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车辆与动力工程学院毕业设计说明书钵苗移栽机设计摘 要移栽技术作为一种栽培技术，相对于直接栽培有很大的优越性。不仅可以避开播种季节的自然灾害，提高种苗的成活率，而且还可以保证种苗生长势态的均匀性，达到齐苗壮苗的目的。另外，地膜覆盖技术能够使作物达到早熟增产的效果。因此，研究出高效实用的膜上移栽机构，对我国农业现代化的发展来说有着重要的意义。本课题在查阅大量资料的基础上，分析各种类型移栽机的结构特点，设计了一种新型的七连杆式膜上移栽机。并确定了如下参数：整个移栽机构为牵引式，配套30马力的拖拉机，并且根据农艺要求设定栽植深度为40mm,栽植株距为550mm。作业幅宽1.3米，作业效率每小时1.5到2亩。本课题研究的七连杆式膜上移栽机是由地轮提供全部工作动力，并且设计了一种配套的变速箱，此外还专门设计了离合操纵机构，能够准确地控制移栽的工作过程。利用运动分析软件对七连杆机构进行了分析和优化，保证了移栽机的零速栽植。鸭嘴开启方向垂直于前进方向，不碰苗、伤苗，保证钵苗成活率。送料机构采用回转盘式自动送苗装置，既减轻劳动强度又保证了送苗的快速和准确。本机综合了以上设计的特点较好地解决了钵苗的零速栽植、伤苗等问题，同时也保证了膜上移栽不挂膜、不撕膜。关键词：移栽，连杆机构，鸭嘴，钵苗The Design of Seeding TransplanterABSTRACTTransplanting technology as a kind of cultivation techniques, compared to the direct cultivation has great superiority. Not only can avoid sowing season of natural disasters, improve the survival rate of seedlings, but also can guarantee the uniformity of seedling growth of the situation, to achieve the purpose of complete plantlets. In addition, film covering technology can make the crop reached puberty increase production effect. Therefore, research on an efficient and practical film transplanting mechanism, has important significance for the development of Chinas agricultural modernization.This paper based on a great deal of literatures, analysis of the structure characteristics of various types of transplanting machine, a seven connecting rod type of membrane on transplanting machine was designed. The following parameters are also determined: the transplanting mechanism for traction, supporting 30 horsepower tractor, and according to the agronomic requirements set planting depth is 40mm, planting spacing is 550mm. The width of 1.3 meters, the operation efficiency of 1.5 to 2 mu per hour.The seven connecting rod type film transplanting machine is all powered by wheel, and designed a gearbox supporting, in addition also specially designed clutch operation mechanism, it is can