目前国内对于自动移栽机的研究多还在半机械水平,仍需要配备人力进行取苗、投苗,劳动强度较大,移栽效率较低,极大影响育苗移栽农业技术的推广,所以针对移栽机取苗、投苗的机械化研究是有必要的。移栽机的夹取装置是作业中直接参与夹取钵苗的末端执行器,其结构、尺寸影响穴盘苗夹取的效率和取苗时对钵苗的损伤,因此设计夹取工作效率高、对钵苗低损伤且工作性能稳定的夹取装置,对于提高移栽作业自动化、降低移栽作业劳动强度、提高移栽成功率是尤为重要的。本课题按照如上要求开展研究:(1)为设计的夹取装置更符合新疆作物移栽的实际要求,本文对新疆加工番茄的抗压性能影响因素进行研究。通过多次重复的正交试验进行分析:以下因素对钵苗基质抗压力的影响大小及最优的因素组合,穴盘苗基质配比(泥炭:蛭石:珍珠岩)、基质的含水率分别与移栽机夹取装置与钵苗基质的夹持角度和夹持角变化量,为穴盘苗的培育提供理论基础且为夹取装置后续的设计研究提供参考。(2)通过对番茄苗基质尺寸分析,可知夹持手指入穴时的最大夹持角度。针对不同压缩速度对基质夹取的影响以及2mm/s压缩速度下基质力学性能进行力学特性试验,通过对比试验,分析钵苗基质在夹取时受压缩速度的影响其抗压力与变形量之间的关系,对适合夹取钵苗的压缩速度进行分析与选择。并通过对2mm/s压缩速度下,钵苗基质的力学特性起始点、屈服点、破碎点分析研究,对钵苗夹取的适宜夹取力进行研究。(3)通过对移栽机夹取装置的需求分析,结合穴盘苗夹取的农艺要求,对钵苗移栽机夹取装置进行方案设计。确定其特征参数及要求、材料、驱动方式,并设计夹取装置的总体系统,使得该四夹片式钵苗移栽夹取装置,作业原理及功能满足要求。(4)为提高钵苗移栽成功率,降低夹取装置对基质的损伤,以夹片中心距为优化指标,夹持角度为评价指标,建立取苗末端执行器优化模型,利用Matlab软件完成机构参数优化。并对夹取装置关键零部件进行设计:夹片的厚度为1mm,夹持手指末端梯形夹片上边长12mm、下边长6mm、夹持深度26~29mm;机架的长度尺寸为79.2mm且机架为对称结构;驱动杆的直径选择5mm;适应运动方式的H、“+”形连接件;以及选用四线两相57HB113-401A步进电机作为动力源。(5)建立四夹片式钵苗移栽夹取装置三维模型,并对夹取装置虚拟样机进行装配和干涉检查。通过ADAMS对夹取装置的运动路径进行分析,验证其夹苗、投苗过程机构的运动与干涉问题。再通过对夹取装置进行运动学分析和动力学仿真验证,可知:夹苗过程从完全张开到夹取起钵苗驱动杆位移量为2.90~3.18mm之间,而驱动杆在夹持手指接触钵苗基质后的位移量在0.32~0.60mm之间,驱动杆运动速度为3~5mm/s均可,且通过闭合运动状态下夹持角与接触力之间的关系曲线验证了夹持角变化量为(2~3)°是合理的夹持角变化量取值且此时的夹取力在适合取苗的夹取力范围内。进一步通过有限元分析软件ANSYS对夹取装置进行了应力和应变分析,验证了设计强度可行性。