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多用
种苗
移送
设计
三维
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多用种苗移送机设计-三维图.zip,多用,种苗,移送,设计,三维
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摘要移栽是农作物种植中的一个重要过程，移栽机械的发展是适应于农业发展的，目前 移栽过程均采用人工移栽，劳动强度大，效率低，从而限制了生产规模的扩大，影响了 农业的经济效益，自动移栽机可以大大提高农作物幼苗移栽的效率，这种自动化程度高 的移栽机广泛用于农业生产中。本次设计主要是移栽机进行结构功能设计和一些计算设计过程的说明，研究的主题 是基于导苗管式的多功能移栽机，通过对幼苗种植间距等众多因素的分析，从而设计合 适的尺寸。通过 SolidWorks 软件进行三维模型的设计、组装，同时为提高生产效率采用一次 三行同时作业的设计。最后基于实际生产过程中开沟、覆土的需要，通过 CAD 软件进行了开土装置、落苗 装置、覆土装置的设计，并且采用 PLC 进行送苗装置的控制，实现自动化生产。说明书从分析国内外移栽机的发展历史和各种移栽机的优缺点入手，进而选择更优 的送苗方式进行设计，并最终得出最终的设计方案和图纸。关键词：移栽；机械结构设计；送苗装置；落苗装置IABSTRACTTransplanting is an important process in the cultivation of crops. The development of transplanting machinery is adapted to the development of agriculture.At present,the transplanting process uses manual transplanting,which has great labor intensity and low efficiency,which limits the expansion of production scale and affects the economic benefits of agriculture.Automatic transplanters can greatly increase the efficiency of crop seedling transplanting.This highly automated transplanter is widely used in agricultural production.This design is mainly a description of the structural function design of the transplanter and some calculation and design processes.The research theme is a multi-functional transplanter based on seedling tube type.Through the analysis of many factors such as seedling planting spacing to design appropriate size.Design and assembly of 3D models using SolidWorks software.At the same time,a three-line simultaneous operation design was adopted to increase production efficiency.Finally,based on the needs of trenching and earth covering in the actual production process,the design of open earthing devices,falling seedling devices,and earth-covering devices was performed through CAD software,and use PLC to send the control of the seedling device to achieve automated production.The instructionsl starts with an analysis of the development history of transplanting machines at home and abroad and the advantages and disadvantages of various transplanting machines,and then selects a better way of sending seedlings for design,and finally draws final design plans and drawings.Key Words：Transplanting; Mechanical design; Sending device; Falling seedling deviceII目录摘要IABSTRACTII1绪论.- 1 -1.1 多用种苗移送机设计的目的和意义.- 1 -1.2 国内外移栽机的发展概况.- 1 -2总体方案设计.- 4 -2.1 移栽机械设计方案的选择.- 4 -2.2 机构整体结构.- 6 -2.3 开沟器的设计.- 7 -2.4 机械手的设计.- 8 -2.5 覆土板的设计.- 10 -3传动系统的设计与强度校核.- 12 -3.1 链传动的设计.- 12 -3.2 传送带设计.- 19 -3.3 同步带轴 1 的设计.- 20 -4PLC 控制系统.- 24 -5机架机构.- 25 -6结论.- 27 -致谢.- 29 -附录 1.外文译文.- 30 -附录 2.外文原文.- 35 -III多用种苗移送机设计1绪 论1.1 多 用 种 苗 移 送 机 设 计 的 目 的 和 意 义随 着 我 国 的 发 展 ， 人 口 数 量 的 增 多 、 工 业 化 程 度 的 提 高 、 城 镇 用 地 的 增 加 ，以 及 土 地 沙 漠 化 的 加 剧 ，致 使 可 用 于 农 业 生 产 的 耕 地 面 积 逐 年 减 少 ， 难 以 通 过 增 加 耕 地 面 积 的 方 法 来 增 加 产 量 ， 通 过 改 良 农 作 物 的 品 质 和 改 善 种 植 的 农 艺 过 程 是 提 高 粮 食 产 量 有 效 的 途 径 。从 上 世 纪 50 年 代 开 始 我 国 开 始 进 行 移 栽 机 的 研 究 ，多 所 大 学 和 研 究 所 都 曾 成 功 研 制 出 移 栽 机 械 ， 移 栽 机 械 相 比 于 人 工 移 栽 大 大 提 高 了 移 栽 的 效 率 、 减 少 了 已 在 所 需 的 劳 动 力 ， 从 而 降 低 了 移 栽 成 本 ， 且 研 究 表 明 ， 在 适 宜 的 时 间 进 行 移 栽 可 以 提 高 农 作 物 产 量 。对 不 同 种 类 的 某 一 作 物 来 说 ， 它 们 有 其 独 特 的 有 利 于 生 长 的 积 温 带 。 如 将 高 级 温 带 的 作 物 种 植 于 低 积 温 带 ，那 么 很 难 保 证 作 物 的 正 常 生 长 发 育 ； 如 遇 到 温 度 的 骤 升 骤 降 很 可 能 会 造 成 种 苗 的 死 亡 ， 造 成 绝 产 。 所 以 可 以 通 过 温 室 ， 进 行 种 子 的 培 育 ， 保 证 种 子 的 发 芽 及 幼 苗 的 成 活 ， 再 通 过 移 栽 机 械 进 行 移 栽 。 温 室 培 育 便 于 进 行 幼 苗 生 长 管 理 、 壮 苗 的 选 择 与 培 育 、 从 而 提 高 幼 苗 的 质 量 和 品 质 。 温 室 培 育 的 发 展 促 进 了 我 国 中 南 部 地 区 进 行 一 年 两 熟 甚 至 一 年 三 熟 的 发 展 ， 是 复 种 的 重 要 保 证 。目 前 的 移 栽 机 大 多 是 以 人 工 为 辅 助 的 半 自 动 移 栽 机 ， 受 到 人 工 工 作 速 度 的 影 响 ，移 栽 机 的 工 作 速 度 并 不 是 特 别 快 ，机 械 化 效 益 并 不 是 特 别 明 显 。 国 内 外 普 遍 认 为 全 自 动 移 栽 机 是 移 栽 机 的 最 终 发 展 方 向 。在 接 下 来 的 设 计 过 程 中 ， 选 择 导 苗 管 式 的 落 苗 装 置 的 设 计 ， 采 用top- down 的 设 计 思 路 ，最 后 进 行 总 的 装 配 。之 所 以 采 用 导 苗 管 式 的 落 苗 机 构 ， 是 因 为 这 种 设 计 稳 定 性 较 好 ， 能 保 证 落 苗 的 质 量 。1.2 国 内 外 移 栽 机 的 发 展 概 况1. 2 . 1 国 外 移 栽 机 械 发 展 概 述国 外 移 栽 机 械 发 展 较 早 ，从 上 世 纪 20 年 代 开 始 ，一 些 国 家 就 开 始 研 制 用 于 投 放 蔬 菜 苗 的 移 栽 机 械 ， 初 期 的 移 栽 机 械 都 是 半 自 动 化 的 ， 通 过 人 工 的 取 苗 、 送 苗 ， 由 机 械 完 成 栽 植 任 务 。 50 至 60 年 代 已 经 研 制 出 多 种 形 式 的 半 自 动 移 栽 机 ，到 80 年 代 ，半 自 动 移 栽 机 在 农 业 生 产 中 已 得 到 广 泛 应 用 ， 同 时 制 钵 、 育 苗 、 移 栽 已 形 成 完 整 的 系 统 1 。- 20 -目 前 国 外 典 型 的 移 栽 机 械 ：美 国 Sonoyo 系 列 高 速 全 自 动 移 栽 机 ，适 用 于 卷 心 菜 、西 兰 花 等 穴 盘 苗 的 栽 植 ，效 率 很 高 可 达 8000 株 / 行 /h（ 图 1. 1 ）； 意 大 利 的 FTC 型 全 自 动 膜 上 移 栽 机 机 械 化 程 度 、自 动 化 程 度 较 高 ，一 次 可 进 行 多 行 植 株 的 移 栽 ， 移 栽 可 靠 性 高 ， 工 作 效 率 高 (图 1. 2 ） ; 澳 大 利 亚 的 Transplant Systems 公 司 生 产 的 HD 144 系 列 的 全 自 动 穴 盘 苗 移 栽 机 ， 适 用于 大 田 作 业 ， 效 率 可 达 15000 株 /h（ 图 1. 3 ） 1 ；图 1. 1Sonoyo 系 列 高 速 全 自 动 移 栽 机图 1. 2FTC 型 全 自 动 膜 上 移 栽 机图 1. 3HD 144 系 列 的 全 自 动 穴 盘 苗 移 栽 机1. 2 . 2 国 内 移 栽 机 械 发 展 概 述我 国 移 栽 机 的 研 制 相 较 国 外 较 晚 ，上 世 纪 50 年 代 起 我 国 才 开 始 进 行 移 栽 机 的 研 究 ，当 时 主 要 是 进 行 的 裸 根 苗 移 栽 机 的 研 究 ，80 年 代 时 我 国 成 功 研 制 出 了 半 自 动 移 栽 机 ， 用 于 蔬 菜 移 栽 。目 前 国 内 的 移 栽 机 按 照 机 构 特 点 可 以 分 为 以 下 几 种 ：(1 ) 钳 夹 式 移 栽 机 ： 机 构 简 单 、 株 距 和 栽 植 深 度 比 较 稳 定 、 成 本 较 低 ， 在 低 速 的 情 况 下 工 作 可 靠 ； 但 是 在 高 速 工 作 时 下 ， 容 易 夹 伤 钵 苗 ， 可 靠 性较 差 。目 前 国 内 代 表 机 型 有 南 通 富 来 威 农 业 设 备 有 限 公 司 生 产 的 2ZQ-4 型 油 菜 移 栽 机 、 宁 津 县 金 利 达 田 耐 尔 公 司 生 产 的 1ZQ 型 钳 夹 式 秧 苗 移 栽 机 。 (2 ) 链 夹 式 移 栽 机 ： 株 距 和 栽 植 深 度 较 稳 定 ， 但 工 作 过 程 中 容 易 伤 苗 ，工 作 效 率 较 低 。 目 前 国 内 代 表 机 型 是 黑 龙 江 农 垦 科 学 院 研 制 的 2Z-2 型 、2Z-6 型 链 夹 式 移 栽 机 1 。(3 ) 挠 性 圆 盘 式 移 栽 机 ：该 类 型 移 栽 机 的 结 构 简 单 、成 本 相 对 低 、移 栽 时 株 距 的 控 制 较 好 ， 但 移 栽 深 度 的 控 制 相 对 较 差 ， 该 机 构 易 伤 苗 ， 并 且 关 键 功 能 键 挠 性 圆 盘 的 使 用 寿 命 较 短 。 目 前 国 内 经 典 机 型 有 山 东 宁 津 县 滕 达 农 具 厂 的 2YZ- 1 秧 苗 移 栽 机 和 新 疆 农 科 院 研 制 的 ZT- 2 型 纸 筒 甜 菜 移 栽 机 。(4 ) 导 苗 管 式 移 栽 机 ：能 保 证 栽 植 深 度 和 秧 苗 的 直 立 度 ，在 工 作 时 因 不 是 钳 夹 式 夹 持 钵 苗 故 机 械 手 对 钵 苗 的 伤 害 小 ， 但 式 两 钵 苗 之 间 的 距 离 调 整 较 困 难 ，该 种 移 栽 机 的 机 械 设 计 较 复 杂 ，机 械 成 本 较 高 。目 前 国 内 经 典 机 型 有 2ZDF 型 移 栽 机 和 2EG-2 型 带 喂 入 式 钵 苗 移 栽 机 。(5 ) 皮 带 式 移 栽 机 ：结 构 简 单 、成 本 低 ，但 移 栽 速 度 不 高 且 工 作 可 靠 性 和 移 栽 质 量 较 低 。 目 前 国 内 代 表 机 型 有 石 河 子 大 学 研 制 的 新 疆 番 茄 苗 输 送 带 式 移 栽 机 。