accurately control the working process of transplanting. Using the motion analysis software on the seven connecting rod mechanism, ensuring zero speed transplanter planting.The direction of Duckbill opening perpendicular to the direction of moving, do not touch the seedling, ensuring the seedling survival rate. The feeding mechanism of the rotary disc automatic seedling device, can reduce labor intensity and ensure supply fast and accurate seedlings. This machine is combination of the above design solves the zero speed and seedling injury problems, at the same time, ensuring that not to tear the film.KEY WORD: transplanting, linkage mechanism, duckbill,pot seeding27目 录第一章 绪论11.1 移栽机研究的目的意义11.2 国内外移栽机发展现状11.2.1 国外移栽机的发展状况11.2.2 国内移栽机发展状况21.3 移栽机的分类及对比2第二章 整体方案的设计42.1 移栽机性能评价指标42.2 移栽机结构设计62.3 移栽机的参数选择82.3.1 栽植行距和株距的确定82.3.2 工作效率的计算82.3.3 钵苗入土深度的确定82.3.4 主要工作部件功耗的估算8第三章 传动系统的设计计算93.1 总传动比的选择与计算93.2 驱动机构的设计与计算103.2.1 驱动方式的选取103.2.2 地轮传动链的设计计算103.2.3 链传动的张紧113.3 变速箱总成设计123.3.1 变速箱的组成及作用123.3.2 变速箱传动链的设计计算123.4 七连杆机构的设计123.5 鸭嘴总成设计143.6 送料机构设计14第四章 主要零件的强度校核164.1 轴的强度校核164.2 轴上滚动轴承的强度校核204.3 零件的工艺分析214.4 装配、调整技术要求22第五章 经济效益分析23参考文献25致谢27第一章 绪论1.1 移栽机研究的目的意义移栽技术作为一种栽培技术，相对于直接栽培有很大的优越性。农作物育苗移栽技术可以避开播种季节的自然灾害，提高种苗的成活率，保证种苗生长势态的均匀性，达到增收增产的目的。目前育苗移栽技术已经在烟草、甜菜、油菜、蔬菜、花卉等多种经济作物种植上得到大面积推广。但是传统的移栽作业仍然依靠人工完成，农户劳动强度高、耗时长，效率低，而且很难保证移栽作物的株、行距和种植深度的一致性，给移栽后的田间管理和机械化收获带来难度，影响了作物的生长过程和最终产量。另外，地膜覆盖技术能够使作物达到早熟增产的效果，其效应主要表现在能够增温、保水、保肥、增加光合作用及防治病虫害等方面，所以在增加作物产量增加农民收入方面发挥了重要作用。因此，膜上移栽对移栽机来说又提出了更高的要求。虽然目前国内外已有多种膜上栽植机器，且国外机型也较成熟，但由于我国种植工艺的复杂性，而造成国外机型不能直接引用。目前，国内的膜上移栽技术还不够完善，研制的移栽机型尚在着重栽、漏载、伤苗、倒伏等问题。更重要的是不能很好的适应膜上移栽，撕膜、挂膜的问题比较严重。所以研制一种高效、可靠地膜上移栽机对我国农业机械化的发展来说有着重大意义。1.2 国内外移栽机发展现状1.2.1 国外移栽机的发展状况国外移栽机械由于发展时间早且技术水平较高，移栽技术的研究均已成熟。主要是欧美和日本等囯，早在上世纪20年代初期就开展了钵苗移栽的生产工艺研究，研制出结构简单的秧苗移栽机具，在一定程度上减轻了人工移栽劳动强度；到上世纪30年代出现手工喂苗的移栽机械，移栽技术得到实质性发展，使秧苗送入沟中这一过程实现机械化。上世纪50年代开始，欧洲国家研制出不同结构形式的半自动移栽机和制钵机。目前，国外的移栽技术已基本成熟，栽植后的农作物达到农艺要求，工作可靠性也较高。