乘骑式水稻插秧机分插机构设计含proe三维及8张CAD图
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共42页)
编号：118105143
类型：共享资源
大小：10.99MB
格式：ZIP
上传时间：2021-03-19
上传人：QQ14****9609
认证信息
个人认证
郭**（实名认证）
陕西
IP属地：陕西
350
积分
- 关 键 词：
-
乘骑式
水稻插秧机
机构
设计
proe
三维
CAD
- 资源描述：
-
乘骑式水稻插秧机分插机构设计含proe三维及8张CAD图,乘骑式,水稻插秧机,机构,设计,proe,三维,CAD
- 内容简介：
-
摘 要中国是农业国家，主要粮食是水稻，大概有29万公顷的种植面积。使用水稻插秧机对于种植效率以及农作物品质能显著提升，故而研究水稻插秧机于我国人民相当有必要。对于水稻插秧机来说，分插装置是主要部分，直接关系整个机器工作效果以及效率。分插装置的组成是分插器以及驱动部分，它们能让机器进行分秧以及插秧。此次即设计机器中分插装置。文中首先介绍插秧机还有它的分插装置的状况，之后对每一种插秧机上分插装置的结构进行阐述，紧接着按照分插装置的需求将分插装置设计方案确定下来，也就是：偏心齿轮行星系分插机构；此后将每一个主要零部件的尺寸计算出来，并且校核各项数据；最终在电脑上，用CAD软件将设计分插装置的装配图、零件图均绘制出来，使用软件Pro/E设计三维。完成此次设计，将学校学到的书本知识运用到实践中，对于专业知识的理解更加透彻，相信对我以后的工作有促进作用。关键词：插秧机；分插机构；偏心齿轮；行星系AbstractChina is an agricultural country. Its main grain is rice. It has a planting area of about 290000 hectares. The use of rice transplanter can significantly improve the planting efficiency and crop quality, so it is quite necessary to study the rice transplanter in our country. For rice transplanter, the transplanting device is the main part, which is directly related to the working effect and efficiency of the whole machine. The components of the transplanting device are the transplanter and the driving part, which allow the machine to carry out transplanting and transplanting. This is the design of the plug-in device in the machine.This paper first introduces the situation of transplanter and its transplanting device, then describes the structure of each transplanter, and then determines the design scheme of the transplanter according to the requirements of the transplanter, that is: eccentric gear planetary system transplanting mechanism; after that, calculate the size of each main part, and check the data; finally, in the On the computer, CAD software is used to draw the assembly drawing and part drawing of the designed plug-in device, and the software Pro / E is used to design three-dimensional.The completion of the design, the school learned book knowledge into practice, for the professional knowledge of understanding more thorough, I believe that my future work will promote.Key words: transplanter; transplanting mechanism; eccentric gear; planetary