(6 ) 吊 篮 式 移 栽 机 ：该 种 移 栽 机 在 工 作 时 钵 苗 是 整 体 放 在 吊 篮 中 ，所 以 钵 苗 不 易 受 损 ， 作 业 时 两 钵 苗 之 间 的 移 栽 距 离 相 对 准 确 ， 但 是 该 种 移 栽 机 的 结 构 相 对 复 杂 而 且 不 能 进 行 高 速 作 业 。 目 前 国 内 代 表 机 型 是 南 通 富 来 威 农 业 装 备 有 限 公 司 的 2ZBX 型 移 栽 机 。目 前 来 说 ， 虽 然 我 国 栽 移 栽 机 械 方 面 取 得 一 定 的 进 展 ， 但 是 全 自 动 移 栽 机 的 技 术 不 太 成 熟 尚 处 于 研 究 阶 段 ， 除 此 之 外 ， 我 国 移 栽 机 还 存 在 诸 多 问 题 ： 移 栽 机 的 通 用 性 较 差 ， 偏 性 单 一 作 业 ， 功 能 较 单 一 ， 不 适 用 于 多 种 农 作 物 同 时 移 栽 ， 性 能 的 可 靠 性 和 稳 定 性 较 差 ， 且 目 前 国 家 尚 未 对 移 栽 机 进 行 统 一 化 和 规 范 化 处 理 。我 国 未 来 移 栽 机 发 展 应 结 合 我 国 农 业 生 产 的 实 际 情 况 ， 移 栽 机 的 研 制 不 能 仅 限 于 模 仿 国 外 产 品 ， 结 合 我 国 现 在 的 农 村 状 况 ， 目 前 移 栽 机 的 研 究 方 向 应 主 要 放 在 通 用 性 方 面 ， 而 非 自 动 性 。2总 体 方 案 设 计2.1 移 栽 机 械 设 计 方 案 的 选 择（ 1 ）钳 夹 式 移 栽 机 是 通 过 人 工 将 幼 苗 放 置 于 机 械 手 上 ，当 运 动 到 苗 沟 位 置 时 ， 机 械 手 将 有 放 松 开 ， 幼 苗 落 入 苗 沟 ， 紧 接 着 覆 土 板 将 开 沟 器 开 出 的 土 重 新 推 回 苗 沟 中 ， 完 成 栽 植 工 作 。优 缺 点 ： 该 种 移 栽 机 的 机 械 结 构 相 对 简 单 ， 容 易 制 造 ， 这 种 机 械 手 的 夹 持 方 式 适 合 裸 苗 和 钵 苗 ， 钵 苗 的 栽 植 深 度 、 两 钵 苗 之 间 的 距 离 准 确 度 较 高 ， 但 夹 持 式 机 械 手 在 工 作 过 程 中 容 易 使 钵 苗 受 到 损 伤 ， 而 且 这 种 方 式 的 移 栽 机 因 机 械 手 的 原 因 移 栽 速 度 江 曼 ， 两 钵 苗 之 间 距 离 不 容 易 控 制 。 目 前 市 场 使 用 较 少 。图 2. 1钳 夹 式 移 栽 机 示 意 图（ 2 ）链 夹 式 移 栽 机 是 将 苗 夹 放 置 于 链 条 上 ，通 过 人 工 将 幼 苗 装 夹 栽 苗 夹 上 ， 苗 家 随 链 条 运 动 ， 当 链 条 运 动 到 给 定 位 置 时 ， 苗 夹 松 开 ， 让 幼 苗 落 入 苗 沟 中 ， 在 覆 土 板 作 用 下 完 成 栽 植 工 作 。优 缺 点 ： 送 苗 稳 定 性 高 ， 栽 植 后 幼 苗 的 直 立 度 较 好 ， 株 距 较 准 确 ， 但 易 伤 苗 ， 高 速 运 行 时 容 易 出 现 漏 苗 的 情 况 ， 目 前 市 场 上 应 用 较 少 。图 2. 2链 夹 式 移 栽 机 示 意 图（ 3 ）挠 性 圆 盘 式 移 栽 机 是 通 过 传 送 带 将 人 工 放 置 在 传 送 带 槽 上 的 钵 苗 传 送 至 栽 植 盘 中 ， 栽 植 盘 是 设 计 为 开 合 式 的 ， 当 钵 苗 来 临 时 ， 通 过 开 盘 轮 使 栽 植 盘 张 开 一 小 口 ，以 便 于 钵 苗 顺 利 落 入 栽 植 盘 中 ，当 到 达 预 定 位 置 时 ， 通 过 开 盘 叉 的 作 用 使 得 钵 苗 可 以 从 栽 植 盘 中 掉 出 落 入 苗 沟 中 ， 然 后 经 覆 土 完 成 栽 植 工 作 。优 缺 点 ： 两 钵 苗 之 间 的 距 离 容 易 调 整 调 整 ， 可 控 性 较 高 ， 移 栽 机 中 的 关 键 功 能 件 圆 盘 容 易 制 造 ， 但 是 圆 盘 的 磨 损 率 较 高 ， 需 要 经 常 更 换 ， 且 栽 植 深 度 不 容 易 改 变 。图 2. 3挠 性 圆 盘 移 栽 机 示 意 图（ 4 ） 导 苗 管 式 移 栽 机 通 过 人 工 或 机 械 的 方 式 将 钵 苗 放 置 到 导 苗 管 中 ， 钵 苗 在 重 力 作 用 下 沿 着 导 苗 管 落 入 苗 沟 内 ， 再 经 覆 土 完 成 栽 植 工 作 。优 缺 点 ： 不 伤 苗 、 株 距 和 栽 种 深 度 稳 定 ， 株 苗 直 立 度 较 好 。图 2. 4导 苗 管 式 移 栽 机 示 意 图（ 5 ）吊 杯 式 移 栽 机 中 的 吊 杯 可 上 下 移 动 ，当 移 动 到 上 方 时 ，可 通 过 人 工 的 方 式 将 钵 苗 放 入 吊 杯 中 ， 当 吊 杯 下 降 到 预 定 位 置 时 ， 吊 杯 下 端 挡 板 处 于 打 开 状 态 ， 钵 苗 随 重 力 作 用 下 落 到 苗 沟 中 ， 经 覆 土 完 成 栽 植 工 作 。图 2. 5 . 吊 杯 式 移 栽 机 示 意 图优 缺 点 ： 不 伤 苗 ， 钵 苗 直 立 度 较 好 ， 但 结 构 复 杂 ， 栽 植 速 度 慢 。综 合 上 面 的 几 种 结 构 ， 选 择 栽 植 速 度 不 是 特 别 快 的 ， 但 栽 植 质 量 较 高 的 导 苗 管 式 移 栽 机 。2.2 机 构 整 体 结 构图 2. 6 移 栽 机 机 构 图1. 开 沟 器 2. 大 车 轮 3. 大 链 轮 4. 机 架 5. 苗 箱 推 杆 6. 幼 苗 箱 7. 小 链 轮8. 凸 轮9. 导 苗 管 10 . 覆 土 板 11 . 小 车 轮 工 作 原 理 ：移 栽 机 工 作 时 ， 由 拖 拉 机 拖 动 移 栽 机 行 进 ， 带 动 大 车 轮 转 动 ， 同 时 大 车 轮 与 大 链 轮 同 轴 ， 使 得 链 轮 得 到 一 转 速 ， 通 过 链 轮 传 动 带 动 移 栽 机 的 运 转 ， 随 着 移 栽 机 的 行 进 ， 开 沟 器 进 行 开 土 工 作 ， 为 幼 苗 的 栽 植 进 行 准 备 ， 幼 苗 箱 推 杆 将 幼 苗 箱 中 的 幼 苗 推 到 传 送 带 上 ，经 过 导 苗 管 作 用 落 入 苗 沟 中 ， 再 经 覆 土 板 作 用 完 成 栽 植 过 程 。导 苗 管 底 部 用 挡 板 挡 住 ， 挡 板 与 凸 轮 相 连 ， 可 通 过 调 节 凸 轮 转 动 速 度 来 调 节 株 距 。主 要 技 术 参 数 ： 作 业 行 数 ： 3 行挂 接 方 式 ： 悬 挂 式配 套 动 力 ： 8. 8 KW 轮 式 拖 拉 机 行 距 ： 300 mm株 距 ： 250 mm2.3 开 沟 器 的 设 计开 沟 器 是 移 栽 机 中 的 重 要 部 件 ，选 用 芯 铧 式 开 沟 器 ，属 于 锐 角 开 沟 器 ， 它 由 切 刀 、 开 沟 器 两 侧 板 和 支 撑 杆 等 组 成 ， 其 特 点 是 开 的 沟 较 深 ， 比 较 宽 大 ， 而 且 开 沟 之 后 回 土 的 速 度 很 快 ， 开 沟 器 过 去 之 后 ， 土 可 以 在 很 短 的 时 间 内 重 新 回 到 苗 沟 中 ， 减 少 了 覆 土 板 的 工 作 强 度 ， 对 钵 苗 的 栽 植 提 供 很 大 帮 助 ， 这 种 芯 铧 式 开 沟 器 在 实 际 工 作 中 使 用 较 多 ， 是 目 前 比 较 好 用 的 开 沟 器 。 工 作 时 ， 芯 铧 先 进 入 土 中 ， 在 动 力 作 用 下 向 前 运 动 ， 芯 铧 周 围 的 土 沿 着 两 侧 的 支 撑 板 向 两 边 分 开 ， 从 而 形 成 苗 沟 。 为 扩 大 移 栽 机 的 适 用 范 围 ， 在 设 计 时 将 开 沟 器 的 位 置 设 计 为 可 调 型 ， 通 过 改 变 连 接 螺 栓 组 的 连 接 位 置 来 改 变 开 沟 器 的 入 土 深 度 。主 要 参 数 ：入 土 角 ： 入 土 角 大 小 的 选 择 对 开 沟 器 的 工 作 能 力 有 着 至 关 重 要 的 作 用 ，当 过 大 时 ，开 沟 器 前 端 相 对 竖 直 ，此 时 入 土 深 度 较 深 但 角 度 较 小 ， 不 利 于 泥 土 向 两 侧 分 离 ， 会 加 大 阻 力 ， 会 使 开 沟 器 开 土 能 力 下 降 ； 当 过 小 时 ，芯 铧 部 分 加 长 ，使 得 强 度 减 弱 ，所 以 入 土 角 通 常 选 择 15 25 。隙 角 ： 芯 铧 底 部 的 隙 角 b， 它 影 响 着 开 沟 器 的 入 土 能 力 ， 当 隙 角 过 大 时 ， 会 使 开 沟 器 开 出 的 苗 沟 的 底 部 不 平 整 ， 过 小 则 使 会 使 开 沟 器 不 易 插 进 耕 地 中 ， 通 常 选 择 5 。斜 倾 角 2 ： 斜 倾 角 可 以 保 证 土 块 ， 杂 草 等 沿 着 刃 口 向 后 滑 移 ， 从 而 不 至 于 缠 绕 在 刃 口 上 ， 不 影 响 开 沟 器 正 常 工 作 ， 通 常 选 择 60 75 。铧 高 H: 铧 高 不 宜 过 高 ， 过 高 会 使 得 工 作 时 阻 力 增 大 ， 通 常 选 择 80 140 mm。幅 宽 B： 开 沟 器 的 幅 宽 决 定 了 开 出 的 苗 沟 的 宽 度 的 大 小 ， 通 常 情 况 下 是 根 据 所 要 移 栽 的 钵 苗 的 宽 度 来 选 择 开 沟 器 幅 宽 。图 2. 7 开 沟 器 示 意 图2.4 机 械 手 的 设 计机 械 手 是 移 栽 机 械 中 的 重 要 部 分 ， 对 钵 苗 栽 植 有 着 重 要 作 用 。机 械 手 设 计 为 导 苗 管 式 的 ， 由 导 苗 管 和 挡 板 两 部 分 组 成 ， 钵 苗 由 幼 苗 箱 被 顶 出 经 传 送 带 的 输 送 到 达 导 苗 管 处 ，沿 导 苗 管 下 落 ，底 部 有 挡 板 挡 住 ， 挡 板 与 凸 轮 相 连 ， 周 期 性 移 动 ， 当 凸 轮 运 动 到 远 休 止 处 时 ， 钵 苗 可 从 挡 板 缺 口 处 掉 落 到 苗 沟 中 ； 当 凸 轮 在 近 休 止 处 时 ， 导 苗 管 下 部 处 于 封 闭 状 态 ， 钵 苗 不 能 掉 落 到 苗 沟 中 。 为 保 证 钵 苗 在 落 入 苗 沟 中 时 的 直 立 程 度 ， 将 导 苗 管 设 计 成 倾 斜 的 形 式 ， 以 保 证 钵 苗 在 到 达 导 苗 管 底 部 时 是 处 于 直 立 状 态 。参 数 设 计导 苗 管 上 端 口 110 mm 导 苗 管 下 端 口 54 mm图 2. 8 机 械 手 示 意 图凸 轮 设 计凸 轮 参 数 设 计 基 圆 半 径 40 mm推 程 阶 段 0 60 mm推 程 角 0 60 停 止 阶 段 60 60 mm角 度 60 120 回 程 阶 段 60 0mm回 程 角 120 180 停 止 阶 段 0 0mm角 度 180 360 图 2. 9 凸 轮 运 动 曲 线 图图 2. 10 凸 轮 三 维 示 意 图2.5 覆 土 板 的 设 计覆 土 板 是 移 栽 机 械 中 的 重 要 部 分 ， 在 栽 植 工 程 中 覆 土 板 将 开 沟 器 开 出 的 土 重 新 聚 拢 在 一 起 ， 对 已 栽 植 在 苗 沟 中 的 钵 苗 进 行 固 定 ， 以 保 证 栽 植 的 成 活 率 。覆 土 板 结 构 简 单 ，只 由 两 块 板 组 成 ，但 覆 土 板 与 地 面 之 间 的 夹 角 、 两 板 之 间 的 夹 角 对 覆 土 的 压 紧 程 度 、 覆 土 的 多 少 都 很 重 要 。 两 板 后 部 之 间 的 间 隔 通 常 由 所 栽 植 的 钵 苗 所 决 定 ， 间 隔 过 大 使 得 覆 土 效 果 不 好 ， 过 小 则 会 在 覆 土 时 碰 到 钵 苗 。覆 土 板 的 设 计 选 择 了 刮 板 式 覆 土 板 ， 刮 板 式 覆 土 器 通 过 两 个 呈 一 定 角 度 放 置 的 刮 板 将 沟 外 的 土 重 新 聚 拢 填 回 到 苗 沟 中 去 ， 刮 板 的 角 度 设 计 成 可 调 节 式 的 。主 要 参 数 ：参 考 农 业 设 计 手 册 覆 土 板 长 度 300 mm， 覆 土 板 宽 度 100 mm， 覆 土 板 厚 度 40 mm，两 板 之 间 夹 角 50 ，覆 土 板 与 地 面 之 间 夹 角 65 ， 两 板 后 口 之 间 距 离 70 mm。图 2. 11 覆 土 板 示 意 图3传 动 系 统 的 设 计 与 强 度 校 核3.1 链 传 动 的 设 计3. 1 . 1 车 轮 到 中 间 轴 的 传 动 链 的 设 计使 用 带 传 动 时 ，通 常 带 传 动 的 速 度 v 5m / s ，该 移 栽 机 构 设 计 的 最 大 速 度 为 v = 0.6477 m / s ， 远 小 于 带 传 动 要 求 的 最 低 速 度 ， 故 选 用 链 传 动 。查 机 械 设 计 手 册 选 用 滚 子 链 ，车 轮 轴 转 速 3r / min中 间 轮 转 速 12r / min功 率 0 P = Fv = 8181 0.22 = 1.8kW传 动 比 i = n1 = z2 = 12 = 4(式 3. 1 ）n2z13（ 式 3. 2 ）查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -2z1 17选 小 链 轮 齿 数 z1 = 17 ，则 大 链 轮 齿 数 z2 = iz1 = 4 17 = 68（ 式 3. 3 ）修 正 功 率 PCPC = Pf1 f2 = 1.8 1 0.99 = 1.78kW（ 式 3. 