旋转式水稻钵苗移栽机构的设计-开题报告

浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告班 级 09 机械类（四）班 姓 名 刘晓冕课题名称 旋转式水稻钵苗移栽机构的设计目 录1 选题的背景与意义1.1 国内外研究现状和发展趋势1.2 多指手研究意义2 研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1 基本内容2.2 拟解决的主要问题3 研究方案、可行性分析及预期研究成果3.1 研究思路方案3.2 可行性分析3.3 预期研究成果4 研究工作计划答 辩意 见（从选题、任务工作量、质量预期、可行性等几个方面）答辩组长签名：年 月 日系主任审核意见签名：年 月 日旋转式水稻钵苗移栽机构的设计(机械类09(4)班 B09300418)1.1 本文研究目的与意义水 稻 是 我 国 第 一 大 粮 食 作 物 ， 全 国 有 近 60%的 人 口 以 水 稻 为 主 食 ，在 粮 食 安 全 中 占 有 极 其 重 要 的 地 位 。 我 国 水 稻 常 年 种 植 面 积 约 3000万 公 顷 ， 占 全 国 谷 物 种 植 面 积 的 30 ， 占 世 界 水 稻 种 植 面 积 的20 ； 稻 谷 总 产 量 近 20000 万 吨 ， 占 全 国 粮 食 总 产 的 40 ， 占 世 界稻 谷 总 产 的 35 ； 在 主 要 粮 食 作 物 生 产 中 ， 水 稻 种 植 机 械 化 水 平 最 低 。移 栽 是 水 稻 种 植 过 程 中 的 重 要 环 节 ， 它 具 有 对 气 候 的 补 偿 作 用 和使 作 物 生 育 提 早 的 综 合 效 益 ， 可 以 充 分 利 用 光 热 资 源 ， 其 经 济 效 益 和 社 会效 益 均 非 常 可 观 。 与 其 他 国 家 和 地 区 相 比 ， 我 国 水 稻 种 植 机 械 化 程 度 较低 ， 绝 大 部 分 是 移 栽 作 业 ； 与 国 内 的 水 稻 生 产 其 他 工 艺 流 程 相 比 ， 机 械 化程 度 也 是 最 低 的 （ 收 获 机 械 化 50%以 上 ， 种 植 机 械 化 约 12%） 。目 前 ， 水 稻 移 栽 机 械 主 要 有 水 稻 抛 秧 机 、 插 秧 机 、 钵 苗 栽 植 机 ， 相 应的 移 栽 技 术 分 别 为 抛 秧 、 插 秧 和 钵 苗 栽 植 。 其 中 ， 水 稻 抛 秧 技 术 栽 植 浅 、植 伤 轻 、 返 苗 快 、 分 蘖 早 、 分 蘖 节 位 低 、 浅 层 根 分 布 广 ， 提 早 成 熟 ， 且 增产 增 收 ， 但 是 抛 秧 容 易 使 秧 苗 倒 伏 、 直 立 性 不 好 ， 影 响 缓 苗 ， 进 而 影 响 产量 ； 与 抛 秧 技 术 相 比 ， 水 稻 插 秧 方 式 可 以 保 证 栽 植 秧 苗 有 较 好 直 立 性 ， 但与 抛 秧 移 栽 采 用 钵 盘 育 秧 不 同 ， 插 秧 技 术 采 用 毯 状 秧 苗 ， 毯 状 苗 几 乎 不 能保 留 秧 苗 的 成 长 土 质 及 营 养 物 质 ， 插 秧 时 秧 苗 断 根 多 ， 缓 苗 期 较 长 ， 要 10天 左 右 ； 而 水 稻 钵 苗 栽 植 技 术 也 采 用 钵 盘 育 秧 ， 综 合 了 以 上 两 种 水 稻 移 栽方 式 的 所 有 优 点 ， 克 服 了 不 利 的 因 素 ， 钵 苗 栽 植 直 立 性 好 ， 无 缓 苗 期 ， 增产 明 显 ， 成 为 当 今 水 稻 机 械 化 移 栽 技 术 的 研 究 重 点 。