毕业设计（论文）-插秧部位自平衡的插秧机器人设计

插秧部位自平衡的插秧机器人摘要：目前，国内外较为成熟并普遍使用的插秧机，其工作原理大体相同。发动机分别将动力传递给插秧机构和送秧机构，在两机构的相互配合下，插秧机构的秧针插入带土秧块抓取秧苗，并下移，当移动到设定的深度时，插秧机构中的推秧叉将秧苗从秧针中顶出，完成一个插秧过程。同时，通过浮板和液压系统，控制浮板与秧针的相对位置，从而保持一致的插秧深度。分插机构是水稻插秧机的主要工作部件，它决定了机械插秧的质量和效率。它由分插器和驱动机构组成，实现分秧和插秧的动作。在工作中，移栽装置直接成苗和幼苗和幼苗接触，适当的幼苗，直，插入深度，扦插苗，钩不痛，移栽装置必须按一定的轨迹和姿态运动，驱动机构的插补算法是准确和可靠的根据的轨迹和姿态要求的操作。因此，该驱动机构的工作性能是由种植质量和工作效率直接影响，它应实现以下功能：1，移栽装置按一定轨道运动的轨迹，2，线性摆移栽装置沿轨迹，移栽的位置应不同的态度，确保顺利和直苗。曲柄摇杆式分插机构能很好的实现取秧、插秧的动作，且设计简单，工作可靠，插秧质量好。本课题主要是研究曲柄摇杆式分插机构和其驱动机构。关键词：水稻插秧机；分插机构；曲柄摇杆机构；驱动机构Abstract:Currently，morematureandwidelyusedtransplanterathomeandabroad，itworksmuchthesame.Enginepowertransmissiontotheplantingagenciesandsendseedlingsinstitutions，themutualcooperationofthetwoinstitutions，transplantingtheseedlingsneedleisinsertedintocrawlseedlingswithsoilseedlingblockanddown，whenthemovetosetthedepthofplantinginstitutionspushseedlingsforkintheseedlingfromtheseedlingpinthetopofthecompletionofaprocessofplanting.Thesametime，bythefloatingplateandthehydraulicsystem，thecontroloftherelativepositionofthefloatingplateandseedingneedle，therebymaintaininguniformplantingdepth.Transplantinginstitutionsisthemainworkingpartsofthericetransplanter，whichdeterminesthequalityandefficiencyofmechanicalplanting.Itconsistsoftransplantingandthedrivemechanism，sub-seedingandtransplantingaction.Work，dropdirectlyincontactwiththeseedlingstocarryoutaseedlingandtakeseedlingsappropriatetotaketheseedlings，theseedlingsplugstraight，deepplug，plugsteady，donothookdoesnothurt，dropmustbeatacertaintrajectoryandattitudemotionof，starsinterpolatoristomaketheroleofthedrivingmechanismtooperatereliablyandaccuratelyaccordingtothedesiredtrackandattitude.Therefore，theperformanceofthedrivemechanismdirectlyaffectthequalityandefficiencyofplanting，itshouldachievethefollowingfunctionalrequirements:1，accordingtoacertaintrajectory，thetrajectorygenerallyIplacedlinear-drop；2，dropalongthetrajectory，correspondingtotakeseedlings，plantinglocationshouldhaveadifferentattitudetotaketheseedlingsmoothandseedlingplugstraight.CrankRockerStyleinstitutionscanachieveverygoodtakeseedlings，plantingaction，anddesignedtobesimple，reliable，goodqualityplanting.ThemainsubjectofstudythecrankRockerStyleinstitutionsanditsdrivemechanism.Keywords:RiceTransplantertransplantingmechanismandcrankrockermechanismdrivingmechanism1前言我国是农业大国，水稻是我国的主要粮食作物，种植面积为0.29亿公顷。