4 ）查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -3 工 况 系 数f1 = 1查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -1 小 链 轮 齿 数 系 数f 2= 0.99链 条 节 距 p由 修 正 功 率 PC 和 小 链 轮 转 速 n1 ， 由 机 械 设 计 手 册 图13 -2 -2选 择 p10 A = 15.875mm初 定 中 心 距 a0a0 = (30 50)pa0 min = 0.33z1 (i - 1)p = 0.33 17 (4 - 1)15.875 = 267.2mm a0 = 476.25mm（ 式 3. 5 ）以 节 距 计 的 初 定 中 心 距 aopa0a0 p =p= 476.2515.875= 30 节（ 式 3. 6 ）链 条 节 数 LPLP =z1 + z22(2) 2aop +f3 aop= 17 + 682+ 2 30 +65.9530 102 节（ 式 3. 7 ）f3 用 齿 数 计 算 的 链 条 节 数 的 系 数2 z - z 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -4f3 = 21 2p = 65.95（ 式 3. 8 ）链 条 长 度 L4中 心 距 aeL = pLP1000= 15.875102 = 1.62m1000（ 式 3. 9 ）epa = p(2L- z1- z2 )f= 15.875 (2 102 -17 - 68) 0.23146 = 441.96mm（ 式 3. 10 ）f4 用 齿 数 计 算 中 心 距 的 系 数 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -5f4 = 0.23146实 际 中 心 距 aa = ae - Da = 441.96 - 0.003 441.96 = 440mm（ 式 3. 11 ）Da = (0.002 0.004)ae链 条 速 度 vv =z1n1 p60 1000= 17 12 15.875 = 0.12m / s60 1000（ 式 3. 12 ）属 于 低 速 链 传 动 有 效 圆 周 率 FtFt =1000Pv= 1000 1.80.12= 5833N（ 式 3. 13 ）作 用 在 轴 上 的 力 FF 1.05 f1Ft = 1.05 115000 = 6124N（ 式 3. 14 ）选 择 润 滑 方 式 ： 人 工 定 期 润 滑 小 链 轮 包 角a = 180 -(z2- z1 )p57.3= 180 -(68 - 17)15.875 57.3 = 146.41（ 式 3- 15 ）1pa滚 子 链 的 静 强 度 计 算 ：链 条 静 强 度 计 算 公 式 ：n =3.14 440Q n1 tcff F + F + Fp（ 式 3. 16 ）式 中 n 静 强 度 安 全 系 数 ；Q 链 条 极 限 拉 伸 载 荷 ， N， 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -1 得Q = 21800N ；f1 工 况 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 表 12 - 2 -3 得f1 = 1 ；Ft 有 效 圆 周 力 ， N， 查 机 械 设 计 手 册 表 12 -2 -2 得 Ft = 5833N ；2Fc 离 心 力 引 起 的 拉 力 ， N， Fc = qv ；q 链 条 质 量 ， kg / m ，查 机 械 设 计 手 册 表 12 -2 -6 得 q = 3.8kg / m ；v 链 条 速 度 ， 0.16m / s ；Ff 悬 垂 拉 力 ， N， 查 机 械 设 计 手 册 得 Ff= 22N ；np 需 用 安 全 系 数 经 计 算 n = 3.73 npnp = 3 6 ；滚 子 链 是 安 全 的 。滚 子 链 的 耐 磨 损 工 作 能 力 计 算3滚 子 链 寿 命 T = 91500 c1c2c3 Lp z1i p p=38483 h（ 式 3. 17 ） D prvi + 1 p 3.2d2式 中 T 磨 损 使 用 寿 命 ， h；Lp 链 条 节 数 ， 节 ； v 链 条 速 度 ， m/ s； z1 小 链 轮 齿 数 ；i 传 动 比 ；p 链 条 节 数 , mm ； Dp p 许 用 磨 损 伸 长 率 ， 一 般 取 3%；d2 滚 子 链 销 轴 直 径 ，mm ，查 机 械 设 计 手 册 表 13 - 2 -1 得 d2 =5 . 09 ；c1 磨 损 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 图 13 -2 -5 得 c1 =6 ；c2 节 距 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -8 得 c2 =1 . 39 ；c3 齿 数 - 速 度 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 图 13 -2 -6 得 c3 =1 ；pr 铰 链 的 压 强 ， MPa；f F + F + Frp = 1 tcAf =41 . 5 MPa；f1 工 况 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -3 得f1 =1 ；Ft 有 效 拉 力（ 有 效 圆 周 拉 力 ），N，查 机 械 设 计 手 册 表 13 - 2 - 2得 Ft =5833 N；Fc 离 心 力 引 起 的 拉 力 ， N， 查 机 械 设 计 手 册 式 13 - 2 -1 得Fc =0 . 11 N；Ff 悬 垂 拉 力 ， N， 查 机 械 设 计 手 册 式 13 -2 -1 得 Ff =22 N；2A 铰 链 承 压 面 积 ， mm2 ， A = d b2 =141 . 03 ；d2 滚 子 链 销 轴 直 径 ，mm ，查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -1 得 d2 =10 . 19 ；b2 套 筒 长 度（ 内 链 节 外 宽 ）， mm ， 查 机 械 设 计 手 册 表 13 - 2 - 1得 b2 =13 . 84 。滚 子 链 链 轮 的 计 算z1 = 17p = 15.875查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -1 配 用 链 条 的 滚 子 外 径 d1 = 10.16mm配 用 链 条 排 距p1 = 18.11mm分 度 圆 直 径 dd =psin 180z1= 15.875sin10.5= 86.39mm（ 式 3. 18 ）齿 顶 圆 直 径 dada max = d + 1.25 p -d 1= 96.07mm（ 式 3. 19 ）da min = d + 1 -1.6 z p - d1 = 90.61mm1 180 （ 式 3. 20 ）da = p 0.54 + cot = 93.5mmz1 取 da = 94mm（ 式 3. 21 ）齿 根 圆 直 径 d fd f = d - d1 = 76.23mm（ 式 3. 22 ）a max分 度 圆 弦 齿 高 h= 0.625 +0.8 p - 0.5d1 = 5.59mm（ 式 3. 23 ）z1 ha min = 0.5(p - d1 ) = 2.8575mm ha = 0.27 p = 4.29mm90（ 式 3. 24 ）（ 式 3. 25 ）最 大 齿 根 高 距 离 LxLx = d cosz1- d1 = 75.86mm（ 式 3. 26 ）齿 侧 凸 缘 直 径 dgdg p cot180z1- 1.04h2 - 0.76h2 = 15.09（ 式 3. 27 ）z2 = 68p = 15.875dg 68 . 47 取 dg = 67mm查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -1 配 用 链 条 的 滚 子 外 径 d1 = 10.16mm配 用 链 条 排 距p1 = 18.11mm分 度 圆 直 径 dd =psin 180z2= 15.875sin 2.65= 343.74mm齿 顶 圆 直 径 dada max = d + 1.25 p -d 1= 353.42mmda min = d + 1 -1.6 z p - d1 = 349.08mm2 180 da = p 0.54 + cot = 351.94mmz2 取 da = 352mm齿 根 圆 直 径 d fd f = d - d1 = 333.59mma max分 度 圆 弦 齿 高 h= 0.625 +0.8 p - 0.5d1 = 5.03mmz1 ha min = 0.5(p - d1 ) = 2.8575mmha = 0.27 p = 4.29mm90最 大 齿 根 高 距 离 LxLx = d cosz2- d1 = 333.49mm齿 侧 凸 缘 直 径 dgdg p cot180z2- 1.04h2 - 0.76h2 = 15.09dg 326 . 92 取 dg = 325mm3. 1 . 2 中 间 轴 到 同 步 带 的 链 传 动 设 计 查 机 械 设 计 手 册 选 用 滚 子 链 ，中 间 轴 转 速 12r / min同 步 带 转 速 24r / min功 率P = Fv = 15 0.1256 = 1.8kW传 动 比 i = n3 = z4 = 24 = 2n4z312查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -2z3 17选 小 链 轮 齿 数 z3 = 17 ， 则 大 链 轮 齿 数 z4 = iz3 = 2 17 = 34修 正 功 率 PCPC = Pf1 f2 = 1.8 1 0.99 = 1.78kW查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -3 工 况 系 数f1 = 1查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -1 小 链 轮 齿 数 系 数f 2= 0.99链 条 节 距 p由 修 正 功 率 PC 和 小 链 轮 转 速 n3 ， 由 机 械 设 计 手 册 图13 -2 -2选 择 p20B = 31.75mm三 排 链初 定 中 心 距 a0a0 = (30 50)pa0 min = 0.33z3 (i - 1)p = 0.33 17 (2 - 1) 31.75 = 178.12mm a0 = 952.5mm以 节 距 计 的 初 定 中 心 距 aopa0aop =p= 952.531.75= 30 节链 条 节 数 LPLP =z3 + z42(3) 2aop +f3 aop= 17 + 342+ 2 30 +7.3330= 86 节f3 用 齿 数 计 算 的 链 条 节 数 的 系 数2-查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -4f = 3417 = 7.3332p链 条 长 度 LL = pLP1000= 31.75 86 = 2.73m 1000中 心 距 aeepa = p(2L- z3- z4 )f= 31.75 (2 86 - 17 - 34) 0.23146 = 889.21mm4f4 用 齿 数 计 算 中 心 距 的 系 数 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -5f4 = 0.23146实 际 中 心 距 aa = ae - Da = 443.4 - 0.003 443.4 = 886mmDa = (0.002 0.004)ae链 条 速 度 vv =z3n3 p60 1000= 17 24 31.75 = 0.22m / s60 1000属 于 低 速 链 传 动 有 效 圆 周 力 FtFt =1000Pv= 8181N作 用 在 轴 上 的 力 FF 1.05 f1Ft 8590N选 择 润 滑 方 式 ： 人 工 定 期 润 滑小 链 轮 包 角 a = 180 -(z4- z3 )p57.3 = 180 -(34 - 17) 31.75 57.3 = 168.893pa3.14 886表 4. 1链 轮 数 值mm齿 数 z节 距 p配 用 的 链 条的 滚 子 外 径d1配 用 链 条 的 排 距 pt分 度 圆 直 径 d齿 顶 圆 直 径 da1731 . 7519 . 0536 . 45172 . 7918734344 . 10360齿 数 z齿 根 圆 直径 d f分 度 圆 弦 齿高 ha最 大 齿 根 距离 Lx齿 侧 凸 缘直 径 dg17153 . 748. 58153 . 0014034325 . 058. 58324 . 68310滚 子 链 的 耐 磨 损 工 作 能 力 计 算3滚 子 链 寿 命 T = 91500 c1c2c3 Lp z1i p p=7784 hpr Dpi + 1 3.2d2v式 中 T 磨 损 使 用 寿 命 ， h；Lp 链 条 节 数 ， 节 ； v 链 条 速 度 ， m/ s； z1 小 链 轮 齿 数 ；i 传 动 比 ；p 链 条 节 数 , mm ； Dp p 许 用 磨 损 伸 长 率 ， 一 般 取 3%；d2 滚 子 链 销 轴 直 径 ，mm ，查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -1 得 d2 =10 . 