毕业论文-玉米肥团育苗移栽机传动机构的设计

定制全套设计，选择圆梦设计 玉米肥团育苗移栽机传动机构的设计 机电学院 农业机械化及其自动化（教育）专业 朱刚 （指导教师： 陈霖 教授） 摘要 ：为了改变目前玉米种植现状，采用机械化肥团育苗移栽技术，取代原有的玉米直播技术，使玉米种植的收入得到提高。玉米肥团育苗移栽机包括传送机构、栽植机构、开沟与覆土机构构成，作为核心的传送机构采用纵横传送带联合传送的形式，栽植完一列玉米苗后由横向传送带自动传送一列，移栽机通过精确的计算保证玉米苗的行列间距，并巧妙的使用锥齿轮与槽轮机构配合的传动方式实现自动送苗，达到自动移栽的效果。最终利用 行运动仿真，提高设计的科学性与合理性。玉米肥团育苗移栽机作为肥团育苗技术的核心，具有提高栽植效率、减少劳动成本的重要作用。 关键词： 玉米肥团育苗 ； 移栽机；纵横传送带；自动传送 ； 运动仿真 of to of of a to of of As in a of on a of be be by of in be on by X be As of an in 制全套设计，选择圆梦设计 1 前言 究背景与意义 玉米是我国的第二大粮食作物，在我国种植分布范围广，同时也是一种高产、稳产的粮食作物，其生产总值在国民经济中占有很重要的地位。玉米籽粒含有 丰富的营养，不但是我国重要的粮食作物，而且是发展畜牧业的重要饲料，又是轻工业、食品业等不可缺少的原料之一，所以搞好玉米生产对农业、农民、农村乃至整个国民经济都有重要意义 1。 目前，我国玉米种植的模式大部分采用直播方式，然而直播玉米常常因为虫、鼠、雀、兽等危害，造成缺苗断垄、长势参差不齐、大苗欺小苗和空杆率增多等现象，严重影响了玉米的产量，为此，相关科研人员对玉米种植模式的反复实验研究，探索出一套玉米肥团育苗移栽实现高产的技术措施，该措施能使玉米每公顷增产 2100 千克，增产 2，但是，由于玉米 肥团育苗移栽比玉米直播每公顷多增加劳动力 75 个，使得最终出现玉米增产不增收的问题，玉米肥团育苗移栽也因此受限，没有得到广泛应用 34。 目前市面上也有一些玉米移栽机，但是这些玉米移栽机大多需要人工喂苗，属于半自动移栽机，大大减低了移栽速度，另外，市面上基本没有针对玉米肥团育苗，玉米肥团育苗移栽与一般移栽的区别在于在起苗时为了防止玉米苗根部受损，会连同肥团一起起苗移栽，普通移栽机目前无法满足这一要求。因此，改进目前的玉米移栽机、提高玉米产量与玉米种植收入仍是目前我国农机科研工作者迫切需要解决的问题。改进玉 米移栽机的结构、提高玉米栽植质量、提高玉米种植的产量、降低农民的劳动强度、减少劳动力的投入、提高农民的收入、改变目前玉米种植的模式具有非常深远的现实意义 5。 要研究内容 （ 1）根据肥团秧苗的特点，设计一自动传送秧苗的传送机构并结合行驶速度保证苗间距； （ 2）设计合理的栽植机构，将传送带传送过来的秧苗正确的移栽到地上； （ 3）为满足以上功能，设计一套精简的传动机构，以达到结构简单、经济性好的目的。 定制全套设计，选择圆梦设计 2 方案分析 体方案设计 总体方案采用拖拉机牵引，选用上海纽荷兰的 拖拉 机来作为本机的动力，利用的拖拉机的动力来进行分苗、传送等栽植工作。 工作原理：栽植机分为传动机构、传送机构、栽植机构、开沟和覆土机构，栽植时先把育好的玉米秧苗用秧苗盘放置在传送带上，工作时传送带由拖拉机的输出动力带动，将每株秧苗传送至栽植器，秧苗经过栽植器栽植到地里。 计方案一 分苗机构采用交叉传送带形式，由纵横两种传送带构成，采用间隙传递方式，当每列传送完毕后，横向传送带再传送一列玉米苗在纵向传送带上，这样能保证将苗盘内的所有玉米苗传送至终端栽植器上，完成玉米苗的分苗；在传送途中 使用带式挡板将每株玉米苗之间用挡板挡住，避免玉米苗挤在一堆，通过带式挡板将玉米苗一株一株的送向终端栽植器，带式挡板采用间隙式运动，与分苗机构的纵向传送带的速度相同，完成玉米苗的传送；终端栽植器为鸭嘴式栽植器，鸭嘴式栽植器形如鸭嘴，当秧苗落入闭合的鸭嘴后，鸭嘴插入地里再张开，将玉米苗栽在地里，鸭嘴抽出再闭合，鸭嘴抽出后玉米苗周围的泥土将玉米苗围住，完成玉米苗的栽植，为了保证栽植直立度，将鸭嘴设计为弧形式，这样能避免机具向前行走而产生的玉米苗的歪斜。 