各级技术人员通过多年的探索，总结出群体质量栽培模式。高性能插秧机是与当今世界插秧机设计、制造技术接轨的高新技术，他与过去的插秧机有关很大的区别，首先他的性能依据于现代水道群体质量栽培管理理论，促进水稻高产稳定。高速插秧机所插的秧苗是通过表准化育秧规范培育而成的，插秧机所用的秧苗规格基本一致，插秧机就是为这样的秧苗而设计的所以查插秧质量比过去高的多，这也符合现代前后工序的衔接的工业化原理，这显然与形态千差万别的手拨有着本质的区别，可以说是先带农业发展的必然结果。水稻插秧机械化是继品种和栽培技术更新之后，进一步提高水稻劳动生产率的又一次技术革命。目前，世界上水稻机械插秧技术已经成熟，日本、韩国等国家以及我国台湾省的水稻生产已经全面实现了机械化。我国是世界上最早研究实验机动插秧机的国家。20世纪50年代初，中国就已经提出秧箱移动、群体分秧、独轮驱动、波浪形船底和利用插入段取秧器失控原理来保持秧苗直立性等设计方案，成功地设计制成我国第一台畜水力水稻插秧机。到1960年，各地推荐生产上使用的人力。畜力插秧机已达21种。1967年，第一台自走式机动插秧机“东风-2S”型通过鉴定定型并投入生产，每天可插秧15～20亩。日本于1898年，发表第一个水稻插秧机专利，意大利于1915年开始研究拨秧苗的水稻插秧机，至50年代已有拖拉机配套的商品出售，但都由于结构复杂、造价高，作业时需用辅助劳力多而未能推广。日本于60年代研制带土小苗的栽植技术和相应的水稻插秧机。2水稻插秧机的研究与发展2.1水稻插秧机机械化的重要性水稻是我国主要粮食作物之一，在我国粮食生产中占有举足轻重的地位。水稻种植在中国有着悠久的历史，大米是一个很好的我国农业精耕细作的传统。但是总是依靠人工移栽，工作条件差，劳动强度大，作业效率低。种植季节和其他的农场工作的繁忙季节，劳动力的短缺。因此，通过机械插秧代替传统的“仰手种植是一项艰巨而紧迫的任务。因此解决水稻插秧机机械化问题，是实现水稻生产机械化的重要部分。据有关部门测算，如果我国插秧机械化水平提高，就能增产3.75亿千克。资料表明用插秧机插秧的增产效果为5%～10.9%。因此，实现水稻插秧机械化，既能减轻劳动强度，又能增加收入，必将使农业生产产生一个大的飞跃，促进整个国民经济的发展与农民收入水平的提高。2.2国内外插秧机的研究与发展水稻机械化插秧技术是继品种和栽培技术更新之后进一步提高水稻劳动生产率的又一次技术革命。目前，水稻机插秧技术上已经成熟，日本，韩国等国家和台湾地区的中国水稻生产实现全面机械化移栽。在中国，消化和高性能插秧机联合开发和生产，引进世界先进技术，实现浅栽，宽窄行种植，播种的穴位，并已在全国大面积应用。同时，水稻栽培技术的人口质量是相辅相成的，并形成一套由融合水稻高产栽培技术体系的有效机制。2.2.1国内研究现状Z-455步行式插秧机在南通柴油机股份有限公司和扬州大学科技学院联合开发的江苏省城市的新一代高性能插秧机。该机具有体积小，结构紧凑，橡胶轮爪式驱动轮，246cm的长度，宽度为148cm，对175千克质量；对土壤粘壤土，沙壤土，适宜种植的软盘，硬盘苗育苗方法如水稻双膜；可以在下雨，下雨，晴天，多云的天气条件，无论是平原丘陵，可以扩展，适应性强。（1）自动行走的一个新的手工插秧机机动插秧机在周口市，河南省，凯盛建筑设备厂研制成功。本机采用滚动，滚动的育苗移栽和垂直，巧妙地模仿插秧动作，具有体积小，重量轻，结构简单、操作灵活等特点，解决了移栽机通用技术问题的能力不强，低的均匀性，对幼苗钩损。浅根移栽机为早稻，晚稻，每小时1人0.167hm18-35cm移栽，苗高，超过10倍的速度比手工插秧，节省时间，自动线，作业整洁，间距均匀。（2）XDNZ630型高速水稻插秧机由中国农业机械化科学研究院现代农业装备技术服务有限公司研制成功。本机采用旋转双栽植臂种植部位，四轮驱动底盘，液压助力转向，液压无级变速机构，播种深度，自动控制技术，填补国内空白。插秧机栽植速度是2~5公里/小时，反向速度是1.6~3.2公里每小时，30cm行距，株距分别为12，16，18，14，21厘米，播种深度为0~4cm，苗高是8-25cm，生产率为0.267~0.533hm/h。（3）目前，国内插秧机可以添加化肥装置。对黑龙江省水田机械研究开发了2ztf系列侧水稻幼苗，深施肥机。本机是在苗期施肥57cm，侧深4.5cm；在水稻插秧机的相应类型的安装，和肥水稻深中的应用。2.2.2国外研究现状（1）日本的水稻种植模式与中国基本上是相同的，基本上是苗，移栽。由于机插水稻直播是困难的，和第二次世界大战的影响，直到1970左右较好地解决农业和机械相结合的问题，使水稻幼苗，栽培，病虫害防治，采收与干燥过程中逐步实现机械化。日本水稻插秧机的主要特点：一是模型系列，行走两轮驱动，2，4，6，三或四轮驱动，4，6，8，10（行间距为300mm，120~200mm间距可调）；二是效率高，速度高达300插入~500/雨，最高运行速度为1.4m／s；三是自动化程度高，广泛应用于液压技术，自动控制和安全装置；四是小的质量，广泛应用于高强度轻金属，塑料板、型材，轻巧，精密零件。日本农业技术研究中心最近开发出一种新的无人驾驶的水稻插秧机，节省人力，而且提高了生产效率。这艘无人驾驶的水稻插秧机插秧通过全球定位系统确定位置，精度可达厘米，远远超过种植要求10cm精度。