19 ；c1 磨 损 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 图 13 -2 -5 得 c1 =6 ；c2 节 距 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -8 得 c2 =1 . 23 ；c3 齿 数 - 速 度 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 图 13 -2 -6 得 c3 =1 ；pr 铰 链 的 压 强 ， MPa。f F + F + Frp = 1 tcAf =30 MPaf1 工 况 系 数 ， 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -3 得f1 =1Ft 有 效 拉 力（ 有 效 圆 周 拉 力 ），N，查 机 械 设 计 手 册 表 13 - 2 - 2得 Ft =8181 NFc 离 心 力 引 起 的 拉 力 ，N ，查 机 械 设 计 手 册 式 13 - 2 -1 得 Fc =1 . 57 NFf 悬 垂 拉 力 ， N， 查 机 械 设 计 手 册 式 13 -2 -1 得 Ff =134 . 672 N2A 铰 链 承 压 面 积 ， mm2 ， A = d b2 ；d2 滚 子 链 销 轴 直 径 ，mm ，查 机 械 设 计 手 册 表 13 - 2 -1 得 d2 =10 . 19b2 套 筒 长 度（ 内 链 节 外 宽 ）， mm ， 查 机 械 设 计 手 册 表 13 - 2 - 1得 b2 =29 . 013. 1 . 3 同 步 带 与 机 械 手 凸 轮 轴 的 链 传 动 计 算 查 机 械 设 计 手 册 选 用 滚 子 链 ，同 步 带 轴 转 速 24r / min凸 轮 轴 转 速 24r / min功 率P = Fv = 8181 0.22 = 1.8kW传 动 比 i = n5 = z6 = 24 = 1n6z524查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -2z3 17选 小 链 轮 齿 数 z5 = 20 ， 则 大 链 轮 齿 数 z6= iz5 = 117 = 17修 正 功 率 PCPC = Pf1 f2 = 1.8 1 0.99 = 1.78kW查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -3 工 况 系 数f1 = 1查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -1 小 链 轮 齿 数 系 数f 2= 0.99链 条 节 距 p由 修 正 功 率 PC 和 小 链 轮 转 速 n5 ， 由 机 械 设 计 手 册 图13 -2 -2选 择 p20B = 31.75mm初 定 中 心 距 a0a0 = (30 50)pa0 min = 0.33z5 (i - 1)p = 0.33 17 (1 - 1)15.875 = 0mm a0 = 952.5mm以 节 距 计 的 初 定 中 心 距 aopa0aop =p= 952.531.75= 30 节链 条 节 数 LPLP =z5 + z62(4) 2aop +f3 aop= 17 + 172+ 2 30 + 030= 77 节f3 用 齿 数 计 算 的 链 条 节 数 的 系 数2 z - z 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -4f3 = 65 = 02p 链 条 长 度 L中 心 距 aeL = pLP1000= 31.75 77 = 2.44m 1000epa = p(2L- z5- z )f= 31.75 (2 77 - 17 - 17) 0.23146 = 881.86mm64f4 用 齿 数 计 算 中 心 距 的 系 数 查 机 械 设 计 手 册 表 13 -2 -5f4 = 0.23146实 际 中 心 距 aa = ae - Da = 881.86 - 0.003 881.86 = 878mmDa = (0.002 0.004)ae链 条 速 度 vv =z5n5 p60 1000= 17 24 31.75 = 0.22m / s60 1000属 于 低 速 链 传 动 有 效 圆 周 率 FtFt =1000Pv= 8181N作 用 在 轴 上 的 力 FF 1.05 f1Ft 8590N选 择 润 滑 方 式 ： 人 工 定 期 润 滑小 链 轮 包 角 a = 180 -(z6- z5 )p57.3 = 180 -(17 -17)15.875 57.3 = 1803pa链 轮 6 的 尺 寸 与 链 轮 3 相 同 。3.2 传 送 带 设 计传 送 带 参 数传 送 带 滚 筒 f80mm 100mm两 滚 筒 距 离 276.8mm滚 筒 转 速 n = 24r / min3.14 442传 送 带 宽 度 100mm传 送 带 材 质 PVC传 送 带 速 度 v = 0.368m / s3.3 同 步 带 轴 1 的 设 计- 28 -按 照 扭 转 刚 度 计 算4d = 9.3 Tfp查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -20 ， 取 fp =2T = 9550 P = 9550 1.8 = 717N m（ 式 3. 28 ）（ 式 3. 29 ）n24Td = 9.34fp= 55.4mm取 d = 56mm查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -4 轴 肩 高 度 a = (0.07 0.1)d键 的 选 择 ： 查 机 械 设 计 手 册 表 5-3 -18 选 择 ，f60选 择 18 11 A 型 键f56 选 择 16 10 A 型 键键 与 轴 正 常 连 接 ， 配 合 方 式 选 择 基 轴 制 h7N 9键 的 强 度 计 算s = 2T s（ 式 3. 30 ）PDklPPT 转 矩 ， N mm ；D 轴 的 直 径 ， mm ；l 键 的 工 作 长 度 ， mm A 型 l = L - b ；k 键 与 轮 毂 的 接 触 高 度 ， mm 平 键 k = 0.4h ；查 机 械 设 计 手 册 表 5-3 -17sPP = 100 120 MPasP =2TDkl= 3.39MPa 小 于 许 用 应 力 值 ， 故 合 格 。轴 承 选 择依 据 工 作 条 件 选 用 圆 锥 滚 子 轴 承 d = 60mm ， 轴 承 承 受 的 径 向 载 荷Fr = 8.1kN ，转 速 n = 24r / min ， 运 转 条 件 正 常 ， 要 求 寿 命 Lh = 5000h ， 现 确 定 型 号 。fh fm fdC =fn fTP Cr (Ca )（ 式 3. 31 ）C 基 本 额 定 动 载 荷 计 算 值 ， N;P 当 量 动 载 荷 ， 按 机 械 设 计 手 册 式 7-2 -2 计 算 ， N;fh 寿 命 因 素 ， 表 7-2 -23 选 取 ，fn 速 度 因 素 ， 表 7-2 -24 选 取 ，fh = 2.15 ；fn = 0.774 ；fm 力 矩 载 荷 因 素 ， 力 矩 载 荷 较 小 时 ，fm = 1.5 ， 力 矩 载 荷 较 大 时 ，fm = 2 取fm = 1.5 ；fd 冲 击 载 荷 因 素 ， 表 7-2 -25 选 取 ，fd = 1.1fT 温 度 因 素 ， 表 7- 2 -26 选 取 ，fT = 1；CT 轴 承 尺 寸 及 性 能 表 中 所 列 径 向 基 本 额 定 载 荷 ， N； Ca 轴 承 尺 寸 及 性 能 表 中 所 列 轴 向 基 本 额 定 载 荷 ， N。 因 Fa = 0 ， 故 Fa Fr 0.68 ， 由 表 7-2 -72 查 得 P = Fr = 8.1kNC = 8.1 = 73.3kN 0.774 1查 表 7-2 -91 选 33012 型 圆 锥 滚 子 轴 承 ， Cr = 96.8kN表 7- 2 -35 选 配 合 轴 的 公 差 m6所 设 计 的 轴 的 具 体 尺 寸 如 图 3. 1 所 示 ，退 刀 槽 尺 寸 2 1轴 的 载 荷 图图 3. 1 传 送 带 轴 1 示 意 图图 4. 2 传 送 带 轴 1 的 载 荷 图由 图 可 见 ， 截 面 2 为 危 险 截 面 ，T = 716 N mM = 1803 N mW = 0.1d 3 = 21600mm3sb = 83.5MPaP查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -29 得 ， Z = 18.3cm3 Z= 39.5cm3 ;查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -1 得 ，s-1= 240MPa；t-1 = 140MPay = 0.34查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -34 得 ，s；yt = 0.21查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -32 得 ， Ks = 1.60, Kt = 1.41 ;查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -37 得 ， b = 0.8 ;查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -35 得 ， es = 0.7,et = 0.76 ；M查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -26 得 ， sa =2Z= 49MPa,sm= 49MPa ；查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -25 得 ， Ss=Ksbett-1= 1.74 ；sa +yssm查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -26 得 ， ta =查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -25 得 ， St=T2ZPKtbet= 9.06,tm =ta = 9.06 ；t-1= 6.1 ;ta +yttm查 机 械 设 计 手 册 表 6-1 -25 得 ， S =SsSt S 2 + S 2= 1.68 ；st所 以 由 计 算 结 果 可 知 ， 轴 是 安 全 的 。4PLC 控 制 系 统PLC 控 制 系 统 包 括 了 送 盘 步 进 电 机 、 推 杆 、 送 苗 步 进 电 机 、 PLC 控 制 器 等 装 置 组 成 。工 作 时 ， PLC 发 送 驱 动 脉 冲 信 号 驱 动 送 盘 电 动 机 运 动 ， 当 到 达 指 定 位 置 时 ， 控 制 器 停 止 发 送 脉 冲 信 号 ， 此 时 送 盘 电 动 机 停 止 运 动 ， PLC 再 次 发 出 驱 动 脉 冲 信 号 驱 动 送 苗 电 动 机 运 动 ， 送 苗 电 动 机 启 动 ， 开 始 送 苗 运 动 ， 电 动 机 驱 动 推 杆 运 动 ， 推 杆 推 动 苗 箱 中 的 钵 苗 ， 将 钵 苗 推 到 传 送 带 上 ， 在 苗 箱 两 侧 装 有 两 个 限 位 开 关 ， 当 推 杆 碰 触 到 位 置 开 关 1 时 ， 推 杆 缩 回 ， 当 推 杆 缩 回 苗 箱 起 始 端 碰 到 位 置 开 关 2 时 ， PLC 停 止 发 送 驱 动 送 苗 电 动 机 运 动 的 脉 冲 信 号 ， 同 时 开 始 发 送 驱 动 送 盘 电 动 机 运 动 的 脉 冲 信 号 ， 开 始 重 复 上 述 运 动 。 共 重 复 五 次 。图 4. 1 控 制 系 统 流 程 图5机 架 机 构机 架 是 移 栽 机 中 不 可 缺 少 的 ， 起 支 撑 、 固 定 作 用 ， 各 零 件 都 安 装 在 机 架 上 。将 机 架 尺 寸 设 计 为 1800 1000 820mm为 保 证 机 架 的 强 度 ， 寿 命 ， 使 用 环 境 等 因 素 ， 选 择 材 料 为 铸 铁 。为 适 应 各 种 不 同 作 物 的 移 栽 ， 将 开 沟 器 的 安 装 设 计 为 可 调 节 形 式 ， 使 开 沟 器 开 出 的 苗 沟 深 度 为 可 按 需 求 改 变 ， 开 沟 器 调 节 范 围 240mm 。同 时 覆 土 板 的 安 装 也 设 计 为 可 调 节 式 的 ， 覆 土 板 调 节 范 围 160mm 。为 保 证 钵 苗 在 传 送 带 终 端 可 以 垂 直 落 入 导 苗 管 中 ， 在 传 送 带 终 端 安 装 一 块 圆 弧 状 挡 板 。图 5. 1 机 架 机 构 示 意 图1. 开 沟 机 安 装 架2. 大 车 轮 轴 安 装 架 3. 中 间 轴 轴 承 座 4. 同 步 带 轴 1 轴 承 座5. 同 步 带 轴 2 轴 承 座 6. 导 苗 管 挡 板 7. 覆 土 板 安 装 架 8. 小 车 轮 轴 安 装 架9. 机 械 手 挡 板 安 装 架 10 凸 轮 轴 安 装 架图 5. 2 机 架 机 构 三 维 图6结 论综 合 上 述 设 计 计 算 ， 进 行 零 件 图 的 二 维 与 三 维 绘 制 ， 并 进 行 装 配 ， 得 到 最 终 设 计 的 种 苗 移 送 机 ， 具 体 参 数 如 下 ：栽 种 速 度 60 株 /min 株 距 250 mm 行 距 300 mm机 械 尺 寸 ： 1881 1309 1041mm总 质 量 ： 1348 KG本 次 设 计 多 功 能 种 苗 移 送 机 的 关 键 在 于 ：（ 1 ）功 能 部 件 的 设 计 ，传 动 链 、凸 轮 的 设 计 ，凸 轮 决 定 了 落 苗 机 构 的 循 环 运 动 时 间 ， 也 决 定 了 株 距 之 间 的 距 离 。