另 外 ， 目 前 超 级 稻 种 植 都 是 采 用 手 工 移 栽 ， 要 求 每 穴 种 植 1 到2 株 秧 苗 ， 用 现 有 的 毯 状 苗 插 秧 种 植 方 式 根 本 无 法 满 足 此 精 准 移 栽 要 求 ；用 水 稻 抛 秧 移 栽 技 术 ， 难 以 保 证 栽 植 秧 苗 的 直 立 性 ， 影 响 产 量 ； 而 用 本 课题 提 出 的 水 稻 钵 苗 栽 植 技 术 ,即 可 以 解 决 超 级 稻 机 械 化 种 植 需 要 每 穴 1到 2 株 苗 ， 又 可 以 保 证 栽 植 秧 苗 的 直 立 性 要 求 ， 有 利 于 超 级 稻 种 植 的 推 广 。水 稻 钵 苗 栽 植 是 一 种 水 稻 高 产 的 移 栽 技 术 。 具 有 壮 苗 浅 栽 、 缓 苗 快 、分 蘖 早 、 分 蘖 节 位 低 、 有 效 分 蘖 多 、 根 系 发 达 、 提 早 成 熟 增 产 增 收 等 优 点 ，一 直 以 来 深 受 农 民 欢 迎 。 水 稻 钵 苗 栽 植 在 保 证 栽 植 钵 苗 的 直 立 度 后 （ 与水 平 面 夹 角 不 低 于 60度 ） ， 钵 苗 栽 植 方 式 较 插 秧 方 式 增 产 10%-15%，因 此 增 产 效 果 明 显 。 日 本 研 究 出 的 水 稻 钵 苗 栽 植 机 （ 又 称 水 稻 钵 苗 摆 栽机 ） 价 格 昂 贵 、 结 构 复 杂 ， 而 且 又 是 采 用 半 硬 塑 胶 穴 盘 ， 成 本 高 ，育 苗 要 求 也 高 ， 使 想 迫 切 改 变 手 工 劳 作 并 提 高 稻 谷 产 量 的 广 大 农 村 农 民 望而 却 步 ， 黑 龙 江 垦 区 五 年 前 曾 引 进 日 本 的 两 种 水 稻 钵 苗 摆 栽 机 进 行 试 验 ，到 现 在 一 直 也 没 有 推 广 ， 不 适 合 中 国 国 情 。 近 几 年 来 ， 我 国 吉 林 省 有 几 家企 业 一 直 在 研 究 水 稻 钵 苗 栽 植 机 ， 并 进 行 了 小 规 模 的 应 用 推 广 ， 基 本 能 够保 证 栽 植 钵 苗 有 较 好 的 直 立 度 。 其 移 栽 机 构 采 用 多 杆 式 移 栽 机 构 ， 移 栽 效率 低 ， 单 行 效 率 只 有 80株 /分 钟 左 右 ， 由 于 多 杆 式 机 构 的 结 构 限 制 ， 移栽 效 率 很 难 再 提 高 了 。 其 移 栽 效 率 远 远 低 于 步 行 式 插 秧 机 的 插 秧 效 率 ， 更不 用 说 与 高 速 插 秧 机 相 比 。 