system目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1课题背景及意义11.2插秧机结构简介21.3分插机构国内外研究及发展现状31.4主要研究内容41.4.1存在的问题及研究的方向41.4.2主要研究内容5第2章 总体方案设计62.1分插机构的功能要求62.2分插机构的类型62.2.1曲柄摇杆式分插机构62.2.2行星轮系分插机构72.3插秧机主要参数的选择92.4分插机构的方案选择102.4.1方案论述102.4.2方案选定12第3章 主要零部件的设计143.1齿轮设计与校核143.1.1 配齿计算143.1.2 几何尺寸计算163.1.3 装配条件验算173.1.4 齿轮强度校核183.2轴的设计计算233.2.1行星轴设计233.2.2转轴的设计253.3秧爪的设计28第4章 基于Pro/E的三维设计294.1 Pro/E三维设计软件概述294.2各零部件的三维设计304.2.1偏心太阳轮304.2.2偏心行星轮1304.2.3偏心行星轮2314.2.4主轴314.2.5行星轮轴314.2.6输出轴314.2.7壳体324.3三维装配32总 结35参考文献36致 谢3738第1章 绪论1.1课题背景及意义中国是种植农业的大国，主要的农作物是水稻，达到29万公顷的种植面积。上世纪中国刚刚解放，就开始研究水稻插秧机器，一开始研发洗根苗水稻插秧机，因为技术还不够完善，整体机器工作效率差，所以并未真正投入到市场中，不过在当时的技术界，还是有很多人关注。上世纪六十年代，中国自己研发东风-2S型自走式水稻机动插秧机，并投入到生产中，中国从彼时开始成为全球第一篇拥有机动插秧机的国家。此后一段时间，国家在这方面的资金投入加大，水稻种植机得到空前的发展。一直到1976年，中国生产的水稻插秧机保守估计达到十万台，机械化种植水稻的面积超过35万公顷，是整体水稻种植面积的1.1，可以说插秧机的出现改变了发展的速度。上世纪八十年代，中国调整农村相关政策，开始实行联产承包，将田地分包到每一户，种植面积从原来的整体变为很多的小分块；农村经济刚刚开始发展，农机方面资金投入降低，农民根本没有资金去购买插秧机，很大程度上拖后水稻种植机械化程度，机械化插秧的发展处于最低谷，从整体种植面积来看，机械种植所占份额还不到0.5。到了九十年代，农村经济发展很快，很多农民开始慢慢从事二、三产业，农村劳动力不够，生产，种植对于机械化有更大的需求。从国家层面上看，对于农业机械化重视度也提高，水稻的销售价格提升不少，对于农民来说，他们更加愿意去种植水稻，可获得可观的经济效益。农村中开始实施集约化经营，中国水稻种植机械化水准在这个阶段得到大幅度提升，同时开始大范围对机械种植水稻进行推广。在95年，通过机械种植水稻的面积超过70万公顷，机械化水准在2.3%，实现前所未有的高度，只是与西方国家相比，差距依旧很大，可以看到有很大的市场空间。 经历了五十年的发展时期，如今水稻机械化仅仅达到3.96%。但是在日本，它的自然环境，农业生产等都跟中国差不多，日本在前期中国研究的插秧机基础上，在短短20年时间中，种植水稻实现自动化，所以对现在日本的水稻插秧机进行研究，相信非常有利于中国此方面的技术提升。（1）农村中很多劳动力开始进入城市，中国城市化进程加快很多，对于工作，应该是减少使用工人，多用机械替代人工，这才是当下发展的方向。现在大部分的种植工作依旧需要人工来进行操作，换句话来说，就是有很大的工作强度，但是加工效率很差，有时候因为季节和气候的原因，单纯依靠人工的种植就无法继续，如此一来对于农民来说就没有收入，所以面对大自然，想要改变不现实，只有通过机械来取代人工才是当下最好的道路。（2）种植实现机械化，栽种实现机械化，效果相当不错，研发新式种植播种机器，尤其是有些农作物只能人工种植的，就更加有需求。对于农业来说，机械化程度如何，直接制约整个行业的发展。为提升种植效率，促进农业发展，将它整体增强，只有在科技的帮助下才能实现，通过机械化装置帮助进行播种，分秧，插秧等工作，将整个产业链加长，提升农作物的附加价值，最终使农民收入增加。（3）市面上销售的插秧机已然实现集约化，比较浪费时间，会对农作物有较大的破坏，农民对于使用机械种植积极性不高，所以说，输送部分的组成结构对于机器有很大的影响。（4）对土壤进行改良，降低农作物被破坏的数量，改变机器的传送装置以及文件系统结构，这主要涵盖设备的性能，分析设备的数据，对强度进行优化。故而，在改良技术的基础上，对输送部分的结构进行研究，考虑到对于工作绩效的影响，再次基础上进行优化，对于农民来说，劳动强度减轻。（5）中国的土地价值越来越高，对于现在的中国市场来说，行走插秧机有很大的需求，国家目前对于农业实现机械化的要求更高，在如此时代背景下，对于水稻插秧机的市场前景空前看好。（6）更替农田中种植的植物。时间有限，人们对于农作物的消费越来越高，农作物一般生长需要80到90天，基本在北方进行种植，北方的温度相对降低，无霜的日子不是很长。现在更替种植农作物主要还在于动物，没有太高效率，对农作物进行更替需要时间较多，如此一来产出就降低，对于开发以及稳定生产无法确保。所以，不断持续的扩大种植面积，将产量提升才是当下最关键的，只有通过机械化种植才能有效实现。1.2插秧机结构简介插秧机集成的科技较多，相比较步行式机械，舒适性更好，效率更高，与驾驶车辆形式差不多。