欧美一些农业较发达的国家，如法国、德国、荷兰、美国等国家，大部分的蔬菜生产和几乎全部的大地花卉生产都采用育苗移栽种植模式和生产工艺。主要机型有意大利的法拉利移栽机有限公司生产的FPA型半自动膜上移栽机，法国生产的UT-2型移栽机，荷兰生产的MT移栽机。日本在20世纪80年代，90%的甜菜已实现移栽种植，移栽机自动化程度较髙。主要机型有日本的久保田移栽机。从移栽机的工作过程看，这些农业机械水平较高的国家多采用钵体苗半自动移栽机械，作业过程中采用人工喂苗，并根据作业对象的不同通过更换或调节栽植器来实现机械移栽。1.2.2 国内移栽机发展状况我国移栽机发展起步较晚，膜上移栽机更是比较落后，与发达农业国家有明显差距。国外机具特点是结构复杂、性能稳定、但是造价昂贵，由于国外的农艺要求与我国有很大区别，因此简单的仿制也无法适应得我国农业需要。所以在国内，自20世纪70年代开始研究国外移栽机，80年代基本研制成功半自动移栽机。各科研机构及髙等院校陆续研制出多种移栽机械，这些移栽机具操作简单，移栽质量较好，但由于国内农艺较为复杂，从而一直没有进行大面积推广应用。作为农业机械行业的研发基地，中国农业机械化科学研究院自2008年起正式开始研发和生产高效、通用性强的新一代移栽机。总之，从目前来说，移栽机在我国的发展还处于初级阶段。1.3 移栽机的分类及对比几种常见的钵苗移栽机对比如下：1.钳夹式移栽机：这种移栽机结构简单，成本低，株距和栽植深度稳定，最大的优点是移栽平稳，种苗直立度较高，工作效率在较低速的情况下，可以保证不漏苗：在高速的情况下，由于是人工喂苗，工作效率大大下降，漏苗、缺苗率大大增加。这种移栽机的应用较少，有被淘汰的趋势。2.链夹式移栽机：工作过程与钳夹式基本相同，性能与钳夹式移栽机相似。其优点是移栽稳定，但效率低，易漏苗、缺苗。3.挠性圆盘式移栽机：这种移栽机是由人工或机械将秧苗放置到两片可以变形的挠性圆盘内，秧苗随圆盘转动，当达到垂直状态时进行栽植。由于不受秧夹数量的限制，它对株距的适应性较好，但圆盘寿命较短，栽植深度不稳定。4.吊杯式移栽机：具有可以进行膜上打孔移栽的独特优点，而且秧苗在移栽过程中不受任何冲击，特别适合于根系不很发达而且易破的钵苗移栽，缺点是整地较为复杂，喂苗速度不能过高，否则漏栽率将增加，生产率较低。5.导苗管式移栽机：这种移栽机有一个水平喂苗盘和一个垂直或倾斜的将钵苗送入开沟器的导苗管。秧苗在导苗管中的运动是自由的，不易伤苗。秧苗靠重力落到苗沟中，在调整导苗管倾角和增加扶苗装置的情况下，可以保证较好的秧苗直立度、株距均匀性和深度稳定性，且作业速度较高。缺点是结构比较复杂。6.鸭嘴式钵苗移栽机：这种机构结构简单，将开穴和移栽合为一体，无须开沟装置动力消耗小，钵苗损伤率低。分析以上各种形式的蔬菜移栽机的组成，工作原理和优缺点，得出国内现有移栽机的主要问题：（1） 移栽机通用性差，规格单一，不能适用于多种作物的移栽作业；（2） 可靠性差，制约了该项技术的发展；（3） 作业速度满足不了农艺的要求，使经济效益下降；（4） 栽植机具结构复杂，成本高；（5） 存在研究与应用脱节以及低水平的重复研究等问题。以玉米移栽机为例，到目前为止，国内研制的玉米移栽机已超过12种规格型号，而在生产实践中，这些移栽机存在移栽速度低、性能不稳定，机械化程度不高，移栽费工费时、经济效益不高等，移栽作业的作用就显得很小，难以大面积的推广应用。第二章 整体方案的设计2.1 移栽机性能评价指标机器的性能评价有很多，不同的机器也有着不同的性能测试评价指标。中国农业大学的封俊则提出了一些移栽机性能的指标体系及相应的测定方法。他结合着农业机械和农艺种植性能要求将移栽机的性能指标分为栽植均匀度，栽植状态，栽植生成率，移栽机适应性和栽植自动化等5个方面。结合本课题的钵苗特点只选用几个主要指标来评价移栽机的性能即可。一、钵苗栽植均匀度方面：钵苗栽植均匀度是衡量栽植作物田间分布质量优劣的主要指标，从农艺角度来看，钵苗栽植的越均匀，作物单株的营养面积、光照、通风等生长条件也就越均衡，这对促进单株生长健壮，群体生长发育一致非常重要的。1、株距合格率合格的株距定义为：0.51.5 （2-1）式中设计株距,实测株距.即实际株距在(0.5Xr,1.5Xr范围内,认为株距是合格的。株距合格率A有下式求得A=/N100% （2-2）式中N-测定范围内的理论间隔数,为设计株距的整数倍；-在理论间隔数N内的合格株距数.2、重栽率重栽是指移栽机在一定距离内的栽植株数超过了设计株数,使单株栽植成为双株或多株栽植.栽植机的栽植结构、钵苗状况等因素都可能成为钵苗重栽的原因。