为 了 实 现 我 国 水 稻 钵 苗 栽 植 技 术 的 发 展 与 应 用 ，满 足 广 大 农 民 的 对 水 稻 钵 苗 栽 植 机 械 化 的 需 求 ， 研 究 出 一 种 新 型 高 速 水 稻钵 苗 栽 植 机 ， 具 有 非 常 重 大 的 科 学 意 义 与 经 济 价 值 。 具 有 取 苗 与 栽植 苗 功 能 的 移 栽 机 构 ， 作 为 水 稻 钵 苗 栽 植 机 的 核 心 工 作 部 件 ， 已 经 成 为 制约 高 速 水 稻 钵 苗 栽 植 机 械 发 展 的 “瓶 颈 ”问 题 ， 开 展 该 移 栽 机 构 理 论与 创 新 设 计 研 究 已 迫 在 眉 捷 。本 课 题 通 过 开 展 水 稻 钵 苗 移 栽 机 构 的 工 作 机 理 分 析 ， 依 托 课 题 组 多 年研 究 水 稻 种 植 机 械 的 研 究 平 台 ， 对 水 稻 钵 苗 移 栽 机 构 进 行 创 新 研 究 与 优 化设 计 ， 发 明 一 种 新 型 的 高 速 水 稻 钵 苗 移 栽 机 构 ， 并 建 立 相 应 的 设 计 理 论 与方 法 ， 将 促 进 我 国 水 稻 钵 苗 栽 植 技 术 的 发 展 与 应 用 。 为 今 后 高 速 水 稻 钵 苗栽 植 机 的 研 发 提 供 重 要 理 论 基 础 和 设 计 依 据 ， 将 直 接 指 导 水 稻 钵 苗 有 序 移栽 机 构 的 设 计 ,特 别 是 水 稻 钵 苗 栽 植 方 式 非 常 适 合 于 超 级 稻 的 机 械 化 种 植 ，有 利 于 促 进 超 级 稻 种 植 的 推 广 ， 提 高 我 国 农 业 机 械 的 研 究 水 平 。 因 此 ,开展 本 课 题 研 究 ， 不 仅 具 有 重 要 的 科 学 意 义 ， 也 具 有 重 大 的 实 际 应 。1.2 水稻钵苗移栽机构的发展概况自 水 稻 抛 秧 或 摆 秧 技 术 应 用 以 来 ， 国 内 外 不 少 专 家 学 者 开 始 对 有 关 水稻 钵 苗 移 栽 机 械 进 行 研 究 。 据 有 关 资 料 报 道 ， 从 事 这 方 面 研 究 的 国 家 主 要是 日 本 和 中 国 。1.2.1 国外发展概况日 本 是 水 稻 移 栽 机 械 化 程 度 最 高 的 国 家 ， 日 本 在 完 成 工 业 化 的 进 程 中 ，逐 步 实 现 了 水 稻 种 植 机 械 化 。 根 据 有 关 资 料 报 道 ， 黑 龙 江 省 曾 分 别 引 进日 本 井 关 农 机 公 司 和 实 产 业 株 式 会 社 生 产 的 水 稻 钵 苗 摆 栽 机 ， 如 图1.1（ a） 所 示 ， 该 摆 栽 机 一 次 可 栽 6行 ， 采 用 半 硬 塑 胶 钵 盘 育 秧 苗 ，钵 盘 中 的 每 个 钵 穴 是 上 粗 下 细 的 圆 锥 杯 ， 杯 的 底 部 有 一 小 孔 。 采 用从 半 硬 塑 胶 钵 盘 底 部 将 秧 苗 顶 出 的 取 苗 方 式 ， 其 工 作 过 程 示 意 如 图1.1（ b） 所 示 。 顶 杆 对 准 小 孔 有 两 种 形 式 ： 一 种 是 顶 杆 平 移 ， 另 一 种 是 钵秧 盘 平 移 。 从 结 构 发 明 的 角 度 看 ， 机 构 作 用 于 土 钵 ， 土 钵 是 固 体 ， 个 体 差异 小 ， 工 作 可 靠 ， 但 是 机 构 的 运 动 是 直 线 间 歇 运 动 。 