毕业设计（论文）-水稻插秧机械结构设计

第1章绪论1.1选题的背景及意义中国作为粮食大国，农业发展是我国经济发展和实现社会稳定的基础。传统的秧苗栽种都是人工插秧，费时费力，水稻插秧机作为粮食生产的主要设备之一，插秧机的性能会直接关系秧苗栽种的效果，会影响水稻的生长状况，插秧是水稻生长的第一步，性能优良的插秧机能够快速、精确地完成插秧的作业，不需要多余的操作就可以同时完成从秧盘中取出秧苗栽入田地中的动作；由于使用机器插秧，每株稻苗之间的行距等几乎相同，实现了行距配置标准化，每株秧苗栽种深度相同且适宜，栽种的秧苗返青较快且成活率较高，作物的通风性与透光性好，不易得病虫害，有利于稻穗的成长，同时在生长的过程中有助于施肥，喷洒农药和进行其他的田间管理。机械插秧比人工插秧要更加的省时省力，使用插秧机进行插秧作业时，同等时间下的，插秧机可以完成人工插秧工作量的5倍到8倍，作业速度大约为每小时1到3。在现在我国农民需要耕种的田地越来越多的前提下，如果所有的秧苗使用手工栽种会浪费掉许多时间，可能会错过栽种的最佳时期，导致水稻的成活率不够高，秋天的产量也不好。使用插秧机是仅仅需要一个人进行操作，在节省人力的同时，也可以省去大量的劳动时间。而手工插秧需要人们不断的在田中弯腰进行劳动，效率低下，时间久了也容易引发各种疾病。水稻插秧机的发展对我国农业发展有着重要的意义。插秧是水稻生长过程中重要的一环，水稻插秧机构的发展直接影响到使用插秧机栽种水稻的质量，水稻插秧机的功能越全面，作业效果越好，使用起来越方便，会影响到农民使用插秧机的数量，也会影响到栽种水稻的生长状况。水稻是最基础的粮食作物，它的产量影响到我国稻民的基本收入。水稻是稳定农业基础的基本手段，种植面积会稳定增加并且较为稳定。水稻的生产机械化在我国的农业中有着极其重要的位置，它体现了机械化与农业化的有效结合，为农业中经一部的发展机械奠定了一定的基础。随着机械化的加深，农民对插秧机的需求也越来越大，插秧机机械结构的发展也越来越重要，对加速农业与机械结合有着重要的作用。图1.1水稻插秧机图片1.2机械化水稻种植技术采用机械化种植水稻时，需要注意培育秧苗时应满足不同的条件。在市面上的插秧机因为型号不同，它们使用的秧盘与秧苗也不同。因为机械插秧的的行距，留苗，插入秧苗时都会是相同的深度。所以在培养要使用机械插秧的秧苗时，尽量使秧苗生长的较为整齐，这样可以减少在使用机械插秧的时候出现的缺苗现象。我们在使用插秧机进行插秧作业时，都是先走一条直线，然后调头往复进行。机器的插秧行距均在30cm左右，每行中秧苗的距离为12到15cm。机器插秧的深度基本一致，需要控制好插秧的深度，防止秧苗太深或者太浅。机械化水稻种植技术是用来大规模生产的技术，运用机械进行自动化插秧，比传统手工插秧更加方便且快捷，能够极大的提高工作效率。在我国销售比较好的插秧机有很多，其中最好的是久保田SPW-68C，这个插秧机是六行手扶式，在国际上也是非常有名的农业机械产品。在国内的相同类型产品中占有率为最高。它配备了新型的OHV汽油发动机，在动力充足的同时保证了高效率的作业，同时降低了机器整体的震动和产生的噪音，即使在不好的地势中也能很好的工作。表1.1久保田NSPU-68CM型性能参数插秧方式旋转式强制插秧插秧行数（排）6+插秧行距（cm）30插秧株距（cm）10、12、14、16、18、21插秧株数（株/3.3m²）110、90、80、70、60、50插秧深度（cm）2至5.3横送量（mm/次数）11/26、14/20、16/18纵送量（mm）8至18插秧效率（亩/小时）（理论计算值）3至9.151.3国内外研究现状在水稻插秧机的这项技术发展上，日本相较于其他的国家有着更先进的技术，在生产科研和应用领域上较为先进。