悬杯式蔬菜移栽机设计论文[带图纸].doc

沈阳农业大学学士课程论文1目录摘要.1Abstract.2前言.31蔬菜移栽机的研究发展.31.1国外移栽机械的研究概况.31.2国内移栽机械的研究概况.31.3移栽机械的主要类型.41.4移栽机械研究存在的问题及发展趋势.91.4.1移栽机械研究存在的问题.91.4.2移栽机械研究的发展趋势.92悬杯式蔬菜移栽机的工作机理.102.1栽苗器整体的运动轨迹分析.102.1.1栽苗器整体的运动方程.102.1.2栽苗器的运动轨迹分析.112.2悬杯式蔬菜移栽机的主要特征参数.123悬杯式蔬菜移栽机的结构设计.143.1整机结构与工作过程.143.1.1整机结构.143.1.2整机工作过程.153.1.3性能指标.153.2栽植单体的设计.163.2.1栽植轮.163.2.2悬杯式栽苗器.183.2.3开沟器.233.2.4覆土镇压轮.233.3传动系统.243.4悬挂装置与机架.253.5限深轮.263.6地轮.274结论.28参考文献.28致谢.30沈阳农业大学学士课程论文1摘要近年来，随着我国经济结构和农业种植业结构的调整，蔬菜种植面积逐步增加，蔬菜产业在当地的经济收益上占有很大的比重。大多数蔬菜品种都采用育苗移栽的方式种植，而我国蔬菜移栽机械发展缓慢，长期以来蔬菜移栽一直以手工作业为主，制约了我国蔬菜产业的发展。因此实现移栽生产机械化是我过蔬菜产业亟待解决的关键问题。本文在分析了国内外移栽机械研究概况、发展趋势以及现有主要机型特点的基础上，根据我国蔬菜生产的实际情况，设计并研制了新型的悬杯式蔬菜移栽机。针对吊篮式移栽机在钵苗过高时容易碰苗的问题，设计了悬杯式蔬菜移栽机，阐述了整机的结构及工作原理，并对关键部件进行了具体的结构设计。通过采用水平向后张开的悬杯结构，降低了落苗过程中的伤苗率，提高了整机的栽植质量。由于其悬杯水平左右开启，开口朝后，所以在特征参数1的条件下进行移栽作业时作业时，落苗后张开的悬杯从钵苗的侧面沿机组前进方向离开，有效地解决了现有吊篮式移栽机在钵苗过高的情况下落苗容易出现的碰苗问题。在理论分析的基础上，确定了悬杯式蔬菜移栽机整机的总体配置方案和栽植单体、传动系统、悬挂架、限深轮、地轮等零部件的具体结构，用三维设计软件SolidWorks建立了整机的三维模型，并对其进行干涉检查。关键词：蔬菜移栽机；悬杯式；栽苗器悬杯式蔬菜移栽机的设计2AbstractInrecentyears,withtheadjustmentoftheeconomicandagriculturalplantingstructureofChinaarepushedforward,theacreageofvegetablesgraduallyincreasesandthevegetableindustryaccountsforalargeproportionofthelocaleconomicbenefits.Mostvegetableproductionadoptsthetechnologyofseedlingnursing,butthevegetabletransplanterinourcountrydevelopsslowlyandvegetabletransplantingismainlybymanualworkforalongtime.IthasseriouslyhamperedthedevelopmentofvegetableindustryinChina.Soithasbecomeanurgentissuetoachieveseedlingtransplantingmechanizationforourvegetableindustry.AccordingtotheactualsituationofChinesevegetableproduction,basedontheanalysisofdomesticandforeigntransplantersgeneralsituations,developmenttrendsandcharacteristicsofexistingmodels,anewcantilevercupvegetabletransplanterisdesignedandmanufactured.Itusesacantilevercupplantingapparatusasthekeycomponenttoloadandplantseedlings.Tosolvetheproblemthatthehangingbaskettransplanterisapttoimpacttheseedlingswhentheseedlingsaretoohigh，thecantilevercupvegetabletransplanterwasdesignedThestructureandtheworkingprincipleofwholemachinewereintroduced，andthedetailedstructureofkeycomponentswasdesignedByusingthecantilevercupwhichsplaysinthehorizontalplaneandopensbackwards，therateofdamagedseedlingsintheprocessofdroppingseedlingswasreducedandthewholemachineSplantingqualitywasimprovedBecauseofitscantilevercupopeningbackwardsinthehorizontalplane,sowhenthevegetabletransplanterworksunderthesituationofofcharacteristiccoefficients1,theopeningcupleavestheseedlingfromthesidealongwholemachinesforwarddirection,whicheffectivelysolvetheproblemthattheexistinghangingbaskettransplanterisapttoimpacttheseedlingswhentheseedlingsaretoohigh.Basedonthetheoreticalanalysis,theoverallconfigurationofcantilevercupvegetabletransplanterandthespecificstructureoftransplantingunit,transmissionsystem,suspensionframe,depthwheel,andgroundwheelweredetermined.Three-dimensionalmodelofthemachinewasestablishedby3DdesignsoftwareSolidWorksanddidtheinterferencechecking.Keywords：vegetabletransplanter；cantilevercup；plantingapparatus沈阳农业大学学士课程论文3前言我国是世界最大的蔬菜生产国蔬菜产业发展迅速，成效显着，据世界粮农组织统计，我国蔬菜播种面积和产量分别占世界的43、49。均居世界第一。20世纪80年代中期以来，特别是90年代，随着全国农业结构调整步伐的加快和人们生活水平的提高，蔬菜生产规模不断扩大。据相关资料统计。我国蔬菜播种面积在上世纪80年代年均增长近10。90年代年均增长145，本世纪前5年平均增长3到2007年蔬菜播种面积达到26亿亩总产量565亿t，人均占有量420多kg。此外，蔬菜也是我国主要出口创汇商品之一。据统计，2007年我国累计出口蔬菜8l759万t，与2000年相比增加49729万t，增长155倍；出口额6214亿美元，与2000年相比增加4133亿美元增长199倍。蔬菜业已成为增加农民收入的支柱产业。2007年全国蔬菜播种面积（含西甜瓜)占农作物总播种面积的128，总产值7200多亿元，占种植业总产值比例高达29在种植业中仅次于粮食。蔬菜生产属劳动密集型产业约占60的蔬菜品种是通过育苗移栽方式种植的秧苗手工栽植是劳动强度非常大仅次于收获作业的一项农田作业，它约占作物从种到收所需总劳动量的20左右。由于我国蔬菜移栽机械发展慢秧苗栽植几乎全部由人工完成，劳动强度大、生产效率低，栽植质量差、生产成本高。因此，实现蔬菜移栽机械化已成为农业生产的迫切需要。