计方案二 本方案的分苗机构和送苗机构 与设计方案一一样，主要是终端栽植器与方案一有所不同，本方案终端栽植器采用开沟器和覆土器配合导管式，利用开沟器在导管前方开出一条栽植沟，导管主要保证玉米苗有正确的栽植位置，导管与地面留有大于玉米苗整体高度的距离，避免导管干扰玉米苗的同时又能很好的引导玉米苗，只要机具前行速度恒定，就能保证玉米苗拥有固定的行距，在导管后方装有覆土器，当玉米苗落入栽植沟后，覆土器立刻用周围的泥土将玉米苗的根部盖住，完成玉米苗的栽植。 定制全套设计，选择圆梦设计 体方案确定 案的确定 方案一使用的栽植器，能使玉米苗直接栽入土 里，栽植质量不会受覆土的影响，使栽植质量能很好的得到保证，但是栽植器需要实现开闭运动，使移栽机的结构变的十分复杂，同时也增加了设计难度高、提高了整机的成本； 方案二采用的栽植机构，结构简单，易于实现，在栽植玉米苗栽植过程一有段自由落体运动，使得栽植直立度不好控制，同时会受覆土的影响，尤其是当地里有较大的土块时，玉米苗容易被土块压住，影响栽植质量，与方案一相比具有很好的经济性。 综合各种因素，最终选择方案二。 案结构模型 1 槽轮 2 侧锥齿轮 3 纵向传送带 4 主锥齿轮 5 导管 6 纵向传送带从动带轮 7 玉米肥团秧苗 8 横向传送带 9 横向传送带主动带轮 1 2 3 4 5 6 7 8 9 定制全套设计，选择圆梦设计 向传送带的设计 向传送带传送速度的确定 取拖拉机工作时的 行走档位为 ，由拖拉机的使用说明书可得行走速度 6 . 6 7 / 1 . 8 5 /V k m h m s 由参考文献得秧苗最佳株距为 7 寸 7，即 230b 所以拖拉机每排纵向传送带每秒需传送玉米肥团的个数为 1 8 5 0 2 3 0 8N 另，由参考文献得出玉米肥团的最佳大小为鹅蛋大小 8，即 肥团直径取 50d 肥团高度取 50h 肥团间间 隙取 10 则纵向传送带的传送速度 ( 5 0 1 0 ) 8 4 8 0 / 0 . 4 8 /v m m s m s 向传送带从动带轮的设计 设每列放 12 个肥团，为设计槽轮方便，设计带轮为带轮每转一圈传送一列肥团 则从带轮直径为1 1 2 6 0 2293 . 1 4D m m， 结合设计手册 11取直径为1 224D 带轮内径1 20d 轮轮缘宽度1 60B 缘厚度10 . 0 0 5 3 4 . 1 2D m m 辐板厚度1 14S 毂长度111 . 5 3 0L d m m 轮毂直径11 . 8 3 6hd d m m 定制全套设计，选择圆梦设计 由带轮直径计算公式 6 0 1 0 0 0可得从动带轮转速为 9 1 6 0 1 0 0 0 0 . 4 8 4 1 / m i 1 4 2 2 4向传送带主动带轮的设计 为减速，取主动带轮为最小的直径2 50D 轮内径2 20d 轮轮缘宽度2 60B 实心轮 则主动带轮转速为11221 8 4 / m i 向传送带从动带轮轴的设计 径的设计 由参考文献 7可知玉米苗小行距为 ，即小行距 400b 取轴总长为 500L 由带轮内径1 20d 3 20D 择轴承为 6205 则2 25D 于轴承内圈大径1 1 30D 长的设计 轮毂长度为 30则取3 29L 工作不干涉，在轴承与带轮加一个长为 20套筒 因轴承宽度 15B 定制全套设计，选择圆梦设计 则取2 34L 后得1 5 0 0 2 ( 2 9 3 4 ) 3 7 4L m m 上零件的轴向定位 轴向零件采用螺母进行轴向定位 则 取螺母为 0 15L 上零件的径向定位 带轮径向采用平键定位 由带轮内径1 20d 查参考文献 12表 10 键宽 6b 键高 6h 键长 14L 定制全套设计，选择圆梦设计 锥齿轮的设计 由上面计算可得从动锥齿轮转速应为 11221 8 4 / m i 由 拉机的使用说明书可查该型拖拉机动力输出轴的转速 540 / m 则拖拉机主传动轴锥齿轮传动比应为 540 则主从动锥齿轮齿数比为 21122 查参考文献 9表 13得 齿形角 20a 齿顶高系数 *隙系数 *c 取大端端面模数 2m 取小齿轮齿数1 30z 则大齿轮齿数2 3 0 2 7z 小齿轮分度圆直径11 3 0 2 6 0d z m m m 大齿轮分度圆直径22 8 7 2 1 7 4d z m m m 查参考文献 9 13 201P得 90 小齿轮节锥角1 s i n s i n 9 0a r c t a n ( ) a r c t a n ( ) 1 9c o s 2 . 