在20世纪60年代末期，就已经可以将机械的技术运用到水稻插秧的技术上，并且有着迅速地发展。90年代，日本在机械化种植的方面已经有了非常高的发展。虽然他们的插秧机有许多不同的型号，但是结构大致都相同，主要分为分为步行式与乘坐式，有着多样化，标准化和系统化的发展格局。插秧机根据不同的环境及需求有着不同的规格以及型号，用以满足各种客户的不同需要。20世纪80年代初，日本的农机学者使用回转和双插直臂结构，大幅的提高了插秧机的作业速度，同时通过对称安装，使机器中的机构震动大幅度减少。在插秧机中广泛的运用液压技术，提高了机器的可操作性及柔性，这样可以增加机器的安全性，当工作中遇到超负荷运作的情况，机器会停止工作以避免发生不必要的损害。四驱液压和液压悬挂也可以增加稳定性，保证平稳运行，使栽种的秧苗更加工整，减少人们的工作量，提高秧苗质量。为了避免长时间在水田中工作引起腐蚀的问题，机器使用了很多的新型材料与轻金属，轻金属的轻度通常都很高。在制作零件时，使用了先进制造工艺，这样会更加精密，结构更简洁，减少腐蚀，更容易在田地中作业。图1.2日本久保田插秧机图片韩国的水稻插秧技术主要是从日本引进，因此插秧机的结构等与日本的机器类似，在能完成作业的前提下降低秧机的制造与使用成本。但是，由于主要技术来源于日本，因此插秧机的发展受到了很大的制约。因此，韩国正在努力的开发自己的技术，以此来摆脱这种状况，研发自己的产品。虽然我国水稻插秧技术开始发展的比较早，但是由于最开始时的农业发展水平未能赶上当时的产品投入，因此影响了整体的发展进程。随后我国通过研究、改进国外的机构，研发出了性能指标较好的插秧机，随后农机研究人员以提高秧机工作效率，降低劳动强度，减少成本为目标，制作出了新型的水稻插秧机，水稻机械化发展迅速。我国的水稻插秧机主要分为手动式，步进式，乘坐式。手动式需要人工提供动力，需要耗费更多的劳动力，但是较为零花。乘坐式的技术水平最高，耗费的劳动力最少，但是由于笨重，灵活性较差，对田地的要求也较高。步进式则位于两者之间，最适合小块的田地。国内的高速插秧机研制企业较少，且技术与国外相比还有一些差距。但由于国内的田地情况较为复杂，以后的插秧机应该以复合型为主，向多功能方向发展，我们在水稻机械化的领域还有很大的发展空间。不过，我们的插秧机也在飞速的发展中，并且发展方向以智能化的方向为目标，插秧机的前景非常可观，且我们的插秧机有着更好的性价比。虽然国内的插秧机竞争非常激烈，但是我国的插秧机品牌也在不断的提升质量。随着技术含量的提升，我们的插秧机也会越来越好。图1.3我国的星月神插秧机1.4课题的主要内容和研究方法（1）研究水稻插秧机的工作方式，确定整体机构的设计方案。（2）设计能够实现做往复直线运动的机构作为移箱机构，保证插秧机构能拿到每一株秧苗。（3）设计合理的插秧机构，在不伤害秧苗的同时能够完成插秧作业。（4）运用SOLIDWORKS，对设计出的零部件与机构进行建模，并装配到一起，进行优化设计。本文主要是根据所学的机械制造与机构学原理，重点开展对水稻插秧机械结构的研究，进行机构设计，通过计算等得出各个零部件的尺寸，并对设计出的零部件进行三维建模，做出能完成插秧作业的机构。第2章水稻插秧机械结构设计2.1传统水稻插秧机工作原理不同的水稻插秧机的结构虽然都不同，但是它们的工作原理都很相似。在使用插秧机器，首先先将一整盘的秧苗整齐的放到秧箱中，秧箱在机器的带动下作横向的往复运动。取秧器在控制机构的带动下分隔取走相同数量的秧苗，将秧苗插入泥土后，再按照一定的轨迹回到秧箱中，取走下一块秧苗。随着机器前进，秧箱中的苗就会整齐的栽在田地中。图2.1水稻插秧机的组成2.2传统插秧机不同机构的功能2.2.1秧箱秧箱主要是作为苗的载体，在机器工作时负责承载秧苗，通过移箱机构按照一定规律横向移动，保证取秧器每次的插秧动作都能够抓取到秧苗。主要由箱体、箱架、秧门、秧刷等构成。2.2.2插秧机构插秧机构是水稻插秧机中最重要的部分，插秧机中的插秧机构都是由驱动机构，取秧器和控制取秧器运行的轨迹控制机构等一同组成。在机器进行工作时，控制机构控制取秧器，把放在秧盘中的秧苗拿出栽到田地里。根据插秧机构的分秧动作的不同，分为纵分取秧器和横分取秧器两种。2.2.3送秧机构一般的送秧机构也分为横向和纵向。此机构的作用是把秧苗送到秧们的位置，这样就能保证秧爪每次都能拿到秧苗。①纵向送秧机构是指从上向下送秧，主要分为两种。重力送秧：重力送秧顾名思义，就是使用秧苗的重量，让秧苗顺着秧箱向下滑动，始终保证秧苗能够贴近秧门。这种方法在人力插秧机中较为常用。这种送秧机构的送秧的均匀度不是很好，因为秧箱中的秧苗数量多少会直接影响它的送秧能力。另一种是强制送秧。强制送秧主要是通过固定的机构按照规律移动一定的秧苗，因为机构控制所以送秧的效果较好。强制送秧有分为两种，对准送秧和整体送秧。整体送秧主要适用带土苗，当秧箱在移动到秧机两端的尽头时，送秧机构会把秧苗全部向秧门处推动一下，对准送秧则不然，它主要适合拔取苗，取秧器每运行一次就立刻进行一次送秧，送秧的宽度就是取秧器之间的宽度。纵向送秧的方向，是插秧机的行驶方向。②横向机构是在左右方向进行送秧，因为都是进行秧箱的移动，所以又叫做移箱机构。移箱机构有两种方式：间歇性适合用来插带土苗的，当秧爪把秧苗从秧箱中拿出时，移箱机构停止运动，方便秧爪对秧苗进行梳理。连续式在移动时，始终保持着速度不变的横向运动，在运动到两端的最远位置后换向，在秧爪进行分秧的时候，和秧箱有相对的移动，适合栽插带土苗。横向机构的方向与插秧机行驶方向垂直。2.2.4机架机架主要是用来固定插秧机的各个部件，各种机构准确安装在一起的基础，需要刚性能够达到一定的要求的同时不能有太重的重量。根据机架和船板两种不同的连接方式可分为：整体是，铰接式。整体式需要使用到插深调节器，调整好合适的位置后，将机架和船板直接锁定在一起。铰接式不需要插深调节器，仅仅靠着插锁连接，插秧的深度靠作业中的泥脚深浅不同而不同。2.2.5行走装置和承载浮体人力插秧机会有一个船板，使整个机构的承载浮体，由它作为整个机器的支撑，插秧机上不会安装行走装置。在进行作业时，由人推动在田地上滑行。自走式和人力插秧机不同，会安装一个行走装置。行走装置由驱动轮作为整个机器行走的动力来源，导向轮负责控制方向，陆地运输轮作为在陆地上行走的支撑。整式船板是一整块船板，浮板可能会有几块，分别安装在不同的位置，作为整体机构的支撑。我国的乘坐式插秧机基本采用前方只有一个作为驱动的轮子，后面为整体船板的方式。在陆地上行走的时候，后面有两个小轮。这样的优点是结构相对比较简单，操作比较方便等，日本则是前面安装了两个导向轮，由后面两个驱动轮进行驱动。2.2.6动力驱动部分及其他动力驱动部分基本都以发动机作为主要的动力来源。变速传动装置可以传递动力，操纵机构中包括许多，如离合，转向等。还有一些调节用的装置，可以检测信号的装置，保证机器连接的牵引架，装秧苗的秧蓝等部分。2.3水稻插秧机的总体方案的确定经过分析现有文献中的插秧机构，确定本文插秧机的总体设计方案。利用电机为移箱机构提供动力，通过移箱机构将动力传递给秧箱，使秧箱做往复直线运动，插秧机构则采取曲柄连杆机构，由另一个电机作为动力，带动秧针在秧箱上切下固定面积的秧苗，移至固定的深度将其栽入土中后升起，完成栽插过程。