1蔬菜移栽机的研究发展1.1国外移栽机械的研究概况国外对蔬菜移栽机的研究起步较早，20世纪初期，欧洲一些国家开始大量种植蔬菜和经济作物，出现了早期的手工喂苗的秧苗栽植机具；30年代末40年代初期，手工喂苗的秧苗移栽机具的人工动作被移栽机构所取代，送苗入土过程实现了机械化；从50年代开始，多种不同结构型式的半自动移栽机被研制生产并使用，同时，育苗用土钵制钵机开始出现；到20世纪80年代，半自动移栽机已在西方国家的农业生产中广泛使用，制钵、育苗和移栽已形成完整的机械作业系统，实现了各种机具配套使用；到目前为止，欧洲在蔬菜育苗土钵成型及钵上单粒精密播种和自动移栽机械设备等技术上已经达到完善，并应用于实际生产中。日本由于劳动力短缺，移栽机械的使用非常普及，机械化程度很高，广泛研制和使用全自动移栽机，各种移栽机专用性很强，一般只适用于一种农作物，如甜菜自动移栽机、洋葱自动移栽机（陈明，2010）。在美国，旱地移栽机械的研究和应用更为普遍，据资料统计，仅蔬菜育苗机械化程度已达到70%以上。蔬菜育苗机械化的发展大大提高了相应的移栽机械化的发展，在蔬菜生产的各个相关环节都建立了一整套的规范化的操作管理制度，使其作物的生产实现了商品化（王君玲，2006）。1.2国内移栽机械的研究概况我国移栽机械的研究主要包括，移栽技术与机械发展趋势方面的综合研究、区域化移栽技术发展的研究、具体作物移栽技术的研究、具体栽植机械的应用研究等。我悬杯式蔬菜移栽机的设计4国旱地栽植机械的研究始于20世纪50年代末60年代初，比国外晚了30到40年，当时出现的是棉花营养钵育苗移栽机和甘薯秧苗栽植机的试验研究。20世纪70年代，随着国民经济和农业生产的不断发展以及小型手扶拖拉机作为动力被引用到菜田，育苗移栽机械化曾掀起多次局部高潮（王君玲，2006）。从70年代开始研制裸根苗移栽机械到80年代研制成半自动化蔬菜栽植机，这一阶段是我国移栽机械研究的起步阶段，主要成果是认识到移栽对于作物产量、品质的影响以及对于农业生产的巨大效益。从80年代开始到上世纪末，是我国移栽机械研究的第二个阶段，就移栽技术而言仍然属于起步阶段。有一大批的科研院所在这一阶段加入到研究行列，特别是在玉米、油菜、烟草、棉花、甜菜、大葱、蔬菜等多种作物的移栽领域取得了很大进展，研制出一大批具有代表性的半自动化移栽机样机。进入新的世纪以后，随着人们生活水平的提高，作物移栽的需求较为旺盛，这是我国移栽机械研究的发展阶段。这一阶段除了国内已有机具的完善、拓展外，很多地区开始引进国外的移栽机械进行试验、推广。浙江地区引进日本井关蔬菜移栽机械、云南等烟草产区引进加拿大、日本等国的烟草移栽机进行烟草移栽的试验、推广。国内的许多高校在这一时期都开展了移栽机技术的深入研究，对主要的移栽技术成果进行了总结和介绍，同时也分析了中国移栽机械发展缓慢的原因（吴亦鹏，2009）。目前我国移栽机的研究和应用都还不成熟，机型大多是国外产品的仿制品。这些机具由于与育苗方式不配套或不能满足栽植的要求等原因而没有得到推广应用。而且，这些栽植机械大多是面向玉米和棉花的移栽，在蔬菜栽植机械方面几乎是空白，蔬菜移栽机械的大规模研究工作刚刚起步（王君玲等，2004）。1.3移栽机械的主要类型目前，从工作过程上看，国内外所普遍采用的钵苗栽植机械大都是人工喂苗的半自动栽植机械。按栽植部件持苗及植苗机构的工作原理可分为钳夹式移栽机、链夹式移栽机、吊篮式移栽机、导苗管式移栽机、输送带式移栽机、挠性圆盘式移栽机（陈明，2010）。由于栽植机构型式不同，其工作性能也具有差异，所以适合栽植的作物也有区别。（1）钳夹式移栽机钳夹式移栽机由开沟器、横向输送带、滑道、钳夹、机架、栽植圆盘及覆土镇压轮等主要部件组成，如图1-1所示。在进行移栽作业时，栽植圆盘由地轮或镇压轮驱动，投苗手将秧苗放在安装在栽植圆盘上的钳夹上，秧苗被钳夹夹持并随栽植圆盘转动，到达地面时秧苗与地面垂直，钳夹打开，秧苗落入由开沟器开出的苗沟内，经由覆土镇压轮覆土镇压，完成移栽过程。这种移栽机优点是株距和栽植深度比较稳定，而且结构简单，生产成本较低；缺点是株距不易调节，钳夹易伤秧苗，栽植速度较低，一般为3045株/min。代表机型有法国生产的UT-2型移栽机、前苏联研制的CPHM-4型移栽机、吉林工业大学研制的2ZT型移栽机以及黑龙江农垦科学院研制的2Z-2型移栽机等。