如果列不整齐，移植机会自动调整位置。新的无人驾驶插秧机秧带垫在执行一个长6米，与过去使用的秧箱相比，与幼苗数量的10倍以上，无需频繁起苗，无人操作更方便。（2）韩国水稻插秧机主要是从日本进口的，在日本，水稻插秧机的结构类型相似的。韩国的生产目前大规模水稻插秧机的有4家公司，从日本早期全面引入科技4强企业。其中，国际有限公司是日本洋马技术，日本东洋公司采用该技术，大同市实业有限公司采用的是久保田技术，LG采用日本技术三菱公司。在引进日本技术的韩国企业，一直致力于关键技术国产化，努力降低成本和价格，同类产品的水平，已接近产品的质量和性能。但由于对日本技术母公司的限制，产品普遍高于一、二代落后于日本，日本一直在控制市场配置。为了改变这种状况，在努力发展自己的产品的同时，韩国企业，近年来一直是技术来源多元化的成功实施。2.3研究目的与意义以发展中国家为主，全球约30亿人以大米为主食，因而粮价上涨的加速有可能造成社会的不安。粮食危机让人类清醒地认识到，如果不提高粮食产量、提高生产效率，人类将无法生存。插秧机是主要的粮食生产设备之一，其性能将直接影响粮食的质量和生产速度。2.4发展趋势从模型，高速水稻插秧机是今后发展的主要方向。近年来，为了满足市场需求，单轮行走和乘坐式插秧机仍将是市场主导型。步行式插秧机由于效率低，劳动强度大，市场份额将逐步下降，为移栽机产品的舒适性要求的提高用户，便携式乘坐式插秧机将逐步采取步行式插秧机的地方。移栽机系列和品种。步行式插秧机L型，2，4，6，乘坐式插秧机形成一系列的4.10大系列产品，产品类型分为不同的层次，以满足市场的不同需求。对低骑插秧机机利用问题四轮，水稻插秧机底盘会发展到多功能通用底盘稻田的方向，以提高设备的利用率，降低生产成本，该多用底盘将是一个重要的发展方向。2.5研究存在的问题移栽机的生产技术要求高，在中国的发展时间不长，从水稻插秧机的产品目前国内产量低，可靠性差的问题。（1）国内插秧机产品品种，质量和可靠性有待进一步提高。有一个单一的模型，对制造过程模型的层次不多，没有形成系列产品，并不能完全满足用户的不同层次。（2）高速水稻插秧机产品介绍虽然技术水平高，可靠性好，而且价格高和缺乏动力的问题。高速插秧机的产品引进价格高，大部分农村地区的经济发展水平不相适应，促进高速水稻插秧机使用的影响。高速插秧机主要用于大型领域的工作，以减少中间停车和播种时间，提高生产效率。随车装载备用更持续的手中，所以强度不足的问题，缺乏动力，在深泥田工作更加突出。（3）单轮国内批量生产用轮驱动插秧机和阻力。板的底盘和曲柄连杆栽植机构，具有结构简单、成本低。但由于对底盘结构的限制，浮动仿形马车不相对的表面，但不能有效地控制整地移栽深度，有很高的要求，这是很难提高速度，容易产生泥浆下沉，转弯半径大、领域转移的困难难以克服的问题，通过移植质量不稳定造成的，影响水稻插秧机的适应性，限制增加水稻插秧机的性能和应用。产品主要应用于中国东北地区。（4）步行式插秧机和高速水稻插秧机是农业产业的产品科技含量高，生产技术水平高，新材料和新技术的广泛使用，是目前主要的外国产品占领市场。步行式插秧机和高速水稻插秧机作为独立的发展刚刚起步，小批量生产，在生产过程中的企业是不够的，专业化程度较低的设备，配套制度的不完善，导致产品质量不稳定，成本高，特别是主要的组件的制造方法，液压元件的可靠性和发动机等，与国外产品相比还有相当大的差距，不能完全满足用户的需求。3总体方案设计3.1汽油机选型汽油机的功率为：2.42kW汽油机的转速为：2600r/min3.2驱动机构的设计本设计采用蜗轮蜗杆传动机构作为高速级与电机用联轴器相联，低速级用滚子链来实现。传动比的分配由电机功率P=2.42kW，电机转速n=2600r/min，而插秧次数为130次/min可知：总传动比i=2600/130=20。传动装置的运动和参数计算（1）各轴的转速计算：n1=n=2600r/minn1=n1/i1=2600/10r/min=260r/minn2=n2/i2=260/2r/min=130r/min(2)各轴的输入功率计算：P1=Pd1=3.360.99kW=3.33kWP2=P1=3.330.80.98kW=2.61kW==2.610.960.98kW=2.46Kw其中，P=P/=2.42/0.72kW=3.36kW……联轴器:=0.99；蜗杆传动：=0.95；滚子链传动：=0.96；滚动轴承：=0.98；则=0.990.80.960.983=0.79。（3）各轴的输入转矩计算：T=9550P/n=95503.33/2600Nm=12.23NmT=9550P/n=95502.61/260Nm=132.6NmT=9550P/n=95502.46/130Nm=180.72Nm蜗杆蜗轮传动设计（1）选择蜗杆传动类型。根据GB/T10089-1998的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI蜗杆）。（2）选择材料。考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高，耐磨性好，故蜗杆螺旋面要求淬火，硬度为45～55HRC。蜗轮用铸锡青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。（3）按齿面接触疲劳强度进行设计。