之后重复进行相同的动作，保证插秧工作能够平稳的进行。秧箱和插秧机构的运行速度应相互配合，保证秧针始终能分离秧块而不伤害秧苗。移箱机构的确定：以电机作为动力来源，由电机带动蜗杆将动力传递到蜗轮，通过转轴带动齿轮，通过齿轮传动带动轮盘，轮盘上有一个凸起插入可以横向运动的凹槽中，将轮盘的旋转运动转变为秧盘的横向往复运动。插秧机构的确定：是由电机作为动力来源，使用三个摆臂组成曲柄连杆，由带轮传递动力，带动曲柄连杆运动，其中一个摆臂做圆周运动，带动另一个摆臂完成插秧的动作。2.4总体设计方案插秧机总体装配图如图所示：蜗杆5连接电机，将动力传递给蜗轮6，由轴4带动齿轮8转动，轮盘9周围有齿与齿轮8啮合，轮盘9齿根出有一个圆柱样的突起，插入秧箱11中的凹槽中，这样在轮盘9转动的时候带动秧盘11完成移箱的动作。插秧机构是由电机20连接同步带轮16，通过带传动控制摆臂13与摆臂14连杆运动，实现插秧的动作。根据实际的插秧的速度需求控制电机的转动速度，保证秧苗之间的间距合理，以免秧针伤到秧苗。图2.2插秧机的总体装配主视图图2.3插秧机的总体装配俯视图2.5本章小结本章主要叙述了传统水稻插秧机的工作原理以及各个部分的作用与功能，确定水稻插秧机的整体结构组成，并根据移箱机构和插秧机构的运动特点，写出总体设计方案。第3章插秧机构的零件设计3.1插秧机构插秧机构是水稻插秧机中最主要的部分，它的性能直接关系到插秧机在田地中的工作效率以及质量。主要设计方向为控制秧针能够按照需要的工作要求进行运动。其中最主要的在于保证秧针在插秧时能够垂直插入土中，拔出时往后面出土，插孔的大小适中。此插秧机构主要是由三个摆臂，秧针，转轴，同步带轮，皮带，电机等构成。三个摆臂组成的曲柄连杆机构可以使秧苗几乎垂直的插入土中，而且重量轻，容易制造，成本低。3.1插秧机构主视图3.2插秧机构的左视图3.1.1插秧机构的运动轨迹分析秧苗插入田地中的角度越直，秧苗的成活率就越高，返青的时间也就越短，因此秧针的取秧角应在10度到25度之间，在插秧阶段的时候深插角应在65度到80度之间，角度太小或者太大都会影响到秧苗的直立性。秧针在达到最深处后需要离开秧苗，否则容易在回程时将秧苗带出泥土，产生漂秧现象，同时插秧的穴口也不能过大，穴口过大会使漂秧率大大增加，控制穴口在20到30mm即可。3.1.2确定插秧机构的基本参数如图，以摆臂的轴心为坐标原点，设摆臂长为Ry。计算基本参数是设计插秧机构中最主要的问题。需要计算的参数有：（1）插秧频率；（2）秧机行走速度：;（3）摆臂长度：;（4）摆臂摆角：;（5）初位角；（6）秧爪长度l；（7）机构安装高度。根据目前现有的数据，插秧频率一般在每分钟90到120此左右。当频率超过这个数值时，摆臂会强烈的震动，无法正常进行工作。每进行一次插秧时，秧机行走的距离正好是一个株距，则速度V（3-1）摆角在插秧机上基本为60度左右，初位角为50度到60度，它们与摆臂长满足以下关系RysinφLy为秧苗的理论长度，是秧爪在最高处和铅锤线之间的夹角，为秧爪在最高处的爪尖高度，是取秧高度R（3-3）图3.3插秧机构运动的直角坐标系秧爪长度决定可以抓取的秧苗长度，在理论上，秧爪越长就能插越长的秧苗，同时秧爪轴离泥水也就越远。但是过长的秧爪会导致强度与刚度不能达到要求。因此一般情况下秧爪长度取140到200毫米。安装高度H计算公式为H（3-4）H为插入秧苗的深度。3.2移箱机构当插秧机在田地中运作时，秧针会按照一定的动作把秧苗从秧箱中取走，同时秧苗会按时的进行定量运动，不断地将秧苗运送到秧们的位置。最下面的一整排秧苗都被取走以后，上方的秧苗会因为重力的原因顺着秧箱向下走。