需 要 一 套 完 成 精 确 移动 定 位 的 机 构 ， 加 工 精 度 要 求 高 ， 机 构 磨 损 后 容 易 顶 偏 ， 造 成 塑 料 秧 盘 损坏 ， 有 时 钵 苗 的 秧 根 挂 住 钵 盘 ， 造 成 秧 苗 脱 离 不 成 功 ， 这 对 育 秧 要 求 比 较高 。 顶 出 的 钵 苗 ， 通 过 分 秧 供 秧 机 构 将 秧 苗 水 平 分 送 到 两 侧 的 旋 转 分 插部 件 ， 由 旋 转 分 插 部 件 将 水 平 放 置 的 秧 苗 转 换 成 垂 直 方 式 入 土 ， 完 成 秧 苗1.机架 2.托盘 3.拨杆 4.输秧辊 5.秧苗6.压盘板 7.支座 8.上拔秧辊 9.下拔秧辊图 1.3对辊式拔秧机构的 田 间 摆 栽 作 业 。 具 有 可 成 行 摆 栽 带 钵 秧 苗 ， 株 距 准 确 ， 均 匀 性 好 ， 作 业质 量 高 等 优 点 。 但 摆 栽 机 具 结 构 复 杂 ， 成 本 高 ， 对 整 地 和 育 秧 质 量 要 求 均较 高 ， 同 时 半 硬 塑 胶 穴 盘 成 本 也 高 ， 从 国 内 引 进 试 验 来 看 ， 并 不 适 合 我 国国 情 。再 如 日 本 洋 马 农 机 株 式 会 社 的 竹 山 智 洋 发 明 了 另 一 种 钵 苗 移 栽机 （ 专 利 号 为 ： ZL200480007602.4） ,由 驱 动 装 置 和 两 个 栽 植 爪 组 成 ，如 图 1.2 示 。 该 移 栽 机 构 的 驱 动 装 置 由 两 套 行 星 轮 系 机 构 串 联 而 成 ， 回转 箱 相 当 于 行 星 架 ， 第 一 回 转 箱 内 有 9 个 齿 轮 （ 其 中 2 个 是 扇 形 齿轮 ） 和 一 套 摆 动 凸 轮 机 构 ， 第 二 回 转 箱 与 第 一 回 转 箱 中 的 行 星 轮 固 接 ， 内有 5 个 齿 轮 ， 由 第 二 套 行 星 轮 的 行 星 轴 输 出 运 动 驱 动 栽 植 爪 实 现 取 苗 和 栽植 苗 动 作 ， 该 移 栽 轨 迹 较 为 复 杂 ， 如 图 2 所 示 。 该 钵 苗 移 栽 机 构 的 结构 很 复 杂 ， 可 靠 性 不 高 ， 它 的 设 计 制 造 成 本 相 对 也 比 较 高 ， 所 以 该 钵 苗 移栽 机 构 未 能 得 到 实 际 应 用 。1.2.2 国内发展概况我 国 在 90 年 代 后 期 ,水 稻 钵 体 育 秧 技 术 有 了 较 大 的 发 展 ,中 国 农业 大 学 、 吉 林 大 学 、 江 苏 大 学 、 八 一 农 垦 大 学 等 院 校 都 开 始 进 行 钵 体 育 秧技 术 与 移 栽 技 术 研 究 。 我 国 目 前 的 有 序 钵 苗 移 栽 机 构 有 较 多 种 方 式 ， 现介 绍 几 种 如 下 ：(1) 对 辊 式 拔 秧 机 构由 中 国 农 业 大 学 工 学 院 研 制 的 2ZPYH530型 水 稻 钵 苗 行 栽 机 ， 采用 对 辊 式 拔 秧 机 构 (如 图 1.3)， 实 现 了 水 稻 穴 盘 育 苗 的 自 动 拔 秧 。