根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由参考文献【1】式（7-13），传动中心距(mm)=1\*GB3①确定作用在蜗轮上的转矩T。按z1=2，估取效率=0.8，则T=9.55=9.5597850(N·mm)=2\*GB3②确定载荷系数K。因工作载荷较稳定，所以选取齿向载荷分布系数K=1；由表3-1中选取使表3-1工作类型=1\*ROMANI=2\*ROMANII载荷性质均匀、无冲击不均匀、小冲击每小时启动次数〈2525～50启动载荷—较大K11.15用系数K=1；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数K=1.05则K=KKK=111.05≈1.05=3\*GB3③确定弹性影响系数Z。因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配，故Z=160=4\*GB3④确定接触系数Z。先假设蜗杆分度圆直径d和传动中心距a的比值d/a=0.35，从图3-1中可查得Z=2.9。=5\*GB3⑤确定许用接触应力。根据蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，蜗杆硬度>45HRC，可表3-2蜗轮材料铸造方法蜗杆螺旋面的硬度45HRC>45HRC铸锡磷青铜ZCuSn10P1砂模铸造150180金属模铸造220268铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造113135金属模铸造128140从表3-2中查得蜗轮的基本许用接触应力=268MPa。应力循环次数：N=60jnL=60112000=1.8710寿命系数K==0.6935则=K=0.6935268=185.86(MPa)=6\*GB3⑥计算中心距。=86.193(mm)由式（7-14）得d≈0.68=0.6886.193=33.58(mm)m===6.94(mm)表3-3模数m/mm分度圆直径d/mm蜗杆头数z直径系数q6.3801，2，412.6893175112117.79844458631，2，47.7854032801，2，4，610.00051201001，2，412.5006400140117.5008960由表3-3中取模数m=8mm，蜗杆分度圆直径d=63mm，直径系数q=7.875，这时/a=0.73，从图3-1中可查得接触系数=2.78<2.9，因为以上计算结果可用。（4）蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸。=1\*GB3①蜗杆。轴向齿距=25.133；直径系数q=7.875；齿顶圆直径=79mm；齿根圆直径=43.8mm；分度圆导程角；蜗杆轴向齿厚=12.5664mm。=2\*GB3②蜗轮。蜗轮齿数=20；变位系数=0；蜗轮分度圆直径d=m=820=160mm；蜗轮喉圆直径d=d+2h=160+28=176mm；蜗轮齿根圆直径d=d-21.28=140.8mm；蜗轮咽喉母圆半径=a-0.5d=100-0.5176=12mm。（5）校核齿根弯曲疲劳强度(MPa)当量齿数===20.63根据x=0，=20.63，从图7-15中可查得齿形系数=2.86。螺旋角系数=1-=0.88125许用弯曲应力从表3-4中查得由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56MPa表3-4蜗轮材料铸造方法单侧工作双侧工作铸锡青铜ZCuSn10P1砂模铸造2622金属模铸造3226铸铝铁青铜ZCuAL10Fe3砂模铸造8057金属模铸造9064灰铸铁HT150砂模铸造4028HT200砂模铸造4834铸锡锌铅青铜ZCuSn5Pb5Zn5砂模铸造2622金属模铸造3226寿命系数=0.559=31.304(MPa)弯曲强度是满足的。滚子链传动设计（1）求传动比i；i===2(2)主、从传动链轮齿数z、z；z=14，z=iz=2（3）初定中心距a/mm；取a=40p（4）计算链节数L/节；==101.2圆整为相近的偶数取为102。（5）单排链额定功率P/Kw由有kW=1.48kW（6）工况系数K查参考文献【1】表5-18取K=1.2（7）小链轮齿数系数K假定链工作点在参考文献【1】图5-21所示的曲线顶点左侧查表3-5取K===0.94表3-5链工作点在图5-21中的位置位于曲线顶点左侧位于曲线顶点右侧KK(（8）链长系数查表2-1取===1.01(9)多排链系数K选用单排链，查表3-6取K=1表3-6排数1234561.01.72.53.34.04.6（10）链节距p/mm根据P（1.48Kw）和n（260r/min）从参考文献【1】中图5-21查出链号为10A，查参考文献【1】中表5-14链节距p=6.35（11）中心距a/mm；a≈a+≈40p+=256.794(mm)（12）验算链速v/(m/s)V===0.385(m/s)(13)工作拉力F/N由式（5-36），有F=（14）作用在轴上的拉力/N≈(1.2～1.3)F≈1.23389.61N=4067.53N(15)链条标记计算结果采用节距为6.35mm、A系列、单排102链节滚子链，标记为：04C-1-1102GB1243.1-1983。4主轴设计计算4.1选择轴的材料该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢，由参考文献【1】中表8-2知，=640MPa。