9 c o s 9 0u 大齿轮节锥角2171 锥距121260 922 s i n 2 s i n 2 s i n 1 9m m 取齿宽系数 14R ，则齿宽为 定制全套设计，选择圆梦设计 1 9 2 2 34 m m 因为 20b ，所以取齿宽 20b 齿顶高 * 2h m m m齿高 *( 2 ) 4 . 4ah h c m m m 齿根高 2 . 4h h m m 小齿轮齿顶圆直径1 1 12 c o s 6 0 2 2 c o s 1 9 6 4d h m m 大齿轮齿顶圆直径2 2 22 c o s 1 7 4 2 2 c o s 7 1 1 7 5d h m m 齿根角 a r c t a n 1 . 5 齿顶角：采用等顶隙齿 1 小齿轮顶锥角11 1 . 5 1 9 2 0 . 5 大齿轮顶锥角22 1 . 5 7 1 7 2 . 5 小齿轮根锥角11 1 9 1 7 . 5 大齿轮根锥角22 7 1 1 . 5 6 9 . 5 取小齿轮内径1 30D 大齿轮内径2 40D 小齿轮内径孔长1 35L 大齿轮内径孔长2 35L 锥齿轮三维模型如下图所示 定制全套设计，选择圆梦设计 锥齿轮的设计 由纵向传送可得，中间轴转速应与纵向传送带从动带轮转速相等，为 41r/以侧锥齿轮传动比为 184 则两锥齿轮为尺寸相同的两个锥齿轮 取锥齿轮几何尺寸如下： 齿形角 20a 齿顶高系数 *隙系数 *c 模数 2m 主动锥齿轮齿数1 18z 从动锥齿轮齿数2 1 8 4 1z 主动锥齿轮分度圆直径 从动齿轮分度圆直径 取内径 16D 齿宽 14b 孔径长度 22l 轮机构的设计 取槽数 10z 槽间角 2 3 6 0 / 3 6z 槽轮每次转位时曲柄的转角 2 1 8 0 2 1 4 4 设中心距为1 200a 柄长度 s i n 2 0 0 s i n 1 8 6 2r a m m 曲柄相对长度 62 0 . 3 1200r 11 1 8 2 3 6d z m m m 22 8 1 2 1 6 2d z m m m 定制全套设计，选择圆梦设计 槽轮名义半径 c o s 2 0 0 c o s 1 8 1 9 0R a m m ,为曲柄轮设计合理，取 175R 槽轮相对半径 190 0 . 9 5200R 锁止凸弧张角 3 6 0 2 3 6 0 1 4 4 2 1 6 锁子凸弧半径r r，取 50sr 销半径 / 6 6 2 / 6 1 0Ar r m m 由 1 取槽深 47h 由 2 2 (1 ) ，取槽轮轮毂相对直径 50kd 取槽轮内径1 20d 0 2(1 )，取曲柄轮内径直径1 18D 槽轮和曲柄轮的厚度 10B 槽轮轮毂长度 20l 曲柄轮内孔长 15L 槽轮内孔长 25l 槽轮机构三维模型如下图所示： 定制全套设计，选择圆梦设计 向传送带主动带轮轴的设计 长的设计 综合预留行宽度为二尺五 7和拖拉机全宽为 1820每盘玉米 肥团包括 7 列， 则移栽机每次能装 14 列，预留一列间隙，带轮横向带轮中心距按 15 列设计 则两横向传送带轮中心距 6 0 1 5 5 0 0 1 4 0 0a m m 纵向传送带主动带轮轴总长为11 4 0 0 2 ( ) 1 4 0 0 2 ( 2 0 0 2 0 ) 9 6 02 a m m 由从动带轮轴可得4 374L 大锥齿轮内孔长为 35取3 34L 两侧锥齿轮孔径长度可得1 21L 2 9 6 0 3 7 4 2 2 1 2722L m m 径的设计 由大锥齿轮内径可得3 40D 