（ 2 ）各 个 功 能 部 件 的 安 装 上 都 设 计 为 可 调 节 式 的 ，可 以 应 对 不 同 的 作 业 需 求 ， 增 强 了 移 栽 机 的 通 用 性 ， 降 低 移 栽 作 业 的 成 本 。图 6. 1 装 配 三 维 图参 考 文 献1 岳 建 魁 , 郭 俊 先 , 梁 佳 , 梁 生 明 , 张 晨 , 刘 亚 , 刘 明 涛 . 国 内 外 移 栽 机 械 发 展 现 状 J. 新 疆 农 机 化 ,2016 ( 05 ): 30 - 32 + 36 .2 周 开 勤 . 机 械 零 件 手 册 ( 第 四 版 ) M. 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社 ,2014 .3 周 福 君 , 芦 杰 , 杜 佳 兴 . 玉 米 钵 苗 移 栽 机 圆 盘 式 栽 植 机 构 参 数 优 化 及 试 验 J. 农 业 工 程 学 报 ,2014 , 30 ( 01 ): 18 - 24 .4 叶 秉 良 , 李 丽 , 俞 高 红 , 刘 安 , 蔡 迪 . 蔬 菜 钵 苗 移 栽 机 取 苗 臂 凸 轮 机 构 的 设 计 与 试 验 J. 农 业 工 程 学 报 ,2014 , 30 ( 08 ): 21 - 29 .5 石 铁 . 全 自 动 玉 米 秧 苗 移 栽 机 的 研 制 与 试 验 J. 农 业 工 程 学 报 ,2015 , 31 ( 03 ): 23 - 30 .6 冯 青 春 , 王 秀 , 姜 凯 , 周 建 军 , 张 睿 , 马 伟 . 花 卉 幼 苗 自 动 移 栽 机 关 键 部 件 设 计 与 试 验 J. 农 业 工 程 学 报 ,2013 , 29 ( 06 ): 21 - 27 .7 严 宵 月 , 胡 建 平 , 吴 福 华 , 缪 小 花 , 何 俊 艺 . 整 排 取 苗 间 隔 放 苗 移 栽 机 设 计 与 试 验 J. 农 业 机 械 学 报 ,2013 , 44 ( S 1 ): 7 - 13 .8 吴 俭 敏 , 颜 华 , 金 鑫 , 郭 钰 辉 , 陈 科 , 董 哲 . 移 栽 机 送 盘 装 置 与 定 位 控 制 系 统 研 究 J. 农 业 机 械 学 报 ,2013 , 44 ( S 1 ): 14 - 18 .9 杨 传 华 , 方 宪 法 , 杨 学 军 , 王 崇 , 刘 忠 军 , 孙 星 . 基 于 PLC 的 蔬 菜 钵 苗 移 栽 机 自 动 输 送 装 置 J. 农 业 机 械 学 报 ,2013 , 44 ( S 1 ): 19 - 23 + 18 .10 于 晓 旭 , 赵 匀 , 陈 宝 成 , 周 脉 乐 , 张 昊 , 张 智 超 . 移 栽 机 械 发 展 现 状 与 展 望 J. 农 业 机 械 学 报 ,2014 , 45 ( 08 ): 44 - 53 .11 倪 有 亮 , 金 诚 谦 , 刘 基 . 全 自 动 移 栽 机 取 送 苗 系 统 的 设 计 与 试 验 J. 农 业 工 程 学 报 ,2015 , 31 ( 23 ): 10 - 19 .12 吴 畏 , 孙 松 林 , 肖 名 涛 . 我 国 移 栽 机 械 的 现 状 与 发 展 趋 势 J. 农 业 技 术 与 装 备 ,2013 ( 12 ): 7 - 8 + 10 .13 Su Bo Tian, Li Chun Qiu. Design on Plug Seedling Automatic Transplanter in Greenhouse J. Advanced Materials Research, 2011 , 1380 ( 317 ).14 Da Qing Yin, Jin Wu Wang, Yun Zhao. Automatic Corn Potted- Seedling Transplanter of Cycloid Gear Trains J. Applied Mechanics and Materials, 2014 , 3047 ( 530 ).15 Kai Zhang, Ye Tao, Kuan Gao. Research Advances and Characteristics in Transplanting Mechanism of High- Speed Transplanter J. Advanced Materials Research, 2014 , 2817 ( 834 ).致 谢岁 月 荏 苒 ， 光 阴 如 梭 ， 大 学 生 活 即 将 结 束 。 在 四 年 大 学 生 活 中 ， 我 得 到 了 许 多 老 师 和 同 学 的 帮 助 ， 在 这 即 将 毕 业 之 际 ， 我 要 向 所 有 帮 助 、 支 持 过 我 的 人 表 达 真 挚 的 感 谢 。首 先 要 感 谢 的 我 的 导 师 郑 双 阳 老 师 ， 论 文 的 选 题 、 毕 业 设 计 的 构 思 到 毕 业 论 文 的 定 稿 ， 在 这 期 间 ， 郑 双 阳 老 师 都 给 予 了 我 很 多 帮 助 。 在 毕 业 设 计 进 行 的 过 程 中 ， 每 当 我 有 疑 问 去 找 老 师 进 行 答 疑 时 ， 老 师 都 会 认 真 的 帮 助 我 分 析 问 题 ， 给 出 解 决 问 题 的 参 考 意 见 。 借 此 机 会 ， 我 要 向 郑 双 阳 老 师 表 达 真 挚 的 感 谢 ！其 次 ， 我 要 感 谢 机 械 工 程 学 院 的 全 体 领 导 和 老 师 ， 正 是 因 为 他 们 的 悉 心 教 导 ， 我 才 能 学 到 诸 多 专 业 知 识 。最 后 ， 感 谢 我 的 家 人 在 此 期 间 给 予 我 的 包 容 、 关 爱 和 鼓 励 ， 以 及 所 有 陪 我 一 路 走 来 的 同 学 和 朋 友 ， 正 是 由 于 他 们 的 支 持 和 照 顾 ， 我 才 能 安 心 学 习 ， 并 顺 利 完 成 我 的 学 业 。- 29 -附 录 1.外 文 译 文高 速 插 秧 机 移 栽 机 理 研 究 进 展 与 特 点关 键 词 ： 插 秧 机 ; 移 栽 机 制 ; 运 动 学 ; 动 力 学 。摘 要 。 插 秧 机 移 栽 机 械 的 工 作 性 能 直 接 影 响 到 插 秧 机 的 工 作 质 量 和 效 率 ，是 插 秧 机 的 核 心 部 件 。 本 文 介 绍 了 高 速 移 植 机 构 的 主 要 形 式 和 发 展 现 状 ，总 结 了 各 种 移 植 机 构 的 特 点 ，结 构 原 理 和 适 用 性 。 同 时 也 阐 述 了 各 种 移 栽 机 构 的 运 动 学 和 动 力 学 分 析 。 最 后 提 出 移 植 机 制 的 研 究 趋 势 和 仍 有 待 解 决 的 问 题 。 为 此 ， 为 完 善 移 植 机 构 和 研 究 新 机 器 的 研 究 提 供 一 些 思 路 。引 言 移 栽 机 是 一 个 复 杂 的 机 械 系 统 ，包 括 驱 动 和 控 制 装 置 ，底 盘 ，电 气 系 统 ， 移 动 箱 机 构 ， 育 苗 装 置 和 移 植 机 构 等 。 移 栽 机 构 是 移 栽 机 的 关 键 部 分 ， 移 栽 机 由 移 植 臂 和 驱 动 机 构 。 它 是 一 种 接 受 一 定 数 量 幼 苗 的 身 体 ， 然 后 插 入 土 壤 中 ， 可 以 被 视 为 一 种 操 纵 者 。 它 的 表 现 决 定 了 移 栽 的 质 量 ， 可 靠 性 和 每 分 钟 的 移 栽 次 数 。所 以 移 栽 机 制 一 直 是 其 中 的 一 种 研 究 重 点 为 农 业 科 研 人 员 。 移 栽 机 理 研 究 的 目 的 在 于 ： 如 何 保 证 移 栽 质 量 ， 如 何 实 现 移 栽 苗 的 爪 爪 轨 迹（ 幼 苗 和 种 植 角 ），不 伤 苗 ，不 拔 苗 。 如 何 提 高 每 分 钟 移 植 次 数 1 。对 于 移 植 机 制 类 型 ， 可 以 通 过 移 植 频 率 分 为 传 统 移 植 机 制 和 高 速 移 植 机 制 。研 究 人 员 利 用 运 动 学 和 动 力 学 方 法 研 究 分 离 种 植 机 制 的 设 计 和 优 化 分 析 。 机 构 运 动 学 和 动 力 学 分 析 是 力 学 性 能 研 究 的 重 要 组 成 部 分 。 通 过 机 械 运 动 和 动 力 学 分 析 ，研 究 人 员 可 以 了 解 现 有 机 构 的 运 动 学 和 动 力 学 性 能 ， 利 用 现 有 机 构 更 合 理 更 有 效 ， 或 为 某 些 机 械 提 供 相 关 数 据 以 根 据 机 械 性 能 改 进 设 计 。 机 构 的 运 动 学 分 析 和 动 力 学 分 析 是 设 计 过 程 中 的 必 要 步 骤 。 准 确 地 说 ， 只 有 从 分 析 中 获 取 数 据 ， 才 能 解 释 设 计 是 否 符 合 使 用 要 求 ， 并 在 此 基 础 上 改 进 设 计 2 。 因 此 ， 分 析 移 植 机 构 的 运 动 学 和 动 力 学 是 非 常 必 要 的 。现 在 ，移 植 机 制 的 研 究 重 点 集 中 在 其 设 计 和 优 化 上 。 本 文 收 集 了 各 种 以 往 的 高 速 移 栽 机 构 ， 简 要 介 绍 了 机 构 原 理 ， 以 及 运 动 学 和 动 力 学 分 析 ， 并 对 今 后 移 植 机 构 的 研 究 提 出 了 一 些 想 法 。高 速 移 植 机 制为 了 提 高 每 分 钟 的 移 栽 时 间 ， 日 本 从 20 世 纪 80 年 代 开 始 研 究 高 速 型 移 栽 机 构 ， 采 用 旋 转 式 移 栽 机 构 取 代 传 统 的 曲 柄 摇 杆 式 移 栽 机 构 26 , 27 。 我 国 也 从 20 世 纪 90 年 代 开 始 研 究 高 速 移 植 机 制 。 与 传 统 的 移 栽 机 制 相 比 ，- 30 -高 速 移 栽 机 械 具 有 许 多 优 点 ， 惯 性 力 低 ， 轮 播 1 周 种 植 2 次 ， 种 植 次 数 增 加 时 苗 木 伤 害 率 没 有 变 化 等 3 , 4 。整 个 移 栽 过 程 的 要 求 是 收 苗 速 度 慢 ，插 入 速 度 快 。 它 要 求 移 栽 机 构 的 产 量 需 要 改 变 ，因 此 苗 尖 轨 迹 能 够 满 足 农 艺 要 求 。 在 现 有 的 高 速 移 栽 机 构 中 ，传 动 机 构 通 过 改 变 传 动 比 来 达 到 这 个 要 求 ，即 传 动 比 不 是 恒 定 的 。 在 现 有 机 构 中 ，通 过 偏 心 轮 ，非 圆 齿 轮 ，普 通 齿 轮 等 组 合 来 改 变 传 动 比 。 这 里 主 要 介 绍 几 种 高 速 移 植 机 制 。行 星 式 偏 心 齿 轮 移 植 机 构 。 图 1 显 示 了 带 有 行 星 式 偏 心 齿 轮 的 移 植 机 构 ，它 包 括 5 个 相 同 的 偏 心 齿 轮 来 识 别 初 始 安 装 阶 段 。 两 对 偏 心 齿 轮 在 太 阳 齿 轮 两 侧 对 称 布 置 。 移 植 臂 和 行 星 齿 轮 不 能 相 对 运 动 ，但 齿 轮 箱 和 太 阳 齿 轮 共 用 同 一 根 轴 。研 究 人 员 对 机 理 进 行 了 运 动 学 和 动 力 学 分 析 ， 优 化 了 机 理 参 数 ， 使 其 更 符 合 农 艺 要 求 。 对 于 行 星 偏 心 齿 轮 机 构 的 分 析 ，研 究 假 设 基 于 以 下 两 点 ： 首 先 ， 一 对 齿 轮 的 纯 滚 动 总 是 沿 着 参 考 圆 ; 第 二 ， 两 个 齿 轮 的 参 考 圆 始 终 相 切 ， 永 远 不 会 分 离 或 咬 合 。陈 益 群 在 没 有 考 虑 偏 心 率 的 影 响 的 情 况 下 ， 分 析 了 机 构 运 动 ， 并 通 过 优 化 方 法 得 到 了 一 组 机 构 参 数 8 。 应 宜 宾 和 赵 云 证 明 了 行 星 偏 心 齿 轮 的 3 个 重 要 特 性 ， 并 采 用 分 析 方 法 建 立 了 运 动 学 模 型 ， 并 分 析 了 其 位 移 ， 速 度 和 角 速 度 9 。实 际 上 ， 上 述 两 个 假 设 本 质 上 忽 略 了 偏 心 率 对 啮 合 间 隙 的 影 响 ， 所 以 随 着 偏 心 率 的 增 加 ，振 动 会 增 大 。 鉴 于 这 种 情 况 ，研 究 人 员 还 对 这 一 机 制 进 行 了 研 究 和 改 进 。 采 用 偏 心 齿 轮 几 何 结 构 和 啮 合 参 数 方 程 ，郭 松 林 10 导 出 运 动 参 数 方 程 ， 分 析 运 动 特 性 并 用 于 研 究 高 速 旋 转 运 动 特 性 。针 对 啮 合 间 隙 问 题 ， 范 苏 翔 提 出 了 齿 轮 节 距 曲 线 位 置 变 化 系 数 变 化 的 设 计 方 法 ， 以 改 变 齿 厚 ， 消 除 齿 隙 ， 减 少 传 动 过 程 中 产 生 的 振 动 11 。行 星 偏 心 和 非 圆 形 齿 轮 移 植 机 构 。 图 2 显 示 了 带 有 行 星 偏 心 和 非 圆 形 齿 轮 的 移 植 机 构 。 机 构 的 结 构 和 工 作 原 理 与 行 星 式 偏 心 轮 移 植 机 构 相 同 。 高 hong 宏 分 析 了 移 植 机 构 的 工 作 原 理 和 结 构 特 点 ，并 建 立 了 其 运 动 学 模 型 12 。行 星 椭 圆 齿 轮 移 植 机 构 。 图 3 显 示 了 具 有 行 星 椭 圆 齿 轮 的 移 植 机 构 ， 其 包 括 5 个 相 同 的 椭 圆 齿 轮 来 识 别 初 始 安 装 阶 段 13 。 