重栽的定义是0.5Xr即实际株距小于或等于设计株距的0.5倍时为重栽。重栽率D有下式计算D=/N100% （2-3）式中-在理论间隔数N内的重栽株数。3、行间均匀性行间均匀性实质是指多行移栽机中各行栽植数量间的不一致性。理论上，移栽机的每一行在单位时间内栽植的数量应相等，但是，地面的情况，钵苗的状况及机具结构等原因都可能影响每一行的栽植数量。行间均匀性是对栽植机的栽植均匀度进行评价，通常用各行栽植数量的变异系数来表示，即=S/100% （2-4）式中S各行栽植数量的标准离差；各行栽植数量的平均值。二、钵苗栽植状态指标主要包括钵苗直立度、埋苗率、露苗率、栽植深度变化率和伤苗率，用这些指标可以从不同方面反映出栽植机的栽植质量和栽植性能。1、钵苗直立度钵苗直立度是指钵苗栽植后的直立状态，用钵体与地面的夹角来评价。当然，角越接近90越好，可以将钵苗的直立状态大体分为倒伏、合格和优良三种状态。根据有关农学专家的建议，对于玉米和棉花秧苗的栽植，30为倒伏，70视为优良。相应地，可以用倒伏率、直立度合格率和直立度优良率来评价钵苗的直立度。又倒伏率T=n1/M100% （2-5）直立度合格率G=/M100% （2-6）直立度优良率E=/M100% （2-7）式中-倒伏株数；-合格株数；-优良株数；M-测定总株数。2、埋苗率埋苗是指钵苗整体或钵苗苗芯被覆土埋没，已不能生长的栽植状态。栽植深度过深、覆土性能差、钵苗弱小等因素都可能造成埋苗。埋苗率B有下式计算B=/M100% （2-8）式中-埋苗株数，M-测定总株数。3、露苗率露苗是指钵苗栽植后，覆土量严重不足，钵苗根系或钵体裸露在地表的栽植状态。造成露苗的原因包括栽植深度不够、覆土量不足、钵苗落在已覆土上等。露苗率L由下式计算L=/M100% （2-9）式中-露苗株数，M-测定总株数。4、栽植深度均匀性钵苗栽植深度是指从钵苗的钵体底部到表土的距离。显然，钵苗栽植深度对钵苗的生长、缓苗过程等有很大的影响。从农艺的角度看，栽植深度应当尽量一致。栽植深度均匀性可用栽植深度的变异系数来表示，可由下式计算：=S/100% （2-10）式中S-栽植深度的标准离差； -栽植深度的平均值。5、伤苗率伤苗是指钵苗在栽植的过程中被栽植机的工作部件，如栽植器，覆土器等损伤的钵苗。伤苗率的大小体现了栽植机的有效生产率的高低，可由下式计算K=/M100% （2-11）式中-伤苗株数，M-测定总株数。2.2 移栽机结构设计目前常用的半自动式的钵苗移栽机的主要有钳夹式、链夹式、挠性圆盘式、导苗管式、栽植机、吊篮式、双输送带式等，各种型式的优缺点如上1.3（移栽机的分类及对比）所示。其中，夹钳式钵苗移栽机应用最为广泛，该机型利用仿人手形式的夹钳将央苗夹持住并随栽植盘转动，到达苗沟时，钳夹被打开，秧苗落入苗沟，然后覆土，完成栽植过程。该机型的主要缺点是栽植手的工作强度非常大，钳夹易伤苗。针对烟苗这样茎秆非常柔弱的作物，采用夹钳式伤苗现象将更加严重。针对这种情况，通过对几种方案优缺点的比较分析，本机型确定采用导苗管式方案中的杯式钵苗移栽机原理，克服伤苗毁苗和重栽漏栽问题；采用车轮驱动的方法，解决零速栽植与喂苗时间不好控制的难题；通过优化设计多连杆机构的运动参数，改善钵苗入土姿态，来控制株距的散布并解决倒伏问题；通过减轻工作强度来减少栽植手数量，提高劳动效率并降低使用成本。最终机型的结构如图2-1所示。图2-1 2ZY-1型杯式钵苗移栽机结构示意图1.驱动机 2.车轮 3.摆杆 4.车架 5.座椅 6.托架 7.变速箱8.送料机构9.主拉线 10.框架11.拉簧12.连杆 13.鸭嘴 14.覆土机构2ZY-1型钵苗移栽机主要由驱动机构、车架、摆杆、座椅、托架、变速箱、送料机构（苗杯）、接苗机构（鸭嘴）、覆土机构等部件组成。该机型钵苗移栽机配套20kW以上的拖拉机，牵引作业。其工作原理如下：该机型的动力来源于地轮的转动，移栽机连接于拖拉机后面被拖拽到农田里之后，有一栽植手坐上移栽机的座椅上，首先要闭合离合器，随着拖拉机的向前行驶带动着移栽机的地轮转动，通过离合器使动力传送到送料机构和连杆机构。通过设计使操作者在移栽机上与送料机构齐平以便于操作（如图2-1所示）当机器前进时操作者要分别把钵苗投入苗杯中，每个苗杯只投一颗，苗杯随着机器的运动而绕着固定轨道匀速转动，当运动到送苗器上方时，闭合的苗杯底部在重力和弹簧的共同作用下快速打开。而此时设计的连杆机构恰好带着鸭嘴在此苗杯下方接住落下的钵苗，紧接着随同鸭嘴向下移动而被载入垄土中，最后则被覆土轮盖上一层后土而完成工作。