4.2初步计算最小轴径先按式（8-2）初步估算轴的最小直径：由表4-1，当选取轴的材料为45钢时，取C=110，于是得表4-1轴的几种材料的C值轴的材料Q235、20354540Cr、35SiMnC160～135135～118118～107107～98输出轴最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。考虑轴上开有键槽对轴强度的削弱，轴径需增大5%，则=12.55mm。为使所选的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选择联轴器。从设计手册上查得采用YL6刚性联轴器，该联轴器传递的公称力矩=100N﹒m；取与轴配合的半联轴器孔径=28mm，故轴径=25mm；半联轴器的长度L=64mm，与轴配合部分的长度=64mm。4.3轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。轴的各段直径和长度如表4-2所示。表4-2轴段位置轴段直径和长度说明装联轴器轴段=1\*ROMANI-=2\*ROMANII=25已在步骤2中说明L=1\*ROMANI-=2\*ROMANII=62因半联轴器与轴配合部分的长度L=64，故取L=1\*ROMANI-=2\*ROMANII=62装左轴承端盖轴段=2\*ROMANII-=3\*ROMANIIId=2\*ROMANII-=3\*ROMANIII=29轴段=2\*ROMANII-=3\*ROMANIII的长度由轴承端盖宽度及其固定螺钉的拆装空间要求决定。这里取L=2\*ROMANII-=3\*ROMANIII=30L=2\*ROMANII-=3\*ROMANIII=30装轴承轴段=3\*ROMANIII-=4\*ROMANIV=7\*ROMANVII-=8\*ROMANVIIId=3\*ROMANIII-=4\*ROMANIV=d=7\*ROMANVII-=8\*ROMANVIII=30这两段直径由滚动轴承内孔决定。由于初选深沟球轴承，型号为6206，其尺寸d=，故取d=3\*ROMANIII-=4\*ROMANIV=d=7\*ROMANVII-=8\*ROMANVIII=30L=3\*ROMANIII-=4\*ROMANIV=L=7\*ROMANVII-=8\*ROMANVIII=16轴段=3\*ROMANIII-=4\*ROMANIV、=7\*ROMANVII-=8\*ROMANVIII的长度，即为滚动轴承的宽度B=16蜗杆轴段=5\*ROMANV-=6\*ROMANVId=5\*ROMANV-=6\*ROMANVI=39蜗杆的直径由计算而得，其长度也由计算而得L=5\*ROMANV-=6\*ROMANVI=100轴环段=4\*ROMANIV-=5\*ROMANV、=6\*ROMANVI-=7\*ROMANVIId=4\*ROMANIV-=5\*ROMANV=d=6\*ROMANVI-=7\*ROMANVII=36考虑轴承的轴向定位故取d=4\*ROMANIV-=5\*ROMANV=d=6\*ROMANVI-=7\*ROMANVII=36，其长度只是为定位准备故取L=4\*ROMANIV-=5\*ROMANV=L=6\*ROMANVI-=7\*ROMANVII=5L=4\*ROMANIV-=5\*ROMANV=L=6\*ROMANVI-=7\*ROMANVII=5（2）考虑轴的结构工艺性。考虑轴的结构工艺性，轴肩处的圆角半径r取为1mm，轴端倒角取c=2mm。(3)轴的强度验算。先作出轴的受力计算简图（即力学模型），如图4-1所示，取集中载荷作用于蜗杆及轴承的重点。=1\*GB3①计算齿轮上作用力的大小。蜗杆分度圆直径为d=63mm则圆周力、径向力及轴向力的方向如图4-1（a）所示。=2\*GB3②计算轴承支反力。水平面上支反力（见图4-1（b））。R=R垂直面上支反力（见图4-1（d））。=39.84N=616.76N=3\*GB3③画弯矩图。截面C处的弯矩水平面上的弯矩图（见图4-1（c））。M=R垂直面上的弯矩图（见图4-1（e））。MM合成弯矩M(见图4-1（f）)。=4\*GB3④画扭矩图（见图4-1（g））。T=12230N=5\*GB3⑤画计算弯矩图（见图4-1（h））。因单向回转，视扭矩为脉动循环，，则截面C处的当量弯矩为M图4-1=6\*GB3⑥按弯矩合成应力校核轴的强度。由图4-1（h）可见截面C的当量弯矩最大，故校核该截面的强度查参考文【1】献表8-2得，故安全。5分插机构设计5.1分插机构运动轨迹用以完成分秧和插秧的工作部件称为秧爪，而控制秧爪运动轨迹的机构称为分插结构。插秧机工作时秧爪尖相对于插秧机机架的轨迹称为秧爪静轨迹（即机器不前进时的轨迹）或者称为相对运动轨迹，而秧爪相对于地面的轨迹称为秧爪动轨迹(即秧爪正常前进时的轨迹)或者称为绝对运动轨迹。秧爪运动轨迹可以分为分秧、运秧、插秧、出土、回程段5个阶段。如图3­1所示，秧爪进入秧箱取秧走过的轨迹D1D2称分秧段，分秧之后到插秧之前的轨迹D2D3称运秧段，插秧时秧爪尖的动轨迹D3D4称插秧段，插秧之后秧爪尖到离开地面的运动轨迹D4`D5`称为出土段，出土之后回到取秧之前的静轨迹D5D1称为回程段。