这样，就要求有比较合理的秧箱与横向的送秧苗机构，如果横向移动的能力和位置不当，就会造成缺苗或者伤苗。所以，合理，平稳的移箱机构保证着机器的工作质量。3.2.1移箱机构的原理横向移箱的原理示意图如下所示图3.4横向移箱顺序示意图要求每次当秧箱移动到两头时，能够正好取完最下面的一整排的秧苗，当开始取第二排秧苗的时候，移箱机构实现换向，从后往前取完这一排的秧苗，保证不会出现漏苗的现象。移箱机构移动的总行程为:S（3-5）在这个公式中，b是每次秧箱移动的距离，是秧苗的宽度，应得,是秧箱在整体的行程中来回移动的次数。秧箱中间的宽度和它移动的整个行程之间的关系如下式：B（3-6）在这个公式中，是秧针和秧箱之间的间隙，在正常的情况下取2到3mm，对于插秧机来说，秧箱中间的宽度就是插秧时的行距。为了能够让秧苗能够顺利的顺着秧箱向下移动，每盘秧苗的宽度一般要比箱内的宽度稍窄。3.2.2移箱机构参数的确定根据已有的经验来看，插秧机的行距基本都在30cm左右，即=30cm。在此机构中，秧盘每移动一个行距的距离时，最下面一排的秧苗就会被秧针取空，秧盘则需要换向保证秧苗的供给。此时，轮盘转半圈。可得B（3-7）式中为轮盘的齿根圆直径，为轮盘上凸起的圆柱直径。插秧机中，横向移箱的速度一般为=0.06m/s，轮盘的转动速度为v（3-8）图3.5移箱结构结构图设计中，齿轮与轮盘上齿轮进行传动，传动比为2:3，蜗轮与蜗杆之间进行传动，传动比为40，则小齿轮的分度圆为轮盘上齿轮分度圆的2/3，蜗轮的安装高度与齿轮安装高度相同。通过秧盘的高度确定轮盘与轮盘上凸起的圆柱的参数后，即可确定另一个齿轮的大小，和蜗轮蜗杆的安装位置参数。3.3轴的计算轴主要是在机构中主要是支撑各种零件，秧箱通过轴与底盘连接，轴固定住秧箱的前后方向，使秧箱只能在左右方向移动。由于轴需要传递扭矩的同时还要承受弯矩，因此设计为转轴，需要较好的强度和弯度。轴是根据扭转强度和弯曲强度强度确定，且与轴上的零件基本上组合组合成一个整体，在选用轴时要把他们放在一起考虑。为了满足加工和装卸时更加方便，通常设计为阶梯轴。轴的几种材料性能参数值如下：表3.1几种常用的轴材料性能参数表轴的材料Q235-A,20Q275,34451Cr18Ni9Ti40Cr,35SiMnτ15-2520-3525-4515-2535-55A149-126135-112126-103158-125112-97根据以上条件，选择45号钢作为轴的材料，进行正火处理，可以保证轴的正常力学性能。计算公式为d（3-9）通过查表可得c=112,p=20.35,n=851,带入公式得d=32.26。同时，因为轴上会开键槽，并且会有许多其他因素，需要合适的增加轴的直径，以免导致轴的强度不够。因此，轴的直径确定为40mm。在和滚动轴承装配的位置处，轴承的直径应与内孔的直径保持一致。在轴上的支点位置，轴的直径应该保持一致，这样有利于支撑座的加工处理，相邻轴段不同的直径处形成轴肩，一般情况下轴肩的宽度为5到10mm。在考虑到支撑座，螺钉，机构的大小等等，确定轴的长度。3.4轴承的选择轴承在移箱机构与插秧机构中都需要用到，在插秧机构中支撑摆臂，减少摆臂与机架之间的摩擦。在移箱机构中也有相同的效果。轴承在两个摆臂以及转轴处都需要用到，可以大大的减少整个机构的摩擦，减少整个机器的功率消耗。轴承选择的时候需要考虑的因素很多，不止对轴承的性能有许多的要求，其寿命和负荷等也是轴承选择的主要依据。水稻插秧机构中轴承的径向负荷较大，轴向的载荷较小，同时考虑到价格等方面的因素，应选择深沟球轴承。3.5蜗轮蜗杆的选择3.5.1蜗杆类型的确定根据插秧机移箱机构的特点与自身的需求，通过蜗选择原则判断，选择渐开线圆柱齿轮蜗杆进行传动。