其中，机器装配后我们就确保了苗杯落苗时刻与鸭嘴上升到苗杯口出时刻一致，而且在此时刻也是通过凸轮控制的拉杆确保鸭嘴已经闭合，即无漏苗现象出现；当鸭嘴入土后由拉杆把鸭嘴打开使钵苗落入土穴，鸭嘴上升至一定高度后才被闭合，这样确保不把载入的钵苗再带出土穴或者砰坏钵苗；鸭嘴的张开与闭合受与连杆上凸轮相配合的拉杆控制，它们之间的时间差都有凸轮和连杆之间相位差来保证。最后，随着移栽机覆土地轮的前移再把土由两侧向内挤压使钵苗栽植牢固。2.3 移栽机的参数选择2.3.1 栽植行距和株距的确定2ZY-1型钵苗移栽机的采用单行作业，因此行距大小由烟田垄宽确定，在设计中不做要求。车轮的轮距根据烟田的实际垄间距尺寸，取1200mm120mm可调。栽植的株距应根据烟叶的种植的农艺要求确定，根据河南省烟叶种植技术规范的相关要求，设计钵苗栽植机的株距为500mm、550mm、600mm三种，本课题设计的株距是550mm。2.3.2 工作效率的计算工作效率指每分钟能栽植的钵苗数量，考虑到拖拉机作业时速度一般为低2档（约合0.4m/s）左右，其每分钟前进距离为 (2-12)按株距550mm计算，则工作能力为每分钟40株左右。2.3.3 钵苗入土深度的确定入土深度由钵苗的尺寸确定，根据农艺要求，要求钵苗栽植后土层必须完全覆盖基质，通过统计分析钵苗的基质一般高度约为25mm上下，因此取入土深度（栽植深度）为40mm。2.3.4 主要工作部件功耗的估算由于2ZY-1型钵苗移栽机采用车轮驱动，整个系统的功耗难以直接计算，因此通过实验测量得出。通过试验测定各部件的功耗，试验环境为晴天，温度2226，相对湿度40%-55%；土壤为黏土，含水率24%；拖拉机工作档位为低II档（0.4m/s），实验测得鸭嘴入土的功率消耗不大于1kW。第三章 传动系统的设计计算3.1 总传动比的选择与计算图3-1 传动系统示意图如图3-1所示，工作部件由两侧车轮驱动，车轮带来的动力和扭矩通过轴上的链轮Z1和Z1传递到变速箱的动力输入轴上的链轮Z2和Z2，接着动力输入轴通过离合器带动主传动链轮Z3；然后Z3同时带动上、下驱动轴链轮Z4和Z5，链轮Z4和Z5再把动力传递至与其相连的七连杆机构进而带动鸭嘴完成钵苗栽植工作；链轮Z5上的动力通过其轴上的蜗杆Z6与送料机构轴上的蜗轮Z7的配合来带动送料苗杯的转动。由于选定车轮直径为620mm，前进速度为0.4m/s（24m/min），则车轮的转速为 （3-1）由上述计算知：机器的栽植速度为每分钟40株，即鸭嘴机构每分钟工作40次，则从车轮到鸭嘴机构的总传动比为 （3-2）3.2 驱动机构的设计与计算3.2.1 驱动方式的选取由上述简单的介绍知，本课题设计的2ZY-1型钵苗移栽机由22.5kW以上的大中型拖拉机带动，虽采用后三点式悬挂，然而本设计并没有采用拖拉机的动力相反则是通过地轮来传递动力，考虑到钵苗移栽机地轮的输入轴到变速箱主轴两轴间的距离较远、且速度比较低、工作环境比较恶劣和制造成本等问题，相应地采用了链传动的方式。地轮产生的扭矩通过链轮传递到变速箱中。为了避免整机过高，则链轮采用了在竖直平面内倾斜布置的方式。地轮传动轴通过可调的U形螺栓固定在车架上，以便调节移栽机的轮距来适应不同作物栽植。3.2.2 地轮传动链的设计计算钵苗移栽机的鸭嘴入土的功率为1kW，而移栽机的动力由地轮传送，考虑到链传动的效率和轴承的效率，以及摩擦等各方面的功率损耗，则地轮需传递的功率大约为2kW,1、选取链轮齿数取小链轮的齿数为=13，总传动比为i=0.30805,取第一级传动比=0.52,则大链轮的齿数为 (3-3)2、确定计算功率查表得=1.0，=1.0，单排链，则计算功率为 （3-4）3、选择链条形状和节距根据=2kW及n1=12.322r/min,查图得可选10A-1。链条节距为p=15.875mm。4、计算链节数和中心距考虑到空间尺寸的要求初取中心距a0=300mm相应的链节数为 （3-5）取链节数=58查表经差值法得到中心距计算系数f1=0.24874，则链传动的最大中心距为 （3-6）5、计算链速v，确定润滑方式 （3-7）根据v=0.04m/s 和链号10A-1，查得应采用定期人工润滑6、计算压轴力有效圆周力为： （3-8）3.2.3 链传动的张紧链传动张紧的目的，主要为了避免在链条的松边垂度过大时产生啮合不良和链条的振动现象，同时也是为了增加链条与链轮的啮合包角，当中心线与水平线的夹角大于60时，通常都要设有张紧装置。张紧的方法有多种。当中心距可调时，可通过调节中心距来控制张紧度；当中心距不可调时，可设置张紧装置。本课题的中心距不可调，因此设计了带弹簧的自动张紧装置。