两 对 椭 圆 齿 轮 在 太 阳 齿 轮 两 侧 对 称 排 列 。 行 星 椭 圆 齿 轮 传 动 机 构 传 动 平 稳 ，但 制 造 工 艺 复 杂 ， 精 度 高 。- 31 -李 革 14 分 析 了 椭 圆 齿 轮 的 特 点 ， 并 采 用 分 析 ， 建 立 运 动 学 模 型 ， 并 取 得 了 机 制 的 参 数 优 化 软 件 与 VB 的 平 台 上 的 人 机 对 话 功 能 ， 根 据 它 可 以 方 便 快 捷 地 找 到 一 组 最 佳 参 数 。陈 建 能 15 对 行 星 椭 圆 齿 轮 移 植 机 构 进 行 了 动 力 学 分 析 ， 建 立 了 数 学 模 型 。 在 动 态 分 析 中 ， 考 虑 推 苗 装 置 和 苗 力 的 影 响 。 根 据 实 际 驾 驶 分 析 条 件 和 驱 动 力 ， 建 立 了 行 星 椭 圆 齿 轮 移 植 机 构 推 苗 装 置 的 动 力 学 模 型 。椭 圆 差 速 器 移 植 机 构 。 图 4 显 示 了 具 有 行 星 椭 圆 齿 轮 的 移 植 机 构 ，其 包 括 3 个 相 同 的 椭 圆 齿 轮 以 识 别 初 始 安 装 阶 段 。 两 对 椭 圆 齿 轮 在 太 阳 齿 轮 两 侧 对 称 排 列 。 在 工 作 过 程 中 ，作 为 驱 动 器 的 齿 轮 主 体 围 绕 太 阳 齿 轮 的 中 心 旋 转 ， 并 且 作 为 另 一 个 驱 动 器 的 太 阳 齿 轮 作 为 齿 轮 主 体 以 相 同 方 向 以 两 倍 速 度 旋 转 。因 此 ，被 动 行 星 齿 轮 输 出 可 以 驱 动 移 植 臂 来 满 足 轨 迹 和 姿 势 的 要 求 。通 过 椭 圆 微 分 移 植 机 制 ，殷 建 军 16 建 立 了 数 学 模 型 ，应 用 CAD / CAE 技 术 对 其 进 行 分 析 和 设 计 ， 对 移 植 机 构 的 传 动 特 性 和 运 动 学 进 行 了 分 析 ， 并 对 其 结 构 参 数 进 行 了 优 化 。 他 将 表 现 与 日 本 的 高 速 移 栽 机 制 进 行 了 比 较 ， 为 高 速 插 秧 机 的 进 一 步 研 发 提 供 了 有 力 的 支 持 。正 常 的 齿 轮 移 植 机 制 。 图 5 所 示 为 行 星 齿 轮 正 常 齿 轮 移 植 机 构 。它 由 四 个 正 常 齿 轮 和 三 个 正 常 椭 圆 齿 轮 组 成 ， 三 个 椭 圆 齿 轮 的 旋 转 中 心 位 于 椭 圆 齿 轮 的 焦 点 上 ， 初 始 相 位 相 同 。 椭 圆 齿 轮 4 （ 也 称 为 太 阳 齿 轮 ） 固 定 。 当 齿 轮 箱 在 中 心 轴 的 驱 动 下 ， 两 个 椭 圆 齿 轮 啮 合 时 ， 导 致 传 动 比 的 变 化 。 这 可 导 致 两 个 行 星 齿 轮 作 往 复 摆 动 ， 是 对 称 的 。 移 动 臂 和 行 星 齿 轮 固 定 在 一 起 。 移 动 臂 的 牵 引 运 动 是 齿 轮 的 顺 时 针 旋 转 ，相 对 运 动 是 行 星 齿 轮 的 逆 时 针 旋 转 17 。于 高 红 等 人 分 析 了 机 构 /（ 机 构 ）的 工 作 原 理 及 其 结 构 特 点 ，运 用 计 算 机 模 拟 其 运 动 学 特 性 ， 并 采 用 高 速 摄 像 机 技 术 对 其 运 动 学 特 性 进 行 测 试 分 析 ，采 用 刚 性 复 合 材 料 运 动 微 分 方 程 和 动 力 学 方 程 ，对 其 进 行 了 动 力 学 分 析 18 ， 为 进 一 步 分 析 机 构 强 度 和 动 力 学 优 化 提 供 了 理 论 依 据 。刘 立 明 以 行 星 齿 轮 传 动 机 构 为 主 要 研 究 对 象 ， 分 析 其 动 力 学 特 性 ， 建 立 动 力 学 模 型 并 予 以 证 实 。 这 项 工 作 为 移 植 机 制 的 动 力 学 参 数 优 化 创 造 了 条 件 19 。偏 心 链 轮 移 植 机 构 。 图 6 显 示 了 偏 心 链 轮 移 植 机 构 。它 由 三 个 直 径 相 等 的 偏 心 链 轮 组 成 ， 两 个 偏 心 链 轮 的 运 动 可 以 达 到 传 动 比 变 化 的 要 求 。 这 两 个 偏 心 链 轮 以 相 同 的 周 期 工 作 ， 并 且 偏 心 张 紧 轮 4 可 以 消 除 由 远 离 它 们 引 起 的 链 条 弹 性 变 化 。赵 云 等 人 分 析 了 这 种 机 制 ， 他 们 采 用 以 下 优 化 策 略 20 ;- 32 -当 他 们 优 化 太 阳 轮 2 和 行 星 轮 的 参 数 时 ， 他 们 将 提 取 苗 的 角 度 ， 插 播 苗 的 角 度 ，苗 针 的 轨 迹 和 苗 针 高 度 作 为 目 标 函 数 。优 化 张 力 轮 参 数 ，将 张 力 状 态 下 链 条 的 最 小 值 作 为 目 标 函 数 。 在 此 VB 平 台 的 基 础 上 ， 采 用 书 写 软 件 对 参 数 进 行 优 化 ，使 机 构 能 够 满 足 大 型 幼 苗 和 小 苗 种 植 ，链 条 总 长 度 的 变 化 小 于 3 毫 米 。李 戴 用 微 分 分 析 了 传 动 机 构 的 运 动 学 ， 列 出 了 主 ， 副 链 轮 链 角 位 移 求 解 方 程 21 。 采 用 遗 传 算 法 对 初 始 张 紧 轮 角 位 移 ， 转 动 中 心 位 置 坐 标 和 偏 心 率 进 行 优 化 ， 使 弹 性 链 条 周 期 变 化 小 于 2. 5 mm， 实 现 了 机 构 在 实 际 生 产 中 的 应 用 。行 星 非 圆 形 齿 轮 移 植 机 构 。 该 机 构 由 7 个 非 圆 形 齿 轮 组 成 ，其 结 构 原 理 与 行 星 齿 轮 正 常 齿 轮 机 构 相 似 。 这 里 不 再 描 述 其 原 理 。通 过 非 圆 形 齿 轮 ， 可 以 实 现 不 均 匀 传 播 ，以 实 现 苗 圃 轨 迹 和 姿 态 的 农 艺 要 求 。 该 机 制 由 刘 春 柱 等 人 在 黑 龙 江 省 农 业 科 学 院 工 作 所 研 制 开 发 ， 并 应 用 于 2ZZ - B 型 快 速 移 栽 机 22 -24 。李 贺 等 25 建 立 了 机 理 的 数 学 模 型 ， 分 析 了 其 机 理 的 位 移 和 速 度 ， 找 出 了 绝 育 运 动 轨 迹 机 理 参 数 对 苗 移 植 机 理 的 影 响 规 律 ，为 采 用 行 星 式 非 圆 齿 轮 的 高 速 插 秧 机 设 计 。结 论移 栽 机 制 对 于 提 高 高 速 插 秧 机 的 工 作 效 率 和 播 种 质 量 的 理 论 和 技 术 研 究 具 有 重 要 意 义 。 高 速 插 秧 机 械 的 移 植 时 间 达 到 每 分 钟 400 - 600 次 ， 比 传 统 机 制 更 有 效 率 ， 其 市 场 推 广 前 景 非 常 好 。 实 践 证 明 ， 高 速 机 制 是 插 秧 机 制 的 发 展 方 向 。但 机 制 的 理 论 和 应 用 研 究 还 有 很 多 问 题 需 要 解 决 ， 无 疑 阻 碍 了 高 速 机 制 的 大 力 推 广 。（ 1 ）从 目 前 的 研 究 来 看 ，在 机 构 动 力 学 分 析 领 域 尚 无 系 统 和 深 入 的 研 究 ， 对 机 构 的 振 动 源 和 应 力 分 布 的 研 究 具 有 重 要 意 义 。 随 着 每 分 钟 移 植 次 数 的 增 加 高 速 机 械 机 构 的 振 动 会 增 加 ，当 达 到 一 定 程 度 时 ，幼 苗 爪 的 轨 迹 不 同 于 农 艺 要 求 的 轨 迹 ， 会 影 响 种 植 的 质 量 。 因 此 进 一 步 系 统 的 动 力 学 分 析 研 究 的 高 速 机 构 是 必 要 的 。（ 2 ）采 用 现 代 数 字 化 设 计 方 法 对 机 构 参 数 进 行 优 化 ，如 采 用 计 算 机 分 析 系 统 进 行 机 构 优 化 设 计 ， 或 采 用 高 速 插 秧 机 的 虚 拟 样 机 设 计 ， 以 提 高 理 论 分 析 和 设 计 水 平 产 品 。现 代 设 计 方 法 的 核 心 是 优 化 ，是 虚 拟 实 验 的 基 础 。 本 研 究 将 基 于 已 知 幼 苗 爪 轨 迹 ， 图 形 方 法 和 现 场 试 验 参 数 的 研 究 周 期 缩 短 为 制 约 机 构 优 化 设 计 。 传 统 设 计 方 法 的 变 化 ，将 先 进 的 计 算 机 技 术 应 用 于 机 构 的 数 字 化 设 计 ， 能 够 有 效 地 设 计 合 理 的 机 构 。- 33 -（ 3 ）制 定 新 的 机 制 。插 秧 机 的 设 计 除 了 要 求 农 业 机 械 和 农 学 互 补 之 外 ， 还 要 对 插 秧 机 不 断 创 新 产 品 ， 特 别 是 机 构 的 创 新 。 机 器 的 创 新 起 着 举 足 轻 重 的 作 用 。 插 秧 机 的 产 品 开 发 过 程 。现 有 的 机 械 装 置 是 通 过 纯 粹 的 机 械 传 动 部 件 来 产 生 幼 苗 爪 的 轨 迹 ， 但 也 可 以 增 加 其 他 的 驱 动 方 式 来 满 足 输 出 要 求 ，如 液 压 传 动 。随 着 制 造 技 术 的 提 高 ，集 成 力 学 ，电 气 学 ，水 力 学 和 气 动 学 都 符 合 机 械 产 品 发 展 的 趋 势 。- 34 -附 录 2.外 文 原 文- 35 -Advanced Materials Research Vols. 834-8361517High-speed transplanting mechanismIn order to improve the 衍ansplanting times per minute, Japan began to study high-speed 吵pe transplanting mechanism from the nineteen eighties, use rotary type transplanting mechanism of replacing the traditional crank rocker type transplanting mechanism26 ,27. Our count!also began to study high-speed transplanting mechanism from nineteen ninties. Compared with the traditional transplanting mechanism ,High-speed transplanting mechanism has many advantages, low inertia force, rotate I weeks planting 2 times, the seedling hurting rate did not change when planting times increased and etc3,4.The requirements of the whole process of transplanting is receiving seedlings slow , inserting fast lt requires that the output rate of transplanting mechanism need to change, so the seedling tip trajectory can satisfy the agronomic r叫uirements. In the existing high-speed transplanting mechanism, transm ission mechanism achieve this requirement by changing the transmission ratio, namely the transmission ratio is not constant. In the existing mechanism, through the combination of the eccentric gear, non circular gear, nom1al gear and so on to change the transmission ratio. Here are the mainly several high-speed transplanting mechanism.planetary eccentric gear transplanting mechanism .Figure 1 shows the transplanting mechanism with planetary eccentric gears which includes 5 same eccentric gears to identify initial installation phase. Two pairs of eccentric gears are arranged symmetrically on the both sides of sun gear. Transplanting-arms and planetary gears can not move relatively but the gears trunk and sun gear share the same axle.During work the sun gear is fix时 gears trunk rotates which is the power source of the mechanism. Two middle gears revolve around the sun gear which drive