3.5.2蜗轮蜗杆的材料选择蜗杆是机构的主动轮，传动功率不是很大，选择45号钢，蜗轮为从动轮，材料选择ZCuSn10P1即可达到要求。3.5.3蜗杆的参数确定蜗轮齿面疲劳强度根据下式计算σ(3-10)式中Fn为啮合的齿轮面上的法方向载荷，L0为接触的总长度，K是载荷系数，ZE是σ(3-11)K=KAK表3.2使用系数K工作类型ⅠⅡⅢ载荷性质均匀、无冲击不均匀、小冲击不均匀、大冲击每小时启动次数＜2525到50＞50启动载荷小较大大K11.151.2Kβ在此工作状态下取1，Kv取蜗轮接触疲劳计算公式为m（3-12）通过此式算出蜗杆传动的值后，根据z1选择合适的蜗杆参数。蜗杆的模数取5，头数为63.5.4蜗轮的参数确定一般蜗轮的齿形非常的复杂，无法计算齿根的弯曲应力。因此把它当做斜齿轮来看，蜗轮齿根的弯曲应力为下式σ(3-13)在式中b2为蜗轮的轮齿弧长，mn为法面模数，YSa2为应力修正系数，查表3.3。Yε为重合度系数，取0.667m(3-14)蜗轮齿形系数可由下表查出：表3.3蜗轮齿形系数Z181920212223242526272829Y2.972.922.872.832.782.752.722.692.672.642.622.59Z303540455060708090100200300Y2.572.492.442.392.362.312.272.252.232.212.172.14许用弯曲应力可由下表查出表3.4蜗轮基本许用弯曲应力蜗轮材料铸造方法单侧工作双侧工作铸锡青铜砂模铸造4029ZCuSn10P1金属模铸造5640铸锡锌铅青铜砂模铸造2622ZCuSnSPb5Zn5金属模铸造3226铸铝铁青铜砂模铸造8057ZCuA110Fe3金属模铸造9064灰铸铁HT150砂模铸造4028HT200砂模铸造4834经计算得出m2d1后，查得模数为53.6本章小结通过计算确定插秧机构和移箱机构的运动参数，根据轴的力学性能选择45号轴的材料，轴承选择深沟球轴承，通过计算蜗轮蜗杆的疲劳强度，最终选择模数为5，头数为6的蜗杆，模数为5分度圆为50mm的蜗轮。第4章发动机与电机的选择4.1发动机的选择在选择发动机的时候，我们要考虑到发动机的驱动力和重量，同时外形不能够过大。综合所有需要的条件下，设计选择HONDAGX120K1单缸汽油机，它的主要参数如下表所示，满足所有的需求。表4.1GX120K1单缸汽油机的主要参数主要技术指标数值发动机型式单气缸，空冷四冲程OHV.25倾斜水平轴点火系统无点火系统，晶体管化启动系统往复式最大输出扭矩0.75kg-m，转速：2500rpm最大功率4HP（即2984W）,转速：3600rpm使用功率3.5PS（即2572.5W），转速：3600rpm燃油箱容量2.5L机油容量0.6L外型尺寸（mm）305x341x318（长x宽x高）重量（kg）13（净重）图4.1GX120K1单缸汽油机4.2电机的选择4.2.1电机的主要工作电机主要为移箱机构和插秧机构提供动力，通过控制不同电机的转速来实现插秧机构与移箱机构的相互配合，保证机器能够正常运行，不伤苗不漏苗，保证栽出秧苗的间距不会太长或者太短。4.2.2电机输出功率的计算电机主要根据在工作中的载荷，转速，环境的干扰，安装的尺寸等来进行选择。电动机的输出功率为P（4-1）在这个等式中，Pw是需要为机构提供的输入功率，η是电动机传递给机器的效率。Pw一般是通过在机器运行过程中的阻力和它在运动时的各种参数得出P（4-2）在这个等式中，F是机构工时的阻力，v是线速度。