高速插秧机的机型比较多，有4、5、6、8、10行等，越多的行数机器效率就更高，只是不灵活，购买花销大。6行机械使用较多，发动机动力介于7-12马力，有较高性价比。用洋马VP6高速插秧机举例，详细阐述它的技术数据和如何进行操作。(1)驾驶座 (5)中央标杆 (9)油箱 (2)发动机 (6)预备载秧台 (10)取苗量调节手柄 (3)后视镜 (7)划线杆 (11)插植深度调节手柄 (4)前照灯 (8)燃料开关 (12)横向切换手柄(13)载秧台 (18)压苗棒 (22)预备载秧 (14)苗床压杆 (19)秧门导轨台 (23)侧标杆 (15)阻苗器 (20)折叠式侧保险杆兼支架 (24)前轮 (16)浮船 (21)转向灯 (25)后轮 (17)秧爪1.3分插机构国内外研究及发展现状中国对农作物种植大部分还是人工进行，几千年来依然如此，宋代苏轼曾经对此进行过描述，写下“苗子马”，在对农作物进行种植时，使用苗马。在播种时，不再使用梳子，而是使用萝，成苗之后定植成泥，此状况一直维持到1950年，1953年中国水稻插秧机厂开始研究插秧机械，1956年，技术上有了关键性突破，开始使用水稻插秧机直接对农作物进行种植。1960年，生产中使用21台水稻插秧机，1967年，中国自主研发的自走式插秧机正式投入到生产中，一天能够对1520英亩进行播种。1898年，日本取得插秧机的壮丽，在1915年，意大利科研人员对水稻秧苗机进行研究，并且将图纸画出，当时投入市场的机器达到50台，只是因为此机器太过复杂，购买价格太高，操作还需其他的专业人士进行，所以销量提升不上去。1966年开始，水稻育秧机得到大范围的发展，将栽种机械化的进行提升。对于水稻插秧机来说，关键工作部分为分插装置，对于整个机器来说，它直接关系插秧效果的好坏和效率的高低。中国是世界上最开始研究水稻插秧机的一个国家，上世纪七十年代在全中国推广使用带转臂滑道机构的滚动直插式洗根苗插秧机，上世纪八十年代，中国科研人员在日本研究的技术基础上，研发出2ZT系列机型，到目前为止依旧是中国插秧机器的主要型号，但是早在上世纪六十年代，日本种植水稻就已实现机械化，它们的办法有：第一、水稻插秧装置使用曲柄摇杆机构，栽种臂使用连杆，为确保工作有很高的可靠性，将秧苗回带状况降低，所以安装推秧装置在栽植臂上，对于机器来说，工作效果大大改善；第二、将组合高超的农艺以及农业机器，开创全新育苗方式，即旱育稀植，也就是插入土中的苗秧上带土，插秧质量得到改良，尤其是每穴秧苗的数量精准度更高，确保插秧质量后，主要想办法如何提升插秧效率，关键就在于分秧装置，在上世纪80年代，研发出一款效率非常高的分插装置，偏心齿轮行星系分插机构，生产出效率相当高，性能不错的高速插秧机，相比较连杆式插秧机，工作效率提升32%，紧跟着研发出带椭圆齿轮行星系分插机构的高速插秧机，上世纪九十年代基本全面普及，在中国对这两种分插装置进行专利申请，在日本普及的不光有插秧机，不局限于农机配合农艺，另外一直在创新插秧机的技术，特别是创新插秧机中的分插装置是关键所在。插秧机的整个发展流程中，分插装置一直进行改良、创新，它所起到的作用相当高。论文中从创新插秧机的分插装置开始，通过机构学的专业知识，对分插装置的创新思维进行归纳，并且还对自己设计的高效分插装置方案进行阐述，通过CAE、CDEFG、HIDJBK 软件对机械仿真，想尽办法为设计者找到如何进行创新的方式，尽可能将设计投入生产。1.4主要研究内容1.4.1存在的问题及研究的方向针对水稻插秧机来说，分插装置的要求在于两点：第一、对于秧爪轨迹和姿势的需求符合；第二、插秧质量确保之后，尽可能将插秧效率提升。对于第一点的需求，曲柄摇杆分插装置以及行星轮分插装置均能符合。曲柄摇杆装置自身具备的特征，尽可能优化各种机构，平衡这些机构，将振动降低，真正状况是，单位时间中最多插秧250rmin左右。但是分插装置为行星轮系，单位时间最多能插秧而400600rrain，还想将插秧次数提升，振动自然减少，插秧效果不佳。插秧质量确保之后，如何将插秧次数提升这才是当下急需研究的。若是将曲柄摇杆分插装置插秧次数加大，很明显这不可行，不管运动学、动力学，任何一个角度来看，对于曲柄摇杆分插装置的研究已经相当全面。行星轮系分插装置目前的研究仅限于运动学，所以以下几方面依旧值得探讨： （1）从运动学角度进行分析。若想将行星轮系分插装置插秧次数提升，一定要清楚它振动作用力改变的规律，也就是要对它动力学特征进行研究。第一，分析此装置的运动学，划出一个数字区间，它需符合运动学特征的需求，之后这组数据就被当做是约束条件，分析从动力学特征进行，此为目标函数，接着优化结构。如此产生的机构数据不光能够符合运动学要求，还具备相当不错的动力特征。分析动力学时，还要注意很多其他动力学要求，涵盖摆动力、摆动力矩以及输入转矩、运动副反力，产生的运动学特征才是综合性最优的。单纯性对某一项指标进行优化，正常其他指标都得不到很好提升。在分析时，要注意：变质量的特性，在进行插秧过程中，需要抓取秧苗，运送秧苗，插秧以及空回程，在此流程中质量一直在改变；空隙的影响也需考虑，生产齿轮的精度直接影响抓取秧苗机械爪运动的轨迹以及态势，最终对于抓取秧苗数量有影响，严重秧苗会出现碰撞；对于机械爪对秧苗抓取时力有多大进行考虑。当下分析分插装置力学装置时，取秧力这块根本没有考虑，真正状况明显不一样。想确保理论数据与实际更加相符，一定要对取秧力进行思考。