2ZPYH530型 水 稻 钵 苗 行 栽 机 输 秧 拔 秧 装 置 主 要 由 输 秧 辊 4、 压 秧 板6、 上 拔 秧 辊 8和 下 拔 秧 辊 9等 组 成 。 其 工 作 原 理 是 ： 钵 盘 苗 通 过 人 工 放在 托 板 上 并 喂 入 到 输 秧 辊 4上 ， 拔 秧 辊 按 一 定 传 动 比 带 动 输 秧 辊 4转动 ， 当 上 下 拔 秧 辊 （ 8、 9） 的 夹 秧 板 对 接 时 ， 靠 夹 秧 板 外 缘 弹 性 材 料 变形 产 生 的 夹 紧 力 ， 将 位 于 上 下 拔 秧 辊中 间 的 钵 苗 夹 持 并 带 动 其 一 起 运 动 ，最 后 使 得 钵 苗 与 钵 盘 脱 离 ； 当 上 下拔 秧 辊 转 过 一 定 角 度 后 夹 秧 扳 松 开 ，钵 苗 落 入 导 苗 管 ， 完 成 拔 秧 工 作 。但 试 验 结 果 表 明 ， 秧 苗 营 养 钵 湿 度对 拔 秧 力 影 响 较 大 ， 作 业 效 率 低 ，拔 秧 辊 释 放 钵 苗 后 ， 钵 苗 沿 导 苗 管滑 落 入 水 田 中 。 该 钵 苗 行 栽 机 栽 植苗 方 式 是 采 用 导 苗 管 式 ， 秧 苗 容 易倒 伏 ， 很 难 控 制 栽 植 秧 苗 的 直 立 度 ，将 影 响 缓 苗 。(2)机 械 手 式 抛 秧 机 构黑 龙 江 八 一 农 垦 大 学 设 计 的 机 械手 式 抛 秧 机 构 如 图 1.4所 示 。 其 工图 1.5 空间连杆移栽机构简图1.秧钳 2.压缩弹簧 3.压缩杆 4.秧钳固定套 5.固定凸轮 6.滚筒 7.开闭凸轮8.取秧挡铁 10秧盘图1.4 机械手式抛秧机构作 原 理 为 ： 秧 钳 的 固 定 套 4与滚 筒 6刚 性 联 接 ， 随 筒 回 转 。 滚筒 内 是 固 定 不 动 的 凸 轮 5， 它的 最 大 突 变 点 离 秧 盘 最 近 ， 并 对应 于 取 秧 位 置 。 当 挡 铁 8撞 击开 闭 凸 轮 7使 秧 钳 闭 合 夹 秧 时 ，伸 缩 杆 3在 弹 簧 2的 作 用 下 迅 速缩 到 凸 轮 的 凹 处 ， 将 秧 苗 的 钵 体从 秧 盘 孔 中 拔 出 并 离 开 盘 面 。 秧钳 在 随 滚 筒 6回 转 过 程 中 ， 伸 缩杆 3的 端 斜 面 与 凸 轮 5的 外 轮 廓接 触 并 受 其 作 用 向 外 逐 渐 伸 长 。当 转 过 180时 ， 开 闭 凸 轮 7的撞 杆 受 挡 铁 9的 撞 击 ， 使 其 转 过90将 秧 钳 撑 开 ， 秧 苗 在 秧 钳回 转 惯 性 力 及 重 力 作 用 下 抛 向 地 面 。 秧 钳 抛 出 秧 苗 后 一 直 保 持 张 开 状态 ， 直 至 取 苗 位 置 后 又 开 始 重 复 上 面 所 述 的 动 作 。该 机 械 手 抓 取 秧 苗 的 准 确 度 和 伤 秧 是 该 机 构 要 解 决 的 关 键 问 题 。 该 机构 在 栽 植 苗 时 ， 由 秧 钳 通 过 回 转 惯 性 力 和 重 力 作 用 将 秧 苗 抛 向 地 面 ， 是 一种 抛 秧 移 栽 作 业 方 式 ， 因 此 ， 秧 苗 移 栽 的 直 立 度 也 很 难 保 证 ， 将 影 响 缓 苗 。