two planetary gears librating during motion loop. The seedling-separating needle which locates on the transplanting-arr does compound motion. Its implicational motion is the clockwise rotation of gears trunk and relative motion is the anticlockwise revolving of planetary gear to meet the requirement of locus and pose (angle of seedling-separating and angle of seedling-pushing) of seedling-separating needleS-7.56 78 9 1010:r一 36 一I .gears trunk;2.planetary gear; 3. middle gear;4. sun gear; 5.cam; 6. transplanting arm case;7. Spring; 8.shifter;9. seedling-pushing rod. I O.seedling-separating needleFig. I Schematic diagram of planetary eccentric gear transplanting mechanism1.6 planetary gear , 3.gears trunk;2.5. middle gear;4. sun gear;7.8. transplanting arm case;9. Seedling needle trajectory; I 0. Seedling gate locationFig.2 Schematic diagram of planetary eccentric and non-circular gear transplanting mechani smThe researchers have carried on the kinematics and dynamics analysis of the mechamsm, optimized the mechanism parameters and made it more consistent with the agronomic requirements. For the analysis of planetary eccentric gear mechanism, the research hypothesis based on the哼iqJ1518Research in Materials and Manufacturing Technologiesfollowing two 白rst, pure rolling of a pair of gears are always along the reference circle; s巳cond, reference circle of two gear is always tangent ,and never separate or bite.Yiqun Chen, without considering the influence of the eccentricity ,analysed the mechanism movement ,and got a set of mechanism parameters by optimization method8. Yibin Ying and Yun Zhao proved 3 important characteristics of planetary eccentric gear, and used the analytical method to establish the kinematics model ,and analyzed its displacement, velocity and angular velocity 9 .ln fact, the above two hypotheses essentially ignore the influence of 巳ccentricity on the meshing clearance,so with eccentricity increasing ,the vibration will increase. ln view of this situation,researchers also conducted research and improvement of the mechanism. With eccentric gear geometry and meshing parameters equation, Songlin GuoI OJ derived the motion parameter equation,the motion characteristics were analyzed and used to study high-speed rotary motion characteristics. ln view of the meshing clearance problems, Suxiang Yan puts forward the design method of a variable coefficient changes with gear pitch curve position to change the tooth thickness and toeliminate backlash, and reduce the vibration caused in the process of transmission 1 1.planetary eccentric and non-circular gear transplanting mechanism . Figure 2 shows the transplanting m巳chanism with planetary eccentric and non-circular gears. The structure and working principle of the mechanism are the same as the planetary eccentric gears transplanting mechanism.Gaohong Yu analysed working Principles and structure characteristics of the transplanting mechanism, and established its the kinematics model( 12planetary elliptic gear transplanting mechanism . Figure 3 shows the transplanting mechanism with planetary elliptic gears which includes 5 same elliptic gears to ident峙 initial installation phasel3. Two pairs of elliptic gears are arranged symmetrically on the both sides of sun gear. Transplanting mechanism with planetary elliptic gears transmission smooth, but the process of manufacture is complex, and with high precision.Ge Li 14 has analysed the characteristics of elliptical gears, and has used analytics to establish kinematics model , and has made m巳chanism parameter optimization software with man-machine conversatio口也nction on the platform of YB ,according it can be easily and quickly to find a set of optimal parameters .Jianneng Chen IShas carried on the dynamic analysis of the transplanting mechanism with planetary elliptic gears,established mathematical model. ln the dynamic analysis, considering the effect of seedling pushing device and seedling force ln accordance with the actual driving analysis condition and driving force, the dynamic model of the seedling pushing device of transplanting mechanism with pl anetaelliptic gears is established. I .gears trunk; 2. sun gear; 3. middle gear;1 .4.planetary gear; 2. sun gear;3. gears trunk4. planetary gear; 5. transplanting arm case;5: transplanting am1Fig.3 Schematic diagram of planetaryFig.4 Schematic diagram of elliptical elliptic gear transplanting mechanismdifferential gear transplanting m巳chanismelliptical differential gear transplanting mechanism . Figure 4 shows the transplanting mechanism with planetary elliptic gears which includes 3 same elliptic g巳m to identify initial installation phase. Two pairs of elliptic E巳ars ar巳aanged symmetrically on the both sides of sun gear. During the work, the gears trunk as a driver to rotate around the center of the sun gear, and the sunAdvanced Materials Research Vols. 834-8361519gear as another driver to rotate in the same direction with two times speed as the gears trunk.so the motion wh ich the passive planetary gear output can drives transplanting-arm to meet the requirement of locus and pose.Through the elliptic differenmathematical model and applied CAD/CAE technology to analyze and design it.he has carri巳d on analysis of transmission characteristics and kin巳matic of the transplanting mechanism, and optimized its structural parameters. He took the performance to compare with the Japanese high-speed transplanting mecbani sm,the research provide strong support for tbe further research and development of high -speed transplanter.normal gear transplanting mechanism. Figure 5 shows tbe planetary norral gear transplanting mechanism.It consists of four nom1al circular gear and three normal elliptical gear, the rotary center of the three elliptical gear wer巳 on the focus of the elliptic gears, and their initial phase is the same.Center the elliptical gear 4(also called the sun gear) fixed. when the gears trunk under the drive of central shaft ,two elliptical gear meshing, cause the change