（2）安装的角度进行改变，现在见的最多的格局为3对6，安装分插装置角度箱体，在秧苗插种时，取秧、推秧同时进行，会出现不小的振动。装配中，分插装置的格局应当交叉进行，相差90。插一次秧，同一时间工作的分插装置有三个，振动减轻很多，惯性力得以平衡，工作速度大幅度提升。要想实现，需协调整个机器，比方说调整分插的速度，只是难度相对较大。很明显，秧苗在田地中插植之后会成“之”的形状。日本研究出一款分插装置能够将秧苗插出“之”的形状，试验告诉我们，此插苗方式能够将产量提升10%。（3）研究更新型号，效率更高的分插装置。1.4.2主要研究内容从众多的秧苗中取出一定量的秧苗进行插植，这部分工作就是水稻插秧机的分插装置来进行，对于插秧机来说，此部分为关键部分，它性能的高低直接关系插秧质量好坏，工作是否可靠以及单位时间中插秧的次数。自有水稻插秧机以来，研究重点一直在分插装置，主要在两点：第一、怎么对插秧质量进行确保，也就是在插秧时，插秧机械爪运动的轨迹还有姿态，不能伤害到秧苗，不会勾带秧苗，秧苗不会漂浮在水上，苗立直，返青快；第二、单位时间插秧次数如何增加。现在市面上水稻插秧机分插装置有两种：曲柄摇杆式(普通插秧机)和行星轮系式(高速插秧机)的机构。第2章 总体方案设计2.1分插机构的功能要求对于插秧机来说，工作部件主要是分插装置，组成部分是分插器和驱动机构，以此机器进行分秧以及插秧。秧苗直接跟分插器接触，对苗进行分秧以及取秧，将秧苗插入农田中要直立，够深，插稳，不能将秧苗弄伤，分插器在运动时按照规定的轨迹和姿态进行；驱动部分确保分插器的转动可靠进行，按照所需路线以及姿态开展。所以，驱动装置工作效果如何关系到插秧的效果以及效率，对于功能需求有以下几点： （1）确保分插器的运动根据规定路线进行，正常轨迹是余摆线状；（2）顺着轨迹分插器动作，在取秧以及插秧时，它所出现的姿态不一样，确保取秧顺利进行，插入田地中秧苗直立。图1中为曲柄摇杆式分插装置。图2-1 分插机构的工作轨迹及要求按照前面介绍，不管是哪种装置功能需求符合，都能够被当做是分插装置的驱动部分，真正在使用中，若想拥有能够确保功能需求，并且满足结构需求，实现起来不能复杂，工作有很高可靠性，另外效率要高的装置并非那么简单。2.2分插机构的类型2.2.1曲柄摇杆式分插机构水稻插秧机中的分插装置是曲柄摇杆形式，此种装置早在1987年之前就已相当成熟，因为插秧质量比较好，使用面比较广，早在上世纪九十年代，市面上就大面积使用。图2-2中即为它的机构。1-曲柄 2-摇杆 3-栽植臂体(连杆) 4-推秧拨叉 5-推秧杆 6-推秧弹簧 7-凸轮图2-2 曲柄摇杆式分插机构简图图中能知主动件为曲柄1，对于取秧爪3的运动路线符合，并且满足它的姿态需求，确保插秧的质量良好。为避免出现回带秧苗、漂秧和漏插的状况，将插秧质量变得更好，需配备推秧装置在机械上。推秧装置的动作是凸轮7在曲柄作用在转动，凸轮7带动推秧拨叉4动作，将推秧弹簧6压缩。凸轮的半径变大，弹簧形状该变量加大，之后分开曲柄之上的凸轮以及推秧拨叉，拨叉上凸轮作用力忽然不存在，鉴于推秧弹簧的工作，推秧杆5在拨叉的作用下，很快被推到底部，整个推秧流程结束。2.2.2行星轮系分插机构将单位时间插秧次数增加，早在1982年，日本就开始研究新型的分插机构，取代之前的曲柄摇杆分插装置，也就是现在所说行星轮系分插装置。它的技术创新点在于传统曲柄摇杆式分插装置被旋转式分插装置取代，好处在于，旋转式分插装置有比较小的惯性力，转动一周可进行两次插秧，插秧次数提高一倍，但是这种状况下，插秧机械爪线速度没有改变，故而伤秧率不会发生改变，也就是说效率增高之后，插秧质量依旧和原先一样优秀，在大面积田地中进行种植时，它能够体现效率高、质量好的工作特征，接下来阐述类别：（1）偏心齿轮行星系分插机构日本最开始研发出偏心齿轮行星系分插装置，在中国对专利进行申请。图2-3中即为此，它的偏心齿轮有五个，半径全部一样，太阳轮固定不动，在它两边有两对齿轮，在行星轮2上将栽植臂1固定在上面，太阳轮和行星架5用一个轴。工作中，行星架转动，围绕着太阳轮有两个惰轮3进行转动，两个行星轮在它的带动下摆动，此摆动具备周期性，栽臂上每一点动作往复进行：行星架以及随行星轮带动行星轮进行圆周动作，它相对于行星轮轴进行摆动，如此特殊的运动路线出现，对于抓秧机械转运动路线和姿势需求均可符合。对比偏心齿轮行星系分插装置和椭圆椭圆齿轮行星系分插机构，生产不复杂，只是改变齿隙之后会有振动，要加装防震，结构相对复杂一些。1-栽植臂 2-行星轮 3-惰轮 4-太阳轮 5-行星架图2-3 偏心齿轮行星系分插机构示意（2）椭圆齿轮行星系分插机构它的前身为偏心齿轮行星系分插装置，同样是日本人研发。结构原理跟偏心齿轮行星系分插装置差不多，在这不过多描述。对比椭圆齿轮行星系分插机构和偏心齿轮行星系分插机构，好处在传动时相对稳定，只是生产更加复杂，对于精度有更高要求，生产使用粉末冶金实现，生产质量大幅提升，加工工艺更加简单，只是一次需投入资金较多。（3）偏心链轮、椭圆差速和正齿行星轮分插机构这几种分插装置均是中国人自主研发出来，并且拥有自主产权的技术。分析这几款分插装置的运动学，编制机构参数优化软件是基于计算机模型和VB平台上进行，很快并且便利的根据设计者的需求将最有数据找出。