根据实际情况可估算出阻力与线速度，即可算出Pwη（4-3）在这个等式中，η1，η2，4.2.3电机转速的计算在电机的容量确定之后，相同容量的电机有着不同的转速。为了使机构更加的合理，需要根据设计机构的不同要求与传动机构之间的传动比推断电机转速，将其控制在一个合理的可以选择的范围内n（4-4）在这个等式中，nd'是可以选择的转速的范围，ia通过对插秧机的传动比，阻力等估算,求得输出功率与转速范围，由表3.2可得图4.2Y112M-4电动机表4.2Y系列三相异步电动机技术条件（同步转速1500r/min，4级）电动机型号额定功率/kW额定转速/r·min堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y80M2-40.7513902.22.2Y90S-41.114002.22.2Y90L-41.514002.22.2Y100L1-42.214202.22.2Y100L2-4314202.22.2Y112M-4414402.22.2Y132S-45.514402.22.2Y132M-47.514402.22.2Y160M-41114602.22.2Y160L-41514602.22.2Y180M-418.514702.22.2Y180L-42214702.22.2Y200L-43014702.22.2计算得额定功率约为4kw，额定转速约为1440r·min-1，查表得用4.3本章小结根据机器需要的驱动力和重量选择HONDAGX120K1单缸汽油机，通过计算电机的额定功率和转速，选择Y112M-4电机。第5章水稻插秧机的三维建模5.1软件简介软件特点：SOLIDWORKS有许多的好用的功能，，其中包含有各种各样功能的组件。相对于其他的三维软件，SOLIDWORKS的学习较为简单，容易使用，技术也有不同的创新。这让它成为许多设计三维的首选。对于不一样的方案，SOLIDWORKS可以有很多的方法来解决。对使用软件的设计者来说，这可以减少许多的工作量，操作也会简单许多。在装配零部件时，SOLIDWORKS可以参考已经完成的零部件的某个面进行配合，能够快速地实现零件之间的装配关系，也可以实时的发现由于不当的配合引发的错误。在使用它进行装配时，可直接打开出现问题的零部件，如果装配体使用了大量的部件，SOLIDWORKS的功能显得更为突出。5.2水稻插秧机构的主要零件建模和装配5.2.1插秧机构的建模本文中的插秧机构为曲柄连杆插秧机构，主要由秧针，曲柄连杆，带轮和电机组成。根据计算或资料等得到零件结构尺寸，通过在草图上画出轮廓，在通过拉伸、挖槽等操作建立以下模型：图5.1秧针的三维建模图5.2摆臂a的三维建模图5.3摆臂b的三维建模图图5.4同步带轮的三维建模图5.5支撑座的三维建模图5.6轴承的三维建模5.2.2移箱机构的建模移箱机构主要由秧盘，轮盘，压杆，齿轮，蜗轮蜗杆等构成。主要由电机带动蜗轮蜗杆，再通过齿轮传递给轮盘，轮盘将旋转运动转变为秧盘的直线往复运动。建立的模型如图所示图5.7秧箱的三维建模图5.8轮盘的三维建模图5.9齿轮的三维建模5.3水稻插秧机的装配装配是在三维软件中，根据自己的设计要求和需要将已经设计好的零件组装到一起的过程，装配的质量影响着后续的工作。在装配的过程中很容易发现设计中出现的问题，以便及时的进行修改，当需要装配的零件和结构比较多时，一般都需要分层进行装配，先由由零件装配到小型组件，再和其他的零件装配成更大的装配体，便于对出现的问题进行更正与修改。为方便零件之间的配合，装配零件时使用了简化的零件，仅仅简单表示轴和其他固定零件，但是装配效果相同。