of the transm ission ratio .These can lead to two planetary circular gear for reciprocating swing which is symmetrical.The transplanting-arm and planetary circular gear are fixed togetber. implicational motion of the transplanting-arm is the clockwise rotation of gearstrunk and relative motion is the anticlockwise revolving of planetary gear 17.Gaohong Yu and others analyzed the working principl巳 of the mechani sm/(institutional) and its structure characteristics, used computer to simulate the kinematics characteristics of it and took high speed camera technology to test and analyze kinematic characteristics of it,through the method of rigid composite motion differential equation and kinetic equation,they took d归amics analysis of itl8.The research provides a theoretical basis for further analysis of the mechanism strength and the dynamics optimization.Liming Liu took planetary normal gear transplanting mechanism as the main research object, and analyzed its kinetics characteristics , established the dynamic model and confirmed it. The work created conditions for kinetic parameters optimization of the transplanting mechanisml9. 一 38 一I transplanting arm; 2.planetary gear;3. elliptical middle gear; 4. sun gear;5. circular middle gear; 6. gears trunk;I planetary gear ; 2. sun gear; 3. chain; 4. tension pulley; 5. transplanting arm; 6. gears trunkFig.5 Schematic diagram of planetary normal gear transplanting mechanismFig.6 Schematic diagram of eccentric sprocket transplanting m巳chanismeccentric sprocket transplanting mechanism . Figure 6 shows the eccentric sprocket transplanting mechanism.It consists of three eccentric sprocket that have equal diameter ,and the motion of two eccentric sprocket can achieve transmission ratio changes requirements . The heart of this two eccentric sprocket works in the same cycle and the eccentric tension pulley 4 can eliminate the chain elastic change caused by near and far away from them.1520Research in Materials and Manufacturing TechnologiesThis mechanism was analyzed by Yun Zhao and others, they used the following optimization strategy(20;When they optimized parameters of the sun gear 2 and planetary, they regarded the angle of extract the seedlings , the angle of the plug seedling, the tr句ectory of seedling needle and th巳 height of seedling needle path as the objective function.When they optimized tension pulley parameters, the minimum value of the chain under a state of tension was regarded as the objective function.On the basis of this VB platform , writing software is used to optimize parameters ,so that it can make the mechanism can satisfy the requirement of the large seedlings and small se巳：dli ng planting, and the change of the total length of the chain is less than 3 mm.Li Dai analyzed the kinematics of the transmission mechanism with differential ,and listed the solving equations of angular displacement of main and deputy sprocket chain(21.She used genetic algorithm to optimize the initial tension pulley angular displacement, the rotat ion center position coordinates and eccentricity , and made the elastic chain cycle change less than 2.5 mm, and realized the application of mechanism in the actual production.planetary non-circular gear transplanting mechanism . A diagram of a planetary non-circular gear transplanting mechanism as shown in figure 7. The mechanism consists of 7 non-circular gear,and its structure principle is similar to planetary normal gear mechanism. Here wont describe its principle.Through the non-circular gear, it can achieve non-uniform transmission, in order to realizethe agronomic requirements of the tr勾ectory of seedling claw and the pose. The mechanism isdeveloped by Chunzhu Liu and others, who work in agricultural sciences engineering institute of Heilo咱ia吨，and it applied to the 2ZZ - B rapid transplanter(22-24.I . gears trunk; 2.planetary gear; 3. elliptical middle gear; 4. sun gear; 5. circular middle gear; 6. transplanting armFig. 7 Schematic diagram of planetary non-circular gear transplanting mechanismLi He and others 25巳stablished mathematical model of the mechanism , analyzed the displacement and velocity of it.they found out the influence rules that the mechanism parameters for the absolute motion tr句ectory and spe巳d of seedling transplanting mechanism ,and provided theory basis for the design of high-speed transplanter with planetary non-circular gear.ConclusionsTheory and technology r巳search of the transplanting mechanism for improving the working e仔iciency and planting quality of high-speed transplanter have great significance.The transplanting times perminute of High-speed transplanting mechanism is up to 400-600, its more efficient than the一 39 一Advanced Materials Research Vols. 834-8361521traditional mechanism,and its market prospect of promotion is very good. Practice shows that the high-speed mechanism is the development direction of transplanter mechanism.But th巳re are many problems that are waiting for solving in the theory and application research of the mechanism, undoubtedly , it block the vigorously promotion of the high-speed mechanism.(I)From the cu盯ent research, there is no systematic and further research in the area of mechanism dynamics analysis, and it has great significance to find the vibration source and the stress distributionof the mechanism.With the increase of the transplanting times per minute of high-speed m巳chanism, the vibration of mechanism will increase.When it reaches a certain extent, the tr句ectory of seedlingclaw is different with the tr句ectory of agronomic requirements ,it will affect the quality of planting.So the further systematic research of dynamics analysis of high-sp巳ed mechanism is n巳cessary.+ Using the modem design method of digital to optimize the parameters of the mechanis叽 such as mechanism optimization design with a computer analysis system, or use of the virtual prototype design of high-speed transplanter, to improve the level of theoretical anal
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