可以说这是一项技术突破，以最快的方式找出所需数据，要是按照原先的办法，人工进行计算、绘图的话，需要耗费的时间成本很大，难度也相当大，可能效果还没这么好。接下来详细阐述：1-行星轮 2-太阳轮 3-链条 4-张紧轮 5-栽植臂 6-行星架图2-4 偏心链轮分插机构示意图图2-4中为偏心链轮分插机构，有三个偏心链轮，直径相同，这里面有两个链轮传动比会出现改变，可符合分插装置的传动需求。在一个工作周期中有两个偏心链轮，不管是距离近、距离远，链条松紧都会产生改变，消除需通过偏心张紧链轮4实现。理论上分析此装置，有最优异的方式：对太阳轮2还有行星轮数据进行优化时，目标函数选用的是取秧角、插秧角、秧针轨迹和秧针轨迹高度，对张紧轮数据进行优化，改变张紧状况下的链条的长度最小改变当做目标行数；鉴于此，对软件优化通过VB平台来实现，对数据进行优化，让此装置不光能够对大苗进行插植，还能够对小苗插植，链条总长度改变控制在3mm。图2-5中为椭圆差速分插机构，组成有椭圆齿轮三个，全等的，还有栽植臂5两套，在椭圆齿轮的焦点上是三个椭圆齿轮的回转中心，相位都是一样，在课题3上面支撑，两个行星轮1、4轴固定连接两套栽植臂。进行工作，壳体被成为原动零件，围绕着中心论进行转动，中心轮2被当做其他原动体，进行同向转动，速度是壳体的两倍，这样两个被动行星轮就能够将需要的运动输出，将栽植臂带动，实现需要的运动路线和动作。1-行星轮 2-太阳轮 3-行星架 4-行星轮 5-栽植臂图2-5 椭圆差速分插机构示意图图2-6中为正齿行星轮分插机构，组成内容是全等正圆齿轮4个加上全等椭圆齿轮3个，椭圆齿轮的焦点上存在椭圆齿轮的回转中心，并且最开始相位一样。中心椭圆齿轮4不发生移动，工作中因为中心轴的作用，行星架6的两个椭圆齿轮彼此啮合，导致传动比发生改变，让两个行星圆齿轮进行往复摆动，这两个圆齿轮的布局是对称的。栽植臂1固定连接行星圆齿轮，一边跟着行星架进行圆周动作，还有一边跟着行星圆齿轮进行往复摆动，这样秧爪所需要的运动路线即可实现，所需运动姿势也能实现。1-栽植臂 2-行星轮 3-椭圆 中间轮 4-太阳轮 5-正圆中间轮 6-行星架图2-6 正齿行星轮分插机构示意图2.3插秧机主要参数的选择借鉴洋马VP6高速插秧机，此次论文设计插秧机的技术数据罗列以下： 名 称洋马高速乘坐式插秧机型 号VP6类 别乘坐， 6行整机尺寸：长宽高（mm）307521451530重 量（kg）560发动机型号GA401DERA型式空冷四冲程倾斜式OHV汽油发动机总排气量（ml）391功率/转速（KWps/rpm）7.710.5/3600（最大10.014.0）使用燃料/燃料箱容量（L）汽车用无铅汽油（93#、97#）/20.0起动方式电启动行走部驱动方式四轮驱动转向方式速度感应型动力方向盘车轮前轮实心轮胎650（mm） 后轮橡胶凸耳轮900（mm）变速挡数前进2、后退1（HMT无极变速）插秧部插秧方式回转式秧苗传送方式/秧苗箱容量行数/行距（cm）6/30株距（cm）/每3.3m2穴数22、18、16、14、12/50、60、70、80、90插秧深度（cm,可调节）0.84.4/7级1穴株数调节方法横送（mm/次）纵送(mm)18,20,24(可调3挡)/817秧苗装载数（预备数）（箱）18（6）插秧速度（滑脱率10%）（m/秒）01.43作业效率（亩/小时）492.4分插机构的方案选择2.4.1方案论述（1）转臂滑道机构图2-7中为它的结构，通过运动合成的办法，秧爪3进行的动作都是牵动的，也就是秧爪跟着分插轮7进行转动，彼此之间进行运动，在主滚轮7和副滚轮6的作用下，再加上受到环形滑道5的控制，与分插4进行相对动作，实现摆动，继而复合得出，实现此次设计要求的动作，以及动作所行走的路线，加工需求完全符合。1-秧箱 2-秧帘 3-秧爪排 4-分插轮 5-环形滑道（凸轮） 6-副滚轮 7-主滚轮图2-7 转臂滑道机构（2）曲柄摇杆机构图2-8中为它的结构，通过四杆装置中的连杆完成所需动作，并且动作所行轨迹符合设计需求，动作过程相对复杂，但是所使用的机构相对简单，还加装推秧装置在其上，此种分插机构结构不复杂，工作可靠性较高。1-摇杆 2-推秧弹簧 3-栽植臂盖 4-拨叉 5-分离针 6-推秧器 7-凸轮 8-曲柄9-栽植臂图2-8 曲柄摇杆机构（3）非圆齿轮行星系机构2-9图中即为他的结构，组成有五个非圆齿轮，都是全等的，还有栽植臂两套。依托壳体，五个非圆齿轮的回转中心轴全部支撑于其上，行星轮轴有两个跟两套栽植臂固定连接。进行工作，太阳轮10为固定，原动件是壳体，转动围绕太阳轮的回转中心进行，确保两套栽植臂根据所需路线进行工作，实现规定动作。能发觉，设计思路是壳体7转动之后，秧爪6跟其之后动作，行星轮8和壳体7之间进行相对自转，所有动作组合在一起；还有一点，鉴于非圆齿轮具备非匀速比传动的特征，对于预先设定动作需求均可满足。因为他的构造是对称性，是旋转的形式，有不错的动力，对于高速工作能够匹配，并且驱动轴转动一周之后，插秧能够实现两次，效率得以提升。1-推秧凸轮 2-拨叉 3-推秧弹簧 4-栽植臂 5-推秧杆 6-分插器秧针 7-行星架 8-行星轮 9-惰轮 10-太阳轮图2-9 偏心（椭圆）齿轮行星系机构（4）椭圆齿轮差动轮系机构2-10中为此结构的展示，他的组成是三个椭圆齿轮，这些齿轮为全等，还有两套栽植臂。