(3)在 空 间 连 杆 机 构 的 基 础 上 ， 中 国 农 业 大 学 研 究 开 发 了 一 种 水 稻 钵 苗精 准 栽 植 机 械 手 机 构 ， 与 拨 杆 式 夹 钳 配 合 使 用 该 机 构 与 传 统 的 农 业 机 械完 全 不 同 ， 它 属 于 空 间 闭 式 链 机 构 。 图 1.5 所 示 为 栽 植 机 械 手 机 构 的结 构 示 意 图 ， 该 机 构 由 可 控 变 杆 长 RRRSR 机 构 和 拨 杆 式 夹 钳 装 置 两 大部 分 组 成 。 而 可 控 变 杆 长 机 构 是 由 机 架 、 主 动 件 、 连 杆 、 工 作 杆 和 摆 杆 组成 ， 并 选 取 主 动 件 杆 1 为 杆 长 变 化 杆 ， 且 将 杆 1 分 解 为 凸 轮 、 滚 子 从动 件 和 曲 柄 三 部 分 ， 源 动 力 通 过 链 条 链 轮 传 递 动 力 给 与 机 架 运 动 副 连 接 的曲 柄 ， 再 由 曲 柄 传 递 动 力 给 滚 子 从 动 件 ， 使 滚 子 沿 凸 轮 表 面 做 圆 周 运 动 ，来 实 现 杆 长 变 化 滚 子 从 动 件 传 递 动力 给 其 它 杆 件 3、 4， 使 其 作 连 续运 动 ， 同 时 使 得 与 杆 2 连 接 的 工 作杆 7 和 夹 钳 一 起 运 动 ， 从 而 完 成 夹秧 、 取 秧 ， 移 秧 、 栽 秧 等 一 系 列 动作 。 此 机 构 在 设 计 过 程 中 需 要 检 测杆 之 间 的 干 涉 问 题 ， 能 保 证 各 杆 工作 的 连 续 性 ， 该 移 栽 机 构 结 构 太 复杂 ， 工 作 效 率 低 。(4)2007 年 ， 吉 林 省 延 吉 市 光 华机 械 厂 公 开 了 一 种 水 稻 钵 苗 移 栽 机 构(如 图 1.6)。 这 种 移 栽 机 构 包 括 有动 力 传 送 齿 轮 箱 10、 移 栽 四 轩 机构 和 移 栽 稳 定 三 连 杆 机 构 。 其 中 移 栽 四 杆 机 构 是 由 上 曲 柄 7、 栽 植臂 连 杆 6、 栽 植 臂 杆 23、 锁 臂 摇 杆 14 依 次 铰 接 组 成 ， 在 栽 植 臂 杆 上 设图1.6 七杆移栽机构及移栽轨迹有 夹 秧 装 置 ； 移 栽 稳 定 三 连 杆 机构 是 由 下 曲 柄 19、 稳 定 连 杆18 和 上 述 的 锁 臂 摇 杆 14 依 次铰 接 组 成 ， 移 栽 四 杆 机 构 和 移 栽稳 定 三 连 杆 机 构 共 同 完 成 取 秧 、移 秧 、 栽 秧 的 运 动 轨 迹 。 该 发明 机 构 移 栽 运 行 轨 迹 稳 定 ， 取秧 栽 植 过 程 中 取 秧 爪 开 闭 准 时 准确 ， 基 于 钵 盘 育 秧 ， 保 证 了 完 整的 根 系 ， 不 伤 苗 ， 减 少 了 秧 苗 的缓 苏 周 期 ， 增 产 效 果 显 著 。 但 是多 杆 机 构 工 作 配 合 复 杂 ， 要 快 速提 高 移 栽 的 速 度 ， 将 是 一 个 巨 大的 挑 战 。 