3.3 变速箱总成设计3.3.1 变速箱的组成及作用变速箱总成是由其壳体、动力输入轴、上驱动轴、下驱动轴、离合器操纵机构等零件组成。变速箱的作用是变速以及将地轮输入的动力分别通过七连杆机构和蜗轮蜗杆传递到鸭嘴和送料机构，动力输入轴的作用是将地轮传递的动力通过链条传递到变速箱内的上下两个驱动轴上。上下驱动轴的共同作用是提供七连杆机构运动的动力，上驱动轴还提供送料机构运动的动力。变速箱内设有离合器分离叉，其作用主要是当钵苗移栽机不工作时，我们让离合器分离叉处于分离状态，这时主传动轴处于空转状态，不传递动力，移栽机不工作。当钵苗移栽机需要工作时，离合器分离叉处于结合状态。3.3.2 变速箱传动链的设计计算变速箱内的传动比i2为： （3-9） （3-10）其中n2 为输入轴的转速（r/min），n3为驱动轴的转速（r/min）考虑到链轮的加工工艺性和加工成本，选定小链轮的齿数为，则大链轮的齿数为 （3-11）取齿数为22为选做一致则选定链的型号也和地轮链轮相同，其型号也为10A-1链节距P=15.875。3.4 七连杆机构的设计机械传动方式主要包括齿轮传动、链轮传动、凸轮机构传动、平面连杆机构传动以及其他的机构传动等，其中凸轮和连杆机构传动轨迹比较复杂，而连杆机构传动轨迹多样且可实现较为经济的远距离传动，故连杆机构的应用十分的广泛，当然它也普遍应用于众多的工农业机械和工程机械中。此机型中设计的七连杆目的是让鸭嘴能够在竖直平面内上下往复运动，且在其如图瞬间稍微有点向后的分速度即可。结构如图3-2所示：连杆的加工工艺性分析：连杆机构为本机器工作的核心部件，故我们对其要求也是相当严格，在其工作过程中保证鸭嘴运动轨迹的同时还要确保该机构不能变形，且连杆还不能太过于笨重，故我们对该机构主要部件采用经过热处理的中碳合金钢制造且冷弯成型，以保证满足要求。其次，连杆机构运动副应能得到可靠润滑加、注油方便，则对应我们在零件设计上采用了油杯。还有该主要部件是暴露于空气之中，易发生锈蚀等破损，故对该连杆机构零件表面应采用镀锌钝化或氧化处理等表面处理措施。图3-2 七连杆机构示意图自由度的计算: (3-12)式中：n活动杆件数（除去机架）低副的个数高副的个数对于本七连杆机构来说：n=6，=8， 所以，F=2。（又运动链具有确定的相对运动而成为机构的条件是：运动链的自由度F1；原动件数等于自由度F。）所以，该连杆为机构则其原动件数应为2。其动力分别来自于上、下两个驱动轴，即图3-2中所示。3.5 鸭嘴总成设计鸭嘴的形状如图3-3所示，鸭嘴主要是做上下移动，此运动是靠七连杆提供的。运动过程中鸭嘴还可以张开和闭合，这则是由凸轮驱动连接拉线的摆杆作往复的摆动来完成的。图3-3 鸭嘴总成主要工作过程：鸭嘴在最上部完成接苗动作，钵苗由送料机构准确提供，此时鸭嘴是闭合的，之后随七连杆下移、入土，入土后鸭嘴张开完成放苗，鸭嘴的张合由凸轮驱动摆杆拉线实现，放苗后鸭嘴随七连杆上移，在达到最高点接苗位置前闭合鸭嘴，这样既保证栽植时不伤苗又保证准确的接苗，最后鸭嘴达到接苗位置再次接苗，依次循环，完成连续的移栽。此外，鸭嘴的运动是一个复杂的复合运动，一方面它包含着随拖拉机作向前的匀速直线运动，另一方面可看做是在竖直平面做上下的往复运动。3.6 送料机构设计送料机构如图3-4所示，送料机构主要是通过水平转动把转盘上每个苗杯里的钵苗投放到鸭嘴内。然而整个系统是靠地轮的竖直平面内的转动来带动的，通过第一级链轮传入变速箱后，再由变速箱内部的链轮传动到上驱动轮轴，但是这都是在竖直平面内的转动。设计要求的送料机构的送料苗杯是要做水平面的转动，故上驱动轴传动的动力应通过一变向的配合装置传递给送料机构的传动轴。此配合机构常见的是交错轴斜齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆机构传动。交错轴斜齿轮的传动是可实现任意的交错轴的传动，其啮合特点为点接触，接触应力大，承载能力低。锥齿轮根据传动需求也可实现任意角度的传动，但一般都是两垂直轴的传动，且锥齿轮一般都为装配在轴头处，加工较困难，成本较高。蜗轮蜗杆传动一般都是垂直轴的传动，虽制造成本较高，但其可实现较大的传动比，且结构紧凑，传动比可取为10-80之间。除此之外，蜗轮蜗杆传动啮合为线接触（蜗杆的齿都是连续的），传动平稳，噪声小，但效率较低。综合以上考虑，本机型设计较为紧凑且下驱动轴与送料机构传动轴有较大的传动比，故优先选取蜗轮蜗杆传动。其传动平稳恰好保证了送料苗杯落苗时的稳定、准确，也即保证无漏苗的前提。正如图3-4所示：每一个料杯中放入一株幼苗，当转盘转到鸭嘴接料处的上方（此时鸭嘴也通过连杆机构运动至此），料杯被打开钵苗落入鸭嘴中，从而完成了本次栽苗的送苗任务。