椭圆齿轮的焦点即为这三个椭圆齿轮的回转中心，他们的相位完全一样，依托壳体进行支撑，两个行星轮轴分别和两套栽植臂固定连接。进行工作，原动件就是壳体，中心轮作为回转中心，围绕着它进行转动，但是中心轮还被当做是另外的原动件，进行同向转动，转动速度是壳体的两倍，确保两个被动行星进行的运动符合输出要求，栽植臂被带动着依照需求的轨迹进行动作，这就是它技术创新所在，基于非圆齿轮行星系机构的技术进行创新，将两自由度差动轮系以及椭圆齿轮非匀速比传动的特征借鉴到其中，机构组成部件大大减少，但是实现的效果是相同的。图2-10 椭圆齿轮差动轮系机构示意图（5）旋转式偏心链轮机构图2-11种即为此机构，组成是五个偏心链轮和两套栽植臂，这些偏心链轮为全等的，链轮组6、5、4就好比是链轮组1、5、8，以O点为圆心，旋转180，这里面轮5的组成是两组链轮轮齿，张紧链轮分别是轮4和轮8。工组中，固定住中心链轮5，原动件是壳体2，以中心链轮的回转中心O为原点进行转动，确保两个被动行星轮实现需要的动作，将栽植臂带着按照规定路线进行动作。1-行星链轮 2-行星架 3-链条 4-张紧链轮 5-太阳链轮 6-秧针图2-11 旋转式偏心链轮机构示意图2.4.2方案选定将前面所述进行比较，分插装置选用偏心齿轮行星系，图2-12中就是它的简图，偏心齿轮有五个，半精完全一样，太阳轮4不能移动，两边等称安放两对齿轮，在行星齿轮2上固定安装栽植臂1，行星5和太阳轮的轴是同一个。工作中，转动行星架，以太阳轮为中心，两个惰轮3转动，两个行星轮被它带着在周期中进行摆动，栽植臂上每一个点进行复合动作：行星轮轴随行星架的圆周运动和随行星轮作相对于行星轮轴的摆动，组成的运动轨迹相对特殊，对于秧爪运动路线的需求，运动姿势的需求均可满足。1-栽植臂 2-行星轮 3-惰轮 4-太阳轮 5-行星架图2-12 偏心齿轮行星系分插机构示意第3章 主要零部件的设计3.1齿轮设计与校核原理上来看，偏心行星齿轮传动和2Z-X(A)型行星传动一样，所以接下来的计算流程就根据2Z-X(A)型行星传动要求实行。3.1.1 配齿计算（1）每一个齿轮的齿数确定按照2Z-X(A)型行星传动的传动比，按照它配齿的计算（见参考文献1）公式（3-27）公式（3-33）能够将内齿轮b以及行星轮c的齿数算出，分别是和。鉴于行星齿轮传动部分体型不大，所以中心轮及行星轮齿数分别是=17，=3.已然知晓：内齿轮齿数按照中心齿轮来算 (3.1-1)圆整该数据，并且注意安装时的要求： (3.1-2)应该稍微调整中心齿轮和内齿轮的齿数，也就是，此种状况下，真实的数据与给定的数据一样，那么可算出实际传动比： (3.1-3)i=因为外啮合的传动时角度变位的，通过下式能够算出行星轮c的齿数 (3.1-4)已知晓是偶数，所以齿数修正量就为。这种状况，在角变位之后，此行星传动径向上规格不会加大，还能够将a-c啮合齿轮副的传动性能进行改善。=将安装条件考虑到其中： （3.1-5）（2）初步将中心距、模数计算出1. 确定齿轮原料，热处理工艺还有加工工艺使用40Cr加工太阳轮、行星轮，对它们进行调质，硬度要达到280HBS。试验齿轮齿面接触疲劳极限=1000Mpa。试验齿轮齿根弯曲疲劳极限太阳轮=800Mpa。行星轮=8000.7Mpa=560Mpa (对称载荷)。齿形为渐开线直齿。终须生产成磨齿，精度达到六级。用45号钢加工内齿圈，对它调质，硬度能达到240HBS。对于试验齿轮来说：接触疲劳极限=1000Mpa 弯曲疲劳极限=380MPa最终对齿形的生产时插齿，要达到七级精度。2. 减速器的名义输出转速通过式子= （3.1-6）可算出=3. 载荷不均衡系数均载装置使用太阳轮浮动，此处选定。 （3.1-7）4. 齿轮模数和中心距a第一步将太阳轮分度圆直径算出： （3.1-8）等式里面： 齿数比为=1.05；=768；=1.1；=16.42在这式中高速级行星齿轮传动效率，取=0.985齿宽系数暂取=0.5=1300Mpa将数据放入公式中 模数 m=在这里选定 m=2.0即可算出 如此可确定 齿宽 根据要求选定 3.1.2 几何尺寸计算对于单级的2Z-X(A)型的行星齿轮传动为单级，对几何尺寸进行计算根据公式操作，每一个齿轮副算出的数据在下表中罗列：表3-1各齿轮副的几何尺寸的计算结果项目 计算公式a-c齿轮副b-c齿轮副分度圆直径基圆直径齿顶圆直径外啮合内啮合齿根圆直径外啮合内啮合注：齿顶高系数：（1）太阳轮、行星轮（2）内齿轮；顶隙系数：内齿轮3.1.3 装配条件验算行星齿轮为2Z-X(A)型，设计为单级，在装配时需符合如下几点（1）邻接条件通过下式对它进行验算 （3.1-9）已知的数据：齿顶圆的直径=52，以及，将数据放入前面公式中，即可算出对于邻接条件完全符合满足邻接条件（2）同心条件针对角变位：（3.1-10）已知晓的数据 ， 放入前面公式 =39.38同心条件完全符合（3）安装条件对安装条件的验证依据下式进行 （3.1-11）数据 放入到此等式中 对于安装条件完全符合3.1.4 齿轮强度校核（1）校核a-c传动强度此节中只计算彼此啮合小齿轮(太阳轮)的强度，计算大齿轮强度的方式一样，这里不做详细介绍。1对载荷进行计算名义转矩 =16.42Nm名义圆周力 =N=1368333N （3.1-12）2应力循环次数=60 （3.1-13）=次=次=181.82 （3.1-14）= = =818.18 （3.1-15） 等式里面 于行星架之间的太阳轮转动的速度 () 工作期间传动耗费的总时长 (h) t=10a=70400h （3.1-16）3. 