该 移 栽 机 构 已 有 样 机在 田 间 试 验 ， 但 是 工 作 效 率 低 ， 振 动 大 ， 单 行 移 栽 效 率 只 有 80 次/min 左 右 ， 机 构 的 结 构 本 身 限 制 了 该 机 构 无 法 再 提 高 移 栽 效 率 。(5) 专 利 号 为 200820072816.5的 发 明 中 提 出 了 一 种 能 直 接 栽 插 软塑 体 钵 盘 秧 苗 的 钵 苗 水 稻 插 秧 机 ， 如 图 1.7（ a） 所 示 。 该 水 稻 钵 苗插 秧 机 的 核 心 工 作 部 件 五 杆 水 稻 钵 苗 移 栽 机 构 ， 如 图 1.7（ b）所 示 。 该 机 构 采 用 双 曲 柄 67、 66分 别 作 正 、 反 向 转 动 驱 动 ， 是 一 个 双自 由 度 机 构 ， 栽 植 臂 10往 复 直 插 式 控 制 取 秧 夹 61按 特 定 曲 线 轨 迹 进 行取 秧 与 栽 插 秧 苗 作 业 ， 栽 植 臂 10内 有 夹 紧 与 释 放 苗 装 置 ， 包 括 凸 轮68、 拨 叉 70、 弹 簧 63和 控 制 杆 71， 控 制 杆 71相 对 栽 植 臂 10作 往 复 移动 ， 控 制 取 秧 夹 61张 开 与 闭 合 。 曲 柄 旋 转 一 周 ， 取 秧 夹 61夹 取 钵 苗插 秧 一 次 ， 移 栽 效 率 单 行 为 80次 /min左 右 ， 该 机 构 能 实 现 水 稻 钵 苗 有序 移 栽 ， 但 工 作 效 率 也 较 低 ， 振 动 也 大 。1.静轨迹 2.钵苗 3.钵盘图 1.8 水稻钵苗移栽轨迹要求(a)五杆水稻钵苗移栽机 （b）五杆水稻钵苗移栽机构图 1.72 研究的目的与实现方案通 过 以 上 分 析 可 知 ， 国 内 外 虽 然 对 水 稻 钵 苗 有 序 移 栽 技 术 及 移 栽 机 构已 做 了 较 多 的 分 析 与 研 究 ， 并 有 部 分 样 机 投 入 试 验 或 应 用 。 目 前 的 移 栽 方式 分 为 二 种 ： 抛 秧 方 式 和 栽 植 苗 方 式 。 抛 秧 方 式 很 难 保 证 栽 植 秧 苗 的 直 立度 ， 影 响 缓 苗 ， 进 而 影 响 水 稻 产 量 ,到 目 前 为 止 ,一 直 未 能 推 广 应 用 ；栽 植 苗 方 式 移 栽 钵 苗 能 有 效 地 保 证 栽 植 秧 苗 的 直 立 度 ， 无 缓 苗 期 ， 但 现 有的 钵 苗 移 栽 机 构 ， 工 作 效 率 太 低 （ 只 有 80株 /分 钟 /行 ） ， 机 构 工 作 时振 动 大 。 但 是 上 述 的 钵 苗 移 栽 机 构 所 采 用 的 夹 取 式 取 苗 方 式 可 以 为 本 课 题研 究 提 供 参 考 。2.1 研究目标近 年 来 ， 本 课 题 组 对 水 稻 钵 苗 有 序 移 栽 的 工 作 机 理 与 机 构 创 新 进 行 了详 细 研 究 ， 机 械 移 栽 秧 苗 为 塑 料 钵 盘 苗 ，塑 料 钵 盘 可 重 复 使 用 。 本 取 苗 方 式 采用 两 片 取 苗 爪 夹 住 水 稻 钵 苗 的 茎 杆 根部 ， 夹 紧 茎 杆 ， 将 钵 苗 从 钵 穴 中 拨 出 ，完 成 取 苗 动 作 ， 取 苗 后 夹 持 苗 至 推 秧位 置 ， 取 苗 爪 张 开 ， 释 放 钵 苗 并 推 苗入 土 ， 完 成 栽 植 苗 动 作 。 