)應力。播種開溝器應力分析結果如圖22所示。

結果分析：播種開溝器的最大應力位于播種開溝器與指夾式播種器接觸處的下部位置，最大應力值為60 397 344N/m2，小于材料的屈服應力2.75×108N/m2。這說明，播種開溝器在工作狀態時不會產生屈服現象，無需加強。

圖22 播種開溝器應力分析結果Fig.22 Stress analysis of seeding opener

2)位移。播種開溝器位移分析結果如圖23所示。

圖23 播種開溝器位移分析結果Fig.23 Displacement analysis of seeding opener

結果分析：播種開溝器的最大位移位于播種開溝器側板的后下部，最大位移值為1.371×10-1mm，數值很小，可忽略不計。

3)應變。播種開溝器應變分析結果如圖24所示。

圖24 播種開溝器應變分析結果Fig.24 Strain analysis results of sowing opener

結果分析：播種開溝器的最大應變位于播種開溝器與指夾式排種器接觸處的下部位置，最大應變值為2.087×10-4。

由結果分析可知：播種開溝器在工作狀態下不會產生屈服，強度合適，滿足使用條件。

5 結論

1)對2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機的結構和工作原理進行了介紹。

2)采用三維設計軟件SolidWorks和機械系統動力學分析軟件ADAMS相結合的方法，對2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機仿形播種機構進行了運動學仿真。通過仿真分析可知：播種機仿形播種機構存在一定的滯后性，當縮短播種開溝器與仿形輪的距離時，可以提高仿形能力，提高播種深度的一致性，為后續機具的優化提升提供了可參考的理論和設計思路。由于2BMJ-3A型基于機采棉的智能精量播種機適用于在耕整后的田地上進行作業，田地的坡度很小，相當于平地，故仿形播種機構的仿形能力滿足使用要求。

3)利用三維設計軟件SolidWorks中的Simulation模塊對播種開溝器進行了有限元分析，結果表明：播種開溝器在工作狀態下不會產生屈服變形，滿足使用條件。

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Motion Simulation and Mechanical Analysis of Key Components of Machine - picking Cotton

Sun Dongxia1， Li Mingjun1， Shi Lei2， Gong Jianxun1， Zhang Aimin1

(1.Binzhou Agricultural Machinery Research Institute,Binzhou 256600,China; 2. Nanjing Research Institute for Agricultural Mechanization,Ministry of Agriculture,Nanjing 210014,China)

In order to meet the full mechanization of cotton production requirements, the project team developed for the field after the tillage in the work of 2BMJ-3A-based intelligent machine precision cotton seeding machine.In this paper, the structure and working principle of 2BMJ-3A intelligent precision planter based on machine-picked cotton are introduced.The kinematics simulation of the planter seeding mechanism of the seeder was carried out by using the 3D design software SolidWorks and the mechanical system dynamic analysis software ADAMS.The simulation of the seeding opener was carried out by using the Simulation module in SolidWorks.The results showed that the profiling ability of the planer sowing mechanism of the planter could meet the requirement of cotton seeding in the field after tillage, and the sowing device could not produce yield in the working state and meet the requirement of cotton planting.

planter; planing sowing mechanism; machine picking cotton; kinematics simulation; finite element analysis

2017-02-14

山東省重點研發計劃項目(2015GNC112007)

孫冬霞(1981-)，女，山東壽光人，副研究員，碩士，(E-mail)bznjsdx@163.com。

石 磊(1963-)，男，西安人，研究員，碩士生導師，(E-mail)shileijsnj@126.com。

S223

A

1003-188X(2018)02-0046-10