对强度进行计算所使用各系数确定1)使用系数K在此数值为K=1. 252)动负荷系数K已然知晓z=1750再加上=143.03 200MPa从资料中可找出Z=1.03)速度系数Z已得知=3.64、=591 MPa从资料中可找出Z=0.9754)粗糙度系数Z已得知200 MPa、齿面R=1.66=9.6从资料中可找出Z=1.0265)工作硬化系数大齿轮小齿轮齿面均为硬齿面，再加上R=9.66,查看图5-17可得知=1.06)尺寸系数 翻找资料中确认Z=1.010许用接触应力= =15911.01.00.9751.0261.01.0=1592MPa11接触强度安全系数SS=1.98512对许用弯曲应力进行计算时每一个系数l)试验齿轮的应力修正系数= 2.02)寿命系数已得知N=，翻找资料确认=0.833)相对齿根圆角敏感系数已得知=1.796，翻找资料确认= 1.04)齿根表面状况系数= 0.925(齿根R=6.36= 37. 8)5)尺寸系数 公式可计算=0.01m=1.013许用弯曲应力 = =852.00.831.00.9251.0MPa=45MPa14弯曲强度安全系数SS=5.21（2）c-b传动强度校核此节中计算的强度只有相啮合的大齿轮(内齿轮)，计算小齿轮的强度方式与它一样，这里不做详细介绍。3.2轴的设计计算行星齿轮减速器结构特征：在行星轮中安装行星轮轴承，在行星架上的行星轮轴孔里面固定安装行星轴；在键的连接下，将输出轴以及行星架与它的支撑轴承连接起来，他们的位置处于减速器壳体中，在双联齿轮联轴器的作用下，太阳轮连接高速轴，如此太阳轮才能进行浮动。图3-1中为太阳轮如何进行浮动： 图3-1 太阳轮浮动原理3.2.1行星轴设计（1）初步将轴直径最小值算出运动是相对的，任何一个行星轮轴承会承受稳定的载荷，在行星轮与行星架的相对格局为对称，在轴跨距中间部分承受载荷。行星轮以及行星架中间的空档为，即可算出跨距长度。处于转臂中的行星轮轴配合标准是H7/h6，那么它就会成为一个跨距在的双支点梁。轴没有那么长时，轴与轴相距相当近，故而确定作用于轴上载荷是顺着整个跨度施加的（见图3-2）。 图3-2 行星轮轴的载荷简图计算危险截面中弯矩的数据 Nmm=1538Nmm（3.2-1）使用40Cr钢加工行星轮轴,调质MPa，鉴于冲击可能有振动出现，确定安全系数是;可算出许用弯曲应力MPa=176MPa,那么行星轮轴直径可用下式算出 （3.2-2）在这里 它的真是规格要在对轴承确定后进行选择。（2）对行星轮轴的轴承进行选用将两个轴承安装在行星轮中，计算每个轴承承受的径向载荷N=1614N （3.2-3）运动是相对的，轴承外圈转动速度用下式计算=463.64 （3.2-4）鉴于行星轮轴直径在，另外轴承在行星轮体内安装，它的体型必然被约束，所以轴承使用单列深沟球轴承6002型，它的数据为 kN kN （油浴）；取载荷系数 ；当量动载荷： N=137N; （3.2-5）算出轴承工作时长 h=7377h （3.2-6）对行星轮轮缘厚度进行校核，将它与许用值进行比较： = mm （3.2-7）等式里行星轮模数（mm） mm （3.2-8）=35.712=12.5mm符合设计要求。3.2.2转轴的设计输入扭矩：50N.m；输出扭矩：300N.m；输入转速：n=120r/min（扳手手动拧动时转动速度的最快值）。（1）设计输入1初步将轴直径最小值算出计算公式 （3.2-9）将轴直径最小值估算出，用40Cr钢加工轴，对它进行调质处理。按照表3-2，可将数据查找出。表 3-2 轴常用几种材料的及值轴的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn38SiMnMo/152520352545355514912613511212610311297表中可得知=112，即有： （3.2-10）法兰安装在输入轴最小直径上，开设键槽在此界面上，轴径就加大5%10%。可得出 对轴承确定后可确定它的实际尺寸。2对输入轴轴承进行确定(1) 设计轴的构造按照直径估算的数据，轮毂的宽度还有如何进行安装等，设计出草图就可得知州的结构尺寸。安装两个深沟球轴承6204在轴的中间，它的大小是。算出轴承可用工作时长，它的数据是N N （油浴）；取载荷系数 ；当量动载荷 N=3873N;算出轴承工作时长h=1258h700h所以此轴承的工作时长符合设计要求。（2）输出轴设计1对轴最小直径进行初步计算三个行星轮的格局是均匀的，中心轮承受的轮齿啮合中作用力彼此是均衡的，将膜片盘式联轴器安装在输出轴轴端时，输出轴工作中只需对转矩进行承担。42CrMo合金钢生产输出轴，它的许用剪切应力MPa，换言之，将输出轴伸出端直径算出（1）设计输入轴，对此进行校核法兰无法安装于最小直径的输入轴，设有键槽在此截面处，轴径加大5%10%。即可得出 轴承选定后即可确定它的实际尺寸。2选择输出轴轴承因为径向工作载荷对于输出轴轴承没有影响，故而通过它的结构需求来确定轴承的大小。输出轴端，轴颈mm。因为构造的特征，输出轴也被当做是行星架轴承。