插秧机的装配示意图如图所示图5.10插秧机三维建模装配图5.4本章小结了解并使用SOLIDWORKS对已经设计出的零部件进行三维建模，完成建模后根据机器的要求进行装配，通过在装配过程中发现的问题，对零部件的尺寸结构等进行更改。工程定额预选插秧结构制作过程成本预算：图5.1成本预算表部件名称重量/kg材料费/元加工费数量合计秧船2485231108行走尾轮0.5423254齿轮轴1751005875转轴24002001600支撑座0.5234电机支撑座0.41039298深沟球轴承21008800齿轮61301301260轮盘111751301205秧杆2.2533263177摆臂10.22354148摆臂20.45354160摆臂31.526744400电机21000同步带轮480前轮1380皮带232秧针0.713304172机架1700汽油机11000以上为整个设备所需花费的材料以及加工费用，共为7535元。结论本文中设计的插秧结构是根据大学四年中所学习到的机械知识设计，在设计的过程中，我不仅对知识有了更深刻的印象，同时也可以更加熟练的使用各种制图软件。在最开始进行设计的时候，脑中甚至没有清晰的方案，但是随着设计的不断进行，整个机构就一点点的清晰起来。在我设计的时候有时会遇到一些问题，老师和学长都会细心的帮我解答。在进行插秧机构的设计同时，我对想出的机构进行简单的建模与装配。因为需要实现秧针能够重复的把秧苗插入土中的动作，我需要先对零件建模，并不断改变它们之间的装配位置，最后达到要求。在三维建模之后需要生成二维图，最开始只是通过三维的模型生成三视图，但在后面的过程中逐渐想起相关的知识，对二维图重新进行了修改，并进行了正确的标注。最终完成了插秧机的设计。水稻插秧的机械化已经是现在我国主要的发展方向，发展的技术已经非常的成熟。在现在市面上已经存在的插秧机，都可以保证在很高工作效率的同时有很少的漏苗和伤秧。由于个人能力的不足，并且没有一定的实践经验，本文设计的插秧机还是有许多的不足之处。由于插秧机在田地中的实际情况可能会受环境因素的影响，而文中对此类影响的考虑较少，并没有做到农艺和机械相互配合，对实际工作的时候所受到复杂的力与运动估计不足，所设计的数据与运动均为理想化，实际的工作表现与已有的机器相比较可能会有一定差距。希望在以后，能够更加准确的考虑到以上问题，让插秧机在不同的环境下能够同样正常的运作，进一步的解决可能会出现的种种问题。参考文献[1]赵伟英.我国水稻插秧机的机型特点及其应用问题[J].农机使用与维修,2019(04):50.[2]路阳.插秧机的研究现状及发展趋势[J].农机化研究,2009,31(07):250-252.[3]孙建生.傅里叶齿轮步行式水稻钵苗移栽机构分析与优化设计[D].浙江理工大学,2014.[4]张永智.轮式水稻钵苗行载机关键部件仿生研究[D].吉林大学,2009.[5]张永智.轮式水稻钵苗行载机关键部件仿生研究[D].吉林大学,2009.[6]ChuTingting,ZhuDequan,XiongWei,ZhuLin,ZhangShun,JenTien-Chien,LiaoJuan.OptimizingTransplantingMechanismwithPlanetaryEllipticGearsBasedonMulti-bodyDynamicAnalysisandApproximateModels[J].ProcediaManufacturing,2019,35.[7]K.R.Asha,Padmashree.,BabuR.M.Ray.DevelopmentofManual(Pull-type)Two-rowPaddyTransplanterfortheBenefitofSmal