图5-15.2曲柄摇杆机构的参数设计分插机构是水稻插秧机的主要工作部件，由取秧器（栽植臂和秧爪），驱动机构和轨迹控制机构组成。取秧器在驱动机构的驱动和轨迹控制机构的控制下，按照一定的轨迹从秧箱中分取一定数量的秧苗并将其插入土中，然后返回原始位置，开始下一次循环动作。秧爪在栽植臂的带动下完成取秧和插秧工作，图5-2中虚线给出秧爪的静轨迹图，h为插秧深度。图5-2图5-3杆AB为曲柄，杆CD为摇杆，BE与连BC固结。本设计的要求中，点E的轨迹如图5-2中所示。假设AB长为10mm，BC长为30mm，CD长为20mm，AD长为30mm，BE长为55mm。以A为原点，AD所在直线为x轴，建立平面直角坐标系。由10*cosθ1+30*cosθ2=30+20*cosθ3，10*sinθ1+30*sinθ2=20*sinθ3，得，θ2=2*arctan﹛2*sinθ1—[16—(2*cosθ1+1)²]½﹜/（4*cosθ1—11）点E的轨迹方程如下：x=10*cosθ1+55*cos（θ2+θ）y=10*sinθ1+55*sin（θ2+θ）将各杆的长度增加一倍，即AB=20mm，BC=60mm，CD=40mm，AD=60mm，BE=110mm，θ=30°在此情况下，点E轨迹最右端点的x坐标与点D的x坐标之差必大于10mm且小于20mm，即方案可以满足插秧深度在10~25mm之间的要求。5.3插植臂结构设计插秧机共设有四个插植臂，插植臂间隔距离相等，呈左右对称状态。插植臂主要由曲轴臂、插植臂壳体、推杆、秧爪、弹簧、插植臂上盖、凸轮等组成（如图5-4所示）。作用是从苗箱上切取一定面积的秧块并栽插到田里。由曲柄臂、从动臂、插植臂壳体和机架组成四连杆机构，相互铰接处都安装有轴承，保证转动灵活，工作平稳，运动轨迹准确。曲轴臂固定在插植臂轴上，当动力通过插植臂轴传入时，曲轴臂做圆周运动，从动臂做往复运动，而插植臂壳体（即连杆）做平面内的复杂运动，与插植臂壳体固定为一个构件的秧爪按预订的轨迹（连杆曲线）进入秧门取秧后插入地面，当秧爪插入地面的时由凸轮和推杆手柄脱离接触，在弹簧的压力下推杆使秧苗脱离秧爪而栽植于农田。图5-45.4曲柄摇杆分插机构类型曲柄摇杆式分插机构根据分布方式可以分为两种类型：卧式布置(又称前插式或秧箱前倾式)指曲柄和摇杆在机架上的铰结点连线基本平行于地面，按左右排列的插秧机；立式布置(又称后插式或秧箱后倾式)指曲柄和摇杆在机架上的铰结点连线基本垂直于地面，按上下排列的插秧机。本次研究的是立式分插机构：立式机的秧箱是后倾的，有利于手扶式步行插秧机装秧和续秧；分插机构在秧箱前方，视野清晰，便于观察和操纵机器，保证驾驶安全；秧箱在后部有利于整机前后平衡和卧式机相比，立式机的特点在于秧爪的动轨迹摆环交叉点的高度与所插秧苗高度无关，摆环交叉点在秧苗的前方(而卧式机秧爪动轨迹摆环交叉点限制了秧苗高度，过高易造成“搭桥”现象而产生伤秧)，因而在满足同样秧苗高度的条件下立式机可以采用较小的机构设计尺寸；并且由于构件质心配置合理而惯性力较小，可以提高每分钟插秧次数。6轴承寿命计算(1)确定C。查参考文献【2】6206型轴承的基本额定动载荷C=19500N，基本额定静载荷C=11500N。(2)计算F值，并确定e值。=0.144由表6-1查得表6-1F0.110.17e0.30.34用线性插值法确定e值，有e≈0.32（3）计算当量动载荷P由参考文献【2】中式（10-5）得P=XF≈2.75＞e由表6-2查得X=0.56，Y=1.38，则P==2625.19N表6-2轴承类型e单列轴承FXY深沟球轴承（60000）0.320.561.38（4）计算轴承寿命。由式（10-10）得由表6-3查得，取；由表6-4查得=1（常温下工作）；6206型轴承位深沟球轴承，寿命指数=3。则h=1520414h表6-3载荷性质举例无载荷或轻微载荷1.0～1.2电动机、汽轮机、通风机、水泵表6-4轴承工作温度/≤120125150175200225250300350f1.00.950.90.850.800.750.700.600.57排肥装置设计7.1排肥器选择作物施肥作为基肥，种肥和追肥。基底和基肥，应用到地面之前播种施肥，施肥方法有其主要的应用方法，应用方法和施肥方法和分层施肥；肥料施用在作物种植，栽培，或阻止移植苗施肥，施肥主要拌种，浸种法和幼苗的根，盖种肥；施肥对肥料的作物生长阶段，主要以有机肥，施肥方法，应用的方法，样品中锐钛矿型紫菜方法，方法的应用方法和喷涂。根据不同的施肥方法，施肥装置是不一样的，施肥装置本研究主要用于果园施肥，它主要是在肥料。肥料使用的设备主要有以下几种：1）外槽轮式排肥：工作原理是相似的计量装置，肥料箱下部种子肥料箱，粒状复合肥在肥料箱在重力的作用下，排肥肥的肥料箱槽轮流出轴旋转从肥箱，肥装置结构简单稳定的肥料，主要用于施肥钩，粒状复合肥，排粉、湿化学肥料，容易堵塞日内瓦，失去肥能力。（李文彦，2009）2）星型肥料经销商：经销商的工作原理是逼出来的肥星轮旋转原理，肥料和稳定的变异系数范围为8%~27%；星形轮拆装非常方便；为了便于残余肥肥箱的去除，铰链的底部在肥料箱设置，可以直接打开底部的清洁。3）螺旋进给：工作原理是肥肥肥肥肥的螺旋式软管的使用，螺旋叶片有三种，分别是普通型，空心和钢丝弹簧式。肥料适用于一次性含大量施肥，施肥量小，施肥均匀性差。4）卧式刮刀式分配器：工作原理是利用表面刮或在一个水平的排肥平面旋转的炸弹袭击，主要用于化肥碳酸铵氧的流动性差的排肥，肥具有良好的稳定性，但耐肥性，不适用于颗粒复合肥具有良好的流动性的。