图3-4 送料机构第四章 主要零件的强度校核4.1 轴的强度校核4.1.1 轴的功用及类型轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递，因此轴的主要功用就是支承回转零件及传递运动和动力。根据承受载荷的不同，轴可以分为转轴、传动轴和心轴三类。工作中既承受转矩又承受弯距的轴称为转轴。这类的轴最为常见，如齿轮转速器中的轴；传动轴只传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小，如汽车的传动轴；心轴只承受弯矩而不传递转矩，如铁路车辆的轴、自行车的轴，心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。轴还可按照轴线形状的不同，分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。曲轴常用于往复机械中，挠性钢丝轴是几层紧贴在一起的铁丝层构成，可以把转矩和旋转运动灵活的传到任何位置，常用于振荡器等设备中。本设计中的轴属于转轴而且是直轴。4.1.2 轴的结构设计轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量、以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及其分布情况；轴的加工工艺等。但不论在何种具体条件下，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于拆装和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。一般地说，轴的结构越简单，工艺性越好。因此，在满足使用要求的前提下，轴的结构形式应尽量简化。考虑好以上因素后，便要进行下一步的轴的工作能力的计算，轴的工作能力计算是指轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。根据工作要求并考虑制造工艺等因素的要求，本次设计所涉及到的轴选45钢并作调质处理4.1.2 轴的强度校核整个机型中有多根轴，以下驱动轴为例进行校核计算。该轴结构如图4-1所示：图4-1 下驱动轴安装链轮和齿轮后如图4-2所示：链轮加工后通过轴肩进行定位，然后和轴焊接成一体，轴的右侧通过键连接带动曲柄的转动，曲柄与连杆机构相连接，虽然连杆运动中带动凸轮转动，但其只是起到拉伸控制鸭嘴的拉线的作用，受力很小在对轴的强度校核中影响是很小的，即此轴的校核中可对其忽略不计。那么通过对轴的运动分析知，下驱动轴是受链轮的动力来带动整个轴的转动，也即其主动力是在链轮处，两轴承支撑受力，弯矩承受在两轴承之间。链轮带来的扭矩则是由链轮开始终止于键连接的曲柄处。由上分析知此下驱动轴既承受弯矩又承受扭矩，应该对该轴按弯扭强度组合条件进行计算。图4-2 下驱动轴总成初始条件的确定：1.作用在链轮上的力的计算链速为 （4-1）功率 P=0.5kW，则有效圆周力 （4-2）查表得链轮竖直布置时的压轴力系数=1.15，则压轴力为 （4-3）2.求支反力下驱动轴受力、弯矩及扭矩如图4-3所示：（1）对A点取矩， （4-4） （4-5）同理得出 （4-6）故由受力图可得知最大弯矩为 （4-7）（2） 求轴的扭矩 （4-8）图4-3 驱动轴受力、弯矩及扭矩图(4)校核轴的强度已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面（即弯矩和扭矩大而轴径可能不足的截面）做弯扭强度校核计算。按第三强度理论，计算应力 （4-9）通常由弯矩产生的弯曲应力是对称应力循环，而由扭矩所产生的扭切应力则通常是不对称循环应力。为了考虑两者循环特性不同的影响，引入折合系数则计算应力为 （4-10）其中轴的扭转切应力为脉动循环切应力，则取0.6。对于直径为d的圆轴来说，弯曲应力为,扭转切应力,将和带入式中，则轴的弯扭合成强度条件为 （4-11）式中：轴的计算应力，；轴所受的弯矩，；轴所受的扭矩，；轴的抗弯截面系数，；对称循环变应力许用弯曲应力，对于45钢来说，。结合着下驱动轴的零件图和受力分析图知，链轮左部分只受到弯矩的影响，所以轴的危险截面在链轮的右部分。在链轮到右端键槽之间都受到扭矩和弯矩的影响，键槽处弯矩几乎减小到零而且轴径与其他部分相当。那么在链轮右部分和轴承之间来看，轴径几乎相同，然而链轮处的弯矩是最大且扭矩与其他处相同，则可以断定链轮B处截面为危险截面。