为安装太阳轮便利一些，从行星架轮毂中的孔中太阳轮顺利通过，那么此孔的直径要比太阳轮齿顶圆直径还要打，太阳轮齿顶圆直径为=17mm。根据结构需求，轴承选用单列深沟球轴承6210，它是特轻系列的轴承，具体规格为。算出轴承的工作时长，相关数据为kN kN （油浴）；载荷系数 ；当量动载荷 N=5088N;算出轴承工作时长h=10938h7000h所以此轴承的工作时长符合设计需求。3确认输出轴上键并算出强度连接通过平键，并通过它对转矩进行传送，失效的表现在于工作面压溃。故而，一般校核强度时只需考虑工作面承受的挤压应力，用下式可计算一般平键连接的强度 （3-2）等式里 ；型键；型键；型键；许用挤压应力=100120。根据之前所算能得知输入转矩Nm， 键选型，型号是，将以下数据，键连接处的轴颈 =16mm放入公式（3-2）=9.9对于强度的要求键完全符合。3.3秧爪的设计按照秧苗有多大确定秧爪宽7mm，秧爪的伸缩动力来源为液压缸，秧爪不需承受太大载荷，所以在文中没必要校核它的强度，设计中只需通过三维软件对它进行装配，在软件中将它的结构组装起来就行，具体的在第4章三维设计部分。第4章 基于Pro/E的三维设计4.1 Pro/E三维设计软件概述Pro/Engineer操作软件是一款集CAD/CAM/CAE于一体的软件，它的研发公司是美国参数，它最有名的地方就是参数化，也是使用参数化最早的软件，对于现在的三维软件来说，它是相当重要。Pro/E首先将参数化设计提出，对于特征关联性问题使用单一数据库进行解决。Pro/E软件使用模块化，分别绘制图纸，加工零件，设计装配、钣金等，确保使用者能够根据实际需求进行操作。 （1）参数化设计对产品来说，当做是几何模型，不管有多复杂，均能对其分解，划分成很多结构特征，对任何一种结构特种来说，它能够被有限的参数完全约束，这即为参数化，零件是模块的状况下，对于实体特征无法隐藏。（2）基于特征建模Pro/E系统是鉴于特征的实体模型之上，设计者在对模型进行生成之时使用具有智能特性的基本特征功能实现，比方说腔、壳等等，随便涂画，很轻松将模型改变。因为软件具备这项功能，设计者的工作拥有前所未有的轻松以及灵活。（3）单一数据库（全相关）Pro/Engineer所拥有的数据库是单一的，原先使用CADCAE系统数据拥有多个库。比方说，只要工程图纸发生变化，NC的路径也会跟着自动产生改变；组装工程图只要有一点改变，一样也会体现在三维模型上，会出现改变。将数据结构结合工程设计，这种组合相当特别，设计产品时可以实现最优化，加工的产品拥有更好的质量，产品进入市场销售时，能够获得更大的利润。Pro/Engineer并不是模块，而是软件包，对于系统来说，它是基本组成部分，它的功能有参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色，实体或线框造型，完整工程图的产生及不同视图展示（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer系统是功能定义的，也就是按照不一样的设计来体现不同的造型，使用此办法将形体建立起来，对于操作者来说，更加直观，更加自然，设计时，不需要太过复杂的几何方式。形体的尺寸大小通过系统的参数化功能给予，别的系统是无法实现的，需给予形体一些指定的固定数据，对于工程设计人员来说，不管是什么形体都能建立出来，并且尺寸与功能之间的关系也能够协调好，只要其中一个数据发生变化，别的关联特征都会跟着产生改变。因为有这种功能，修正起来更加便利，设计会更加完善。不光能够在屏幕上看到造型，还能够将图纸通过打印机打印出来。Pro/Engineer能够与其他软件共享图纸，比方说有限元分析等，交换标准数据即可进行，使用Pro/Engineer软件中别的板块，将C语言编程运用到其中，如此软件功能更加强大。软件只有一个用户的状况下，绝大部分的设计均可进行，组装、工程制图等都可实施，还能够支持符合工业标准的绘图仪（HP，HPGL）以及通过黑白打印机将图纸打印出。下面介绍此软件的功能：（1）特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）；（2）参数化（参数即是尺寸，图纸中特征，承受的载荷还有边界要求等）；（3）设计时根据零件特征数据的关联，载荷/边界条件和特征尺寸的关联进行；（4）能够设计对体型较大，相对复杂的组合零件。（5）软件中所有的应用板块都息息相连，别的辅助板块相信能够将此软件的功能扩大，拥有更多功能。4.2各零部件的三维设计4.2.1偏心太阳轮对偏心太阳轮三维模型进行创建，此过程中会用到的命令有：旋转、拉伸-切剪、阵列、打孔等图4-1 偏心太阳轮4.2.2偏心行星轮1对偏心行星轮1的三维模型进行创建，在创建过程中使用到的命令有：旋转、拉伸-切剪、阵列、打孔等图4-2偏心行星轮14.2.3偏心行星轮2对偏心行星轮2进行三维模型创建，创建过程中会用到的命令：旋转、拉伸-剪切阵列、打孔等图4-3偏心行星轮24.2.4主轴对主轴进行三维模型的创建，在创建过程中会用到的命令有：拉伸、拉伸-切剪等图4-4主轴4.2.5行星轮轴创建行星轮轴3的三维模型，创建过程中会用到的命令有：拉伸、拉伸-切剪、打孔、阵列等图4-5行
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号