为 了 实 现 该钵 苗 的 有 序 移 栽 方 式 ， 同 时 考 虑 机 构工 作 效 率 和 平 稳 性 。本 论 文 提 出 了 一 种 旋 转 式 有 序 移 栽 机构 ， 在 旋 转 箱 体 上 对 称 布 置 三 个 移 栽臂 ， 提 高 了 工 作 平 稳 性 ， 旋 转 一 周 移栽 三 次 ， 移 栽 效 率 高 ， 移 栽 效 率 将 不低 于 300 株 /分 钟 /行 ， 其 移 栽 效 率 远远 高 于 现 正 在 应 用 的 有 序 移 栽 机 构 ，本 论 文 研 究 的 旋 转 式 有 序 移 栽 机 构 是 一 种 高 速 水 稻 钵 苗 移 栽 机 构 。2.2 方案实现1.水 稻 钵 苗 移 栽 机 构 的 设 计 要 求通 过 了 解 水 稻 钵 苗 移 栽 的 农 艺 要 求 ， 提 出 如 图 1.8 的 移 栽 轨 迹 ，该 机 构 的 取 秧 方 式 为 弹 簧 片 夹 取 式 取 秧 ， 为 了 避 免 取 秧 时 弹 簧 片 与 秧 苗 的干 涉 ， 移 栽 轨 迹 在 取 秧 部 分 为 “环 扣 状 ”。 即 由 两 个 弹 簧 片 运 行 到 土钵 表 面 时 ， 弹 簧 片 从 钵 苗 的 下 方 D 运 行 到 钵 苗 茎 部 开 始 取 秧 ， 夹 紧 秧苗 的 茎 杆 根 部 ， 在 图 中 的 E 位 置 从 穴 盘 中 取 出 带 土 钵 苗 ， 再 沿 FAB夹 持 钵 苗 至 图 中 的 B 位 置 ， 在 推 秧 杆 的 作 用 下 ， 弹 簧 片 松 开 ， 释 放 并 推出 钵 苗 ， 植 入 水 田 中 ， 然 后 弹 簧 片 经 图 中 C 位 置 ， 为 重 新 下 次 取 秧 做准 备 ， 完 成 一 次 移 栽 周 期 。2.机 构 的 实 现 方 案根 据 移 栽 轨 迹 要 求 ， 设 计 出 一 种 旋 转 式 椭 圆 不 完 全 非 圆 齿 轮 行 星 轮系 水 稻 钵 苗 移 栽 机 构 ， 在 一 个 旋 转 箱 体 上 对 称 布 置 了 两 套 移 栽 臂 ， 旋 转 一周 移 栽 两 次 。 如 图 1.9 所 示 为 旋 转 式 椭 圆 不 完 全 非 圆 齿 轮 行 星 轮 系 水稻 钵 苗 移 栽 机 构 传 动 简 图 （ 图 示 为 机 构 的 初 始 安 装 位 置 ） ， 该 机 构 由 驱 动部 分 和 移 栽 臂 两 部 分 组 成 ， 驱 动 部 分 是 一 个 非 匀 速 间 歇 传 动 行 星 轮 系 机构 ， 由 4 个 椭 圆 齿 轮 、 1 个 不 完 全 非 圆 齿 轮 、 2 个 凹 锁 止 弧 、 1 个 凸锁 止 弧 组 成 ， 行 星 架 作 为 输 入 运 动 构 件 顺 时 针 转 动 ， 行 星 轮 为 输 出 运 动构 件 ， 其 运 动 形 式 是 弹 簧 片 尖 点 形 成 工 作 轨 迹 的 关 键 。3 本文的工作安排 1) 根 据 水 稻 移 栽 的 农 艺 特 点 与 轨 迹 要 求 ， 研 究 出 一 种 新 型 的 水 稻