茄子是全世界范围内普遍种植的蔬菜类作物,我国是茄子栽培面积最大、总产量最高的国家。茄子营养丰富、栽培管理简单、生长期长是夏秋季节的主要蔬菜之一。茄子栽植主要采用育苗移栽法,目前我国的茄子移栽主要采用人工移栽,劳动强度大、生产效率低。国内应用的移栽装备主要是半自动移栽机,由于受人工喂苗的限制,致使移栽效率较低。欧美等国采用信息化技术带来的机电一体化成果由三套或四套装置完成钵苗移栽的取苗、输送、栽植三个动作,结构复杂,成本高,不符合我国国情,推广较为困难。目前我国未见应用于茄子钵苗的全自动移栽机构,高效、轻简化的全自动茄子钵苗移栽机构是茄子大面积移栽作业机具的发展方向。本文提出一种全自动茄子钵苗移栽机构—牛顿插值齿轮茄子钵苗全自动移栽机构,通过农艺与农机的结合,探究茄子钵苗的育苗条件。通过建立移栽机构数学模型并进行参数优化,得出满足茄子钵苗移栽的轨迹与姿态,并进行轨迹验证试验、取苗试验和栽植试验。本文主要研究的内容包括以下几方面:(1)通过分析国内外旱田蔬菜移栽机研究现状,找到旱田蔬菜移栽机构研究所面临的问题。即如何高效、轻简化的完成茄子钵苗全自动移栽。(2)全自动茄子钵苗移栽涉及土壤、秧苗、机械等多方面,需要各方面相互适应才能从根本上解决问题。为了合理设计优化全自动茄子钵苗移栽机构,进行了取苗力试验与钵苗落体试验,并对北方的茄子钵苗进行物理特性的测量研究。运用数理统计方法找到适合全自动机械化移栽的茄子钵苗育苗条件,同时为移栽机构优化设计提供正确的思路。(3)为了实现茄子钵苗移栽的全自动化,要求移栽机构在工作时既要完成取苗、输送、栽植三个动作,又要满足茄子钵苗的特殊株距生长特性。因此需要所设计的茄子钵苗全自动移栽机构复杂运动轨迹和姿态。在非匀速传动之中,单纯依靠以往的椭圆齿轮、卵形齿轮、偏心齿轮等的节曲线变化范围较小,难以满足移栽机构工作时的复杂轨迹、姿态和株距要求。为了突破这一局限性,本文将牛顿插值法运用到非圆齿轮的节曲线成型上,通过插值控制点来实现非圆齿轮节曲线的变化,以此来实现移栽机构所要求复杂轨迹、姿态和特殊株距要求。(4)根据茄子钵苗的农艺要求及人工移栽动作,同时结合茄子钵苗全自动移栽机构运动情况,确定了移栽机构的优化目标。利用Visual Basic 6.0软件开发了“牛顿插值齿轮茄子钵苗移栽机构优化设计与分析软件”(登记号:2018SR101037),借助人机交互,运用优化设计软件,并结合“参数导引”启发式优化算法,优化得到了一组符合茄子钵苗移栽农艺要求的移栽机构结构设计参数。(5)根据“牛顿插值齿轮茄子钵苗移栽机构优化设计与分析软件”优化的机构设计参数,完成茄子钵苗全自动移栽机构的二维和三维结构设计并进行虚拟装配与干涉检验。(6)在ADAMS2013软件中对茄子钵苗全自动移栽机构进行虚拟仿真试验,运用3D打印技术制作物理样机进行轨迹验证试验,验证了该机构的正确性与可行性,通过取苗试验与栽植试验,证明了该机构的实用性。