5）搅拌叶片波轮式排肥器：对排肥装置的结构特点与搅拌刀筒和排肥轮两部分，同时消除在肥料箱开销的碳酸氢铵和堵塞的可能性；另一方面，强迫喂养原则确保施肥量稳定性检查使用。对化肥装置制造工艺简单和通用性，可广泛应用于各种大型和小型施肥机。6）振动给料：工作原理是利用凸轮转动驱动振动板的连续振动，在肥料箱和圆周运动的化肥，振动板沿坡向下排肥口。肥料可以在“架空”肥肥施肥量的去除，通过调节板调节。由于振动，肥肥肥，粘附力和密度等因素对施肥量的影响，肥料的放电稳定性。本课题的研究是水稻肥料，肥料主要是粒状复合肥，化肥装置的要求，具有结构简单，操作方便，通用性好的优点，因此，外槽轮式排肥的选择为研究对象。排肥器的主要结构排肥装置主耍由支架、处槽轮排肥器、排肥量调节装置、棑肥轴、卡箱、插板、肥箱、排肥轴链轮、调节轴套半岡固定板等部分组成，如图7-1所示:1.支架2.排肥器3.卡摘4.排肥量调节装置5.插板6.肥箱7.排肥轴链轮8.调节轴套半圆间定板9.排肥轴图7-1排肥装置总体结构设计这套通过一个支架和一个小的手旋转开沟机连接装置。排肥轴连接的肥量调节装置，排肥量调节装置主要由一排肥轴固定螺母，固定块的肥料，肥料的锁紧螺母，调整套等组成，如图7-2所示。排轴固定螺母固定在左侧，排肥轴穿过外槽轮式排肥器，由夹在夹具两端轴向定位排肥器，和一个排肥轴通过螺栓锁紧，以确保与排肥轴沿轴向运动轮；设有花键槽轮内孔排肥装置，卡盒与槽在二段类似债券，只是与槽轮的内花键与槽轮相配合，可与轴的旋转来实现的。排肥与排肥轴链轮轴的右端，一个松散的适合之间采用平键连接，链轮孔开口槽，排肥轴上键槽轴向移动的关键。在一个小的槽和两片半圆形小凸轮，调节轴环固定板为一个小槽，两片半圆套筒固定板的右端通过螺栓，从而保证沿轴向运动的轴，链轮固定，施肥量的排肥轴的调节运动时，槽的右端，最小开度，施肥量是最低的；当施肥轴上向左运动，槽轮开放，也有施肥量最大。1调节轴套2排肥紧锁螺母3排肥固定块4排肥轴闽走螺母5左侧板6排肥轴图7-2排肥量调节装置结构设计排肥器的工作原理工作时，第一旋转调节轴环，根据需要调整施肥轮结构长度，确定施肥量。然后拔、插板，启动发动机，车轴开沟机，从机开沟机的开沟机轮功率，通过链传动的传动轴的肥，肥轴带动槽轮转动，复合肥的情况下的振动和重力对施肥装置的下落，肥管沟，在肥料，肥料来实现功能。由于排肥轴功率是由车轮提供，因此完整的施肥，董事会关闭，以防止复合肥开沟机在行走过程中的应用，造成浪费。肥料箱的结构设计本机要求机器灵活轻便。复合肥肥箱太大，但也考虑到效率不能太低，所以一包肥料的选择是25～30kg线。通过实验测得复合肥的平均密度，肥料箱的结构设计如图7-3所示。图7-3肥箱结构设计用于肥料箱的材料是45#钢的厚3mm，从图中可以看出，肥料箱由7大板块连接。在一个矩形钢板两侧后肥料箱，板的长度尺寸宽度400mm，335高，左视图可由肥箱顶200mm弯曲两个板块出现；在双方5侧板，下侧300mm，120mm的底侧，靠近两个侧底缘。为200mm，两个侧附近的肥箱的上端的底部边缘135mm；和下端的口，矩形板长宽400mm，120ram；从主要观点可以看出，在肥料箱和两个梯形波板，和肥料箱底部一定倾斜角度的好处，肥料箱的设计便于粒状复合肥能顺利进入施肥装置。肥料箱体积确定肥料箱一次装肥额度25-30kg，实验测得该复合肥的平均密度，故其设计体积。肥料箱可分为两部分进行计算，上部分是边长为400mm、300mm，高为200mm的长方体，下部分分二个截面为梯形的六面体，由几何关系可得：显然，实际体积在设计体积的范围之内，故肥料箱容积为。排肥装置传动设计通过前面的分析可知，排肥装置采用链传动，并且动力从微型开沟机的行走轮传递给排肥轴。微型手扶开沟机行走轮有两个档位，快速档，慢速档。通过查文献行业标准，外槽轮排肥器在正常工作是排肥轴转速30-35r/min、排肥轮工作长度20-25mm，考虑到该机器工作时的平稳性，故取行走轮慢速档作为工作档位。链传动计算由于行走轮与排肥轴之间的距离较大，且输出功率不大，转速不高，故采用链传动。链条的选用要满足质量轻、能耗小、噪音低等原则，所以选取短节距精密滚子链08B单排链，链条节距P=12.7，抗拉极限载荷，排肥轴上的小链轮齿数，行走轮上的链轮齿数知。(1)确定节数査机械设计手册可知，推荐a0=(30~50)P，但是由于行走轮与排肥轴之间距离较大，故取a0=70P，a0<amax=80P，在设计要求范围之内。计算链节数取（2）计算链长L和中心距a代入数据，解得：。中心距减小量：实际中心距用表示，得：取。排肥装置固定支架设计该支架主要起着支撑肥箱的作用。一方面要完成排肥器和肥箱的固定，另一方面要与机架相连接，故结构设计如图7-4所示：1.机架连接角钢2.支撑角钢3.排肥管道固定板4.排肥器固定侧板5.肥料箱支撑板图7-4排肥装置固定支架设计如图所示，1、2采用的材料是等边角钢40毫米，长度为3，4，5的材料为45钢的厚度。设计分为两部分，上部主要为固定簧片肥肥的实现，由4块钢板连接在一起；下部主要由角钢尾连接在一起，连接主要肥料装置和鱼凫框架。支撑板肥箱安装在一个长86mm中间，广场的空间宽度40mm，使用与肥箱，肥结合，肥料箱和支撑板之间通过4个M10螺栓连接；肥器板的中间设有螺纹孔，孔直径36，固定式外槽轮排肥器底部3；问一个40x40的方孔，用于固定排肥管道，为了便于两部分，整体定位，在4板上设有4腰孔；支撑角钢主要肥料，上升到一定的高度，以避免固定板和排肥装置在手的空间干扰；3角设有两个螺钉孔，连接行走架，使整个化肥装置固定在机架。