则取4 50D 纵向传送带主动带轮内径可得2 20D 两侧齿轮内径可得1 16D 择 轴承型号为 6204，轴承定位根据安装位置采用套筒进行轴向固定 上零件的轴向固定 轴两端采用螺母固定， 15L 轴上零件的径向固定 两侧锥齿轮采用卡簧固定 其他零件采用平键定位 由主动带轮内径2 20D 查参考文献 12得主动带轮的定位键尺寸为 键宽2 6b 制全套设计，选择圆梦设计 键高2 6h 长2 14l 大锥齿轮内径3 40D 查参考文献 12得大锥齿轮的定位键尺寸为 键宽3 12b 高3 8h 长3 25l 向传送机构三 维模型如下图所示： 定制全套设计，选择圆梦设计 间传动轴的设计 径的设计 由曲柄轮内径和侧锥齿轮内径可得1 18D 轴承型号为 6204 则2 20D 取3 24D 轴长的设计 取0 100L 承座与零件间用长为 10套筒隔开 再由轴承宽度 14B 取2 23L 两侧锥齿轮内孔长度可得3 22L 曲柄轮内孔长度可得1 15L 轴上零件的轴向固定 轴端卡簧固定，卡簧根据1 18D 择 定制全套设计，选择圆梦设计 上零件的径向固定 侧锥齿轮采用螺钉定位 螺钉尺寸为 柄轮采用平键定位 由曲柄轮内径2 18D 查参考文献 12得曲柄轮的定位键尺寸为 键宽1 6b 高1 6h 长1 10l 间传动机构三维模型如下图所示： 定制全套设计，选择圆梦设计 向传送带的设计 向传送带主动带轮的设计 因为肥团直径取 50d ， 每列间隙为 10 则横向传送带每次需传送距离 60s ， 由周长公式可得 6010D ， 则带轮直径为 191D ， 查参考文献 9表 12带轮直径 200D 则带轮带轮内径 30d 带轮轮缘宽度 60B 带轮轮缘厚度 0 . 0 0 5 3 4D m m 辐板厚度 14S 轮毂长度 1 5L d m m 轮毂直径 1 . 8 5 4hd d m m横向传送带轮的三维模型如下图所示： 定制全套设计，选择圆梦设计 向传送带从动带轮的设计 为结构简单和降低成本，从动带轮采用两根平行的光杆代替。 向传送带主动带轮轴的设计 径的设计 由带轮内径可得2 30D 轴承型号为 6205 由轴承型号取1 25D 3 35D 槽轮内径可得4 20D 长的设计 由每列有 12 个肥团可得横向传送带宽为 1 2 6 0 7 2 0B m m 由横向传送带轮轮毂长度2 44L 轴承 型号为 6207，轴承和带轮中间用套筒隔开，取间隔距离为 301 25L 制全套设计，选择圆梦设计 则3 7 2 0 2 4 4 2 7 . 5 6 4 7L m m 由槽轮内孔长度可得4 25L 使传送带与其他零件不产生干涉，由中间传动轴的长度和两侧锥齿轮的大径取5 240L 轴段5筒长度为 2 4 0 4 5 1 9 5l m m 上零件的轴向固定 轴端采用螺母固定，取螺母型号 16 15M 上零件的径向固定 由带轮内径1 30D 查参考文献 12得带轮的定位键尺寸为 键宽1 8b 高1 7h 长1 18l 槽轮内径4 20D 查参考文献 12得带轮的定位键尺寸为 键宽2 6b 高2 6h 长2 10l 制全套设计，选择圆梦设计 横向传送机构三维模型如下图所示： 沟器的设计 开沟器所开沟宽度设定为 100证肥团苗的栽植空间，开沟深度可通过移栽机上得固定杆的孔位进行调节。 开沟器三维模型如下图所示： 定制全套设计，选择圆梦设计 管的设计 为了保证玉米苗掉在地上有正确的位置，所以需要导管的引导，导管离地面的安装高度大于玉米苗的整体高度，使玉 米苗掉在地上后不被导管影响。 导管三维模型如下图所示 土器设计 覆土器开口尺寸由所开沟确定，由肥团直径确定收口处尺寸，覆土器高度充分考虑玉米苗高度，保证覆土过程中不对栽植效果产生影响。覆土器安装在导管后面，靠覆土器上面的两个孔与移栽机上的螺杆固定。 覆土器三维模型如下图所示： 定制全套设计，选择圆梦设计 由以上计算可知，玉米肥团玉米移栽机能够实现自动传送并栽植，但由于掌握知识有限，设计还存有以下 问题： （ 1）设计中由于尽量采用标准件的原则，有些零件尺寸采用的近似值，会对栽植效果产生一定的影