危险截面直径d=27mm。又查表得抗弯截面系数W=0.1d3。代入下式得 （4-12）因此，轴满足强度要求而且有较大的安全储备。4.2 轴上滚动轴承的强度校核初始条件的确定：（1） 根据轴径及设计要求，本次设计选用的轴承型号为6205和6205-Z；（2）轴径d=25mm,转速n=40r/min,只有径向载荷，径向力=2098.5N，校正所选轴承型号图4-4 轴承受力图解：轴承受力简图如图4-4所示（1）求当量动载荷P因为轴承只受到径向力，即Fa/Fr=0e则X=1，Y=0。因此 （4-13）又工作中有轻微冲击，则取载荷系数=1。实际计算的=1.12098.5=2308.35N （4-14）（2） 查轴承额定动载荷查滚动轴承样本可知深沟球轴承6205的基本额定动载荷。（3）验算轴承寿命 （4-15）故所选的轴承满足寿命要求。4.3 零件的工艺分析通过分析可知，动力输入轴比较长，精度要求比较高，因此对此轴进行工艺分析。该轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。该轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形。造成机床、工件、刀具工艺系统的刚性不良给切削加工带来困难，不易获得良好的表面粗糙度和几何精度。综上所述，在该轴的加工时，可通过采用三支承跟刀架、弹簧顶尖、改进刀具的几何角度或采用宽刃精车刀、选择热硬性好及高耐磨的刀具材料、增设合理的辅助工具等方法达到满意的加工效果。传动轴大多是回转表面，主要是采用车削和外圆磨削，由于该轴部分表面的公差等级较高，表面粗糙度值较小，最终加工应采用磨削，该轴加工该轴加工划分为三个加工阶段，即粗车（粗车外圆、钻中心孔），半精车（半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等），粗精磨各处外圆。各加工阶段大致以热处理为界轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。在粗加工轴外圆是时，为了提高州的刚度，以外圆和中心孔同作定位基面。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。由于该轴需进行调质处理，应放在粗加工后，半精加工前进行。4.4 装配、调整技术要求1.装配前所有零、部件须经检验合格，外购、外协件应有有效的产品合格证,主车架焊接清理后应时效、校正，不允许有较大残余变形。2.所有零、部件装配前必须严格清洗，铸件用加热清洗剂溶液清洗后用压缩空气吹干，内腔表面不允许有粘砂，精加工钢件用煤油或柴油清洗，轴承进行脱脂清洗后滚柱（珠）间注钙基润滑脂。3.各零、部件不得错装和漏装。4.主要紧固件的强度等级应按图纸规定使用，各紧固件、联接件、销、锁件必须连接、销、锁牢固。5.各转动、摆动、上下运动部件应运动灵活、无卡滞，也不允许有抖动现象。6.离合机构应能分离彻底，结合平顺, 操作方便、轻松。7.各调整部位应能调节灵活、可靠、操作方便、调节范围达到图纸设计要求。8.装配后，零件外露加工表面和摩擦表面应涂防锈油防护。9.各润滑点应按图纸设计要求加注适量油、脂。10.上料操作员座椅位置应恰当，乘坐舒适，操作方便。第五章 经济效益分析随着农业生产方式和农民生活方式的变化，与国际上日本、意大利等发达国家的自动化程度较高的产品比较，重点解决机械化作业与国内近期烟草种植分散经营、农艺不规范的适应性和人工投苗劳动强度大问题；解决机械化作业与国内近几年集约化育苗、商品化供应钵苗品质参差不齐的广泛适应性难题；针对钳夹式植苗器伤苗率高和吊篮式植苗器植苗扶正率低的现象，有效提高植苗扶正率，减小过程中的伤苗。在科研成果的基础上，逐步形成蔬菜、烟草农机专业生产基地和科研中心，在为国内蔬菜、烟草农业种植机械化奠定一定的技术基础上，形成一定的科研开发能力并奠定蔬菜、烟叶栽植生产、研发基础。1.生产单位经济效益分析该产品所需生产设备均为通用机床，一般机械加工企业均可投产。从市场情况看，广大农民朋友迫切需要性能好、可靠性高的钵苗移栽机。该机型针对豫西周边特点，结构紧凑、机动性好、对山区丘陵地带的道路和农田作业环境适应性强。该机机构重量450kg，生产成本8000元，目前市场上同类产品的售价均在28000元以上（含农机补贴），若按年产500台计算，则每年可创产值6000万元，实现利税总额2000万元，企业可获得良好的经济效益。2.用户效益分析若农户购买使用本产品代替人工进行