开沟器设计开沟器是水稻施肥步骤重要的工作部件，由铲头和铲柱两部分组成，应具有足够的强度、刚度和耐磨性能。为了适应不同的作业要求，铲头型式很多，可分为两大类：一是铲头与铲柱宽度相近者，如平脊凿形铲、双头凿形铲、凿柄铲等；一是铲头宽度大于铲柱宽度者，如鸭掌铲、双翼铲、箭形铲等。因为凿形铲工作阻力小，结构简单，强度高，制作方便，适合本次设计的水稻施肥装置，所以本次设计的开沟器采用凿形铲。开沟器的开沟原理及影响因素开沟器应该做到开沟范围适当，牵引阻力小，这与开沟铲的型式、参数及土壤状况有密切关系。以平面凿形铲为例，说明深松铲的松土原理及影响其性能的因素。平面凿形铲的松土过程和双面锲相似，铲前面的土壤受到挤压而破碎，破裂线从铲尖开始，延伸到土表面。铲前进时这个过程重复发生，达到开沟的目的。开沟的范围及效果主要有两个参数决定：A工作的深度比（h/B）,B锲面的倾角α,如图7所示。图7-5开沟铲的工作深宽比（h/B）及锲面倾角α当深度比较小，且倾角α小于90°时，土壤松动范围将如图7-5所示，底部与板同宽，上面向两侧及前面延伸，成一半球，在土表面成一扇面状。当深度比增大到一定程度，土壤的松动范围将如图所示，即只有上部的土壤被松动，而在一定深度以下，土壤只被挤压开一条槽。但是在两侧，会有一些小裂缝从地表延伸到最深处。这个土壤松动范围的极限点称为土壤深松临界点，它与土壤的性质及开沟铲的参数有关。这说明，土壤的松动范围及深度是具有一定限度的。一般来说，当倾角α增加时，临界点变浅，在铲头两侧加翼板，能有效地改变土壤松动的范围，提高深松效果。根据我所选择的机械行业标准规定开沟铲柄的情况，可知倾角α为23°。开沟铲的牵引阻力开沟铲工作时的阻力包括铲刃的切土阻力、土壤的变形（松碎）阻力和开沟铲与土壤的摩擦阻力。三部分阻力沿前进的方向的分力之和即开沟铲的牵引阻力，即=++阻力主要与铲刃的技术状态有关，刃口锋利，阻力就小。所以要用质优耐摩的钢材制作铲头，还要进行热处理以提高其耐摩性能。阻力和的大小与开沟铲的基本参数b、α以及土壤的类型和物理性状有关。⑴α角对牵引阻力的影响许多试验表明,牵引阻力随α角的增大而增大。所以,在结构允许的条件下，α角宜取小值，开沟铲的α角一般在25°以下。⑵开沟深度对牵引阻力的影响根据试验,各种开沟铲的牵引阻力均随松土深度增加而增大。⑶土壤的物理性状对牵引力的影响在相同条件下，内聚力大的土壤，其平均牵引力可能比内聚力小的土壤大好几倍。就是同一种土壤，当含水量、容重不同时，牵引阻力也会有极明显的差别。自此，开沟器设计完成，完成后的图纸如下图7-6所示：图7-6开沟器二维图压肥机构设计水田中被幵沟器甩出来的土需要压肥机构回填进施肥后的沟壑中，以满足施肥的要求。目前常用的压肥机构有刮板式、圆盘式、弹齿式、爪盘式、链环式等。前面两种覆土器主要用于行距较宽、覆土量大、覆土严密等情况下，后面三种覆土器为全幅覆盖，主要用于行距较窄的条播施肥方式。本课题针对的是单排肥器排肥，主要用于水稻插秧时的施肥，要求结构简单、加工安装方便，故采用刮板式压肥板，压肥板的设计如图7-7所示：图7-7压肥板结构从图中可以得知，该压肥板由两块钢板焊接而成，上边钢板做成曲面，减小土壤与刮板之间的摩擦，有利于土壤的回填，其弧度为45°，下边焊接一块水平钢板，增大刮板底端与地面的接触面，避免刮板与地面卡死。该机器主要用于水稻田地的开沟、施肥、压肥，压肥装置的结构设计如图7-8所示：1刮板2支架3底端套筒4加强筋5导杆6.导套7限制套简8压簧9底座10滑块11滑糟图7-8压肥装置结构设计图该机构主要由底座、圆弧形刮板、支架、导杆、压簧、导套、滑块、滑槽等组成。两块刮板及加强筋焊接在支架上，支架与导杆之间通过套筒连接，导杆在导套内进行上下运动，两个导套之间装有压簧，压簧下端是限制裔筒，套筒与导杆通过开口销固定在-起，导杆上端连接滑块，滑块在滑槽内上下滑动，滑槽挥接在底座上，整个压肥装置通过导杆与底座连接，底座悬挂在幵沟机上。工作时，开沟器开出的沟槽横断面为梯形，并将土壤抛用至沟两边，在两边分别形成两行横截面为三角形形状的土堆。压肥装置悬挂在幵沟机后面，通过底座的限位螺栓的调节，使刮板与地面保持一定高度。两块弧形刮板呈“八”字形放置，刮板随开沟机向前推进，给两边的土一个垂直于刮板内侧的正压力，在正压力的作用下，使两边的土向沟内侧移动，进入沟槽中，对肥料进行覆盖，实现覆土压肥功能。遇到起伏不平整地面时，刮板下端受到地面的作用力，刮板、限位套筒及导杆上移，使整个覆土装置在滑槽内外移。由于整个覆土装置与地面呈一定角度悬挂，在装置整体上移的同时还会产生向前运动的趋势，为了防止导杆卡死在导套内，故在导套内装有直线轴承，减少导杆与导套的摩擦。当恢复平地时，在压賛的作用下，整个覆土装置下移至初始状态，实现仿形功能。结论时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态；从最初的毫无头绪，到现在思路逐的渐清晰；从最初的烦躁，到现在的平静。整个学习设计过程真是品尝了酸甜苦辣百般滋味。经过了几个月的努力，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了很多难忘的回忆和收获。最初，在与导师的交流讨论中我的设计题