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湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計 油 菜幼苗移栽機自動取苗機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè) 計 RAPE TRANSPLANTING MACHINE AUTOMATICALLY TAKE THE SEEDLINGS INSTITUTIONS 學(xué)生姓名 杜東飛 學(xué) 號 20094061 5122 年級專業(yè) 及班級 2009 級 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 1 班 指導(dǎo)老師及職稱 吳明亮 教授 學(xué) 院 工學(xué)院 湖南 長沙 提交日期 2013 年 5 月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明 所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下 進行研 究工作所取得的成果 成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外 本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果 對本文的研究做 出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意 本人完全意識 到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān) 畢業(yè)設(shè)計作者簽名 年 月 日 1 目 錄 摘要 關(guān)鍵詞 1 前言 1 1 課題研究的意義 3 3 4 4 1 2 研究課題所涉及的領(lǐng)域在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4 1 2 1 1 2 2 國內(nèi)外移栽機的發(fā)展現(xiàn)狀 自動取苗裝置的發(fā)展現(xiàn)狀 4 5 1 3 1 4 國內(nèi)移栽機械化發(fā)展存在的主要問題 本課題的研究內(nèi)容 5 5 2 取苗機構(gòu)的設(shè)計 5 2 1 拔苗機構(gòu)的設(shè)計 6 2 1 1 2 1 2 2 1 3 本裝置的主要結(jié)構(gòu)及安裝 工作原理 對輥軸的參數(shù)設(shè)計及動力選擇 7 7 7 2 1 4 動力傳輸裝置 8 2 2 輸送裝置的設(shè)計 9 2 2 1 2 2 2 2 2 3 主要構(gòu)成部分 工作原理 輸送裝置的參數(shù)選擇與計算 9 10 11 2 3 落苗機構(gòu)的理論設(shè)計 19 2 3 1 落苗機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 19 2 2 3 2 落苗機構(gòu)的工作原理 19 3 其他主要零件的選擇與順滑 19 4 結(jié)束語 19 4 1 4 2 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點 論文的不足與展望 20 21 參考文獻 致謝 21 23 3 油菜幼苗移栽機自動取苗機構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué) 生 杜東飛 指導(dǎo)老師 吳明亮 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院 長沙 410128 摘 要 油菜是我國優(yōu)勢農(nóng)作物 長江流域是我國油菜主產(chǎn)區(qū)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)帶 油菜面 積占我國油菜總面積的 85 左右 據(jù)農(nóng)業(yè)部 2007 年底統(tǒng)計 湖南省冬種油菜面積 1459 萬畝 而冬季可種植油菜的總面積高達 3000 多萬畝 發(fā)展油菜潛力巨大 由于我國移栽機械發(fā)展緩 慢 秧苗移栽幾乎全部由人工完成 勞動強度大 生產(chǎn)效率低 栽植質(zhì)量差 生產(chǎn)成本高 因此 實現(xiàn)油菜移栽機械化已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需要 隨著缽體育苗技術(shù)的日趨完善 缽 苗栽植技術(shù)在國內(nèi)外被廣泛應(yīng)用 關(guān)鍵詞 移栽 機械化 缽體育苗 油菜 The Structure Design of Takiing The Seedlliing Auttomatiicalllly in Thes Thransplanttiing Machiine of Rape Seedlings Student Du Dongfei Tutor Wu Mingliang College of Engineering Hunan Agricultural University Changsha 410128 China Absstractt Ra pe is one of a superior crop in China the Yangtze river basin is a main producing area and advantageous belt of rape which planting area is about 85 of the total area in China From the statistics of agriculture ministry in the end of 2007 the area for winter planting rape is 14 59 million mu in Hunan province and the area suit for winter planting rape can reach up to 30 00 million mu which reveal a large potential in the rape industry The development of transplant machine is slowly in China so the transplant of seedling is almost all completed by artificial which high in labor intensity and production costs but low in production efficiency and transplanting quality Therefore to realize mechanization of the rape transplant is in a hurry for agricultural production The bowl seeding planting technology is widely used in the domestic and 1 overseas with the gradually maturing bowl seeding technology Key words ransplant mechanization bowl seeding rape 1 前言 育苗移栽具有對氣候的補償作用和使作物生育提早的綜合效益 其經(jīng)濟效益 和社會效益均十分顯著 栽植機械化可以減輕勞動強度 提高生產(chǎn)效益和保證作 業(yè)質(zhì)量 是影響育苗移栽技術(shù)推廣的關(guān)鍵 我國從 60 年代開始研究旱地栽植機械 初期的栽植機主要用來移栽玉米和棉花等作物 但農(nóng)機和農(nóng)藝明顯脫節(jié) 忽略了 綜合經(jīng)濟效益 更沒有科學(xué)地分析育苗移栽機械化過程的種植技術(shù)難題 從而使 這一技術(shù)擱淺 近幾年 由于國家對農(nóng)業(yè)高新技術(shù)的推廣應(yīng)用的重視 以及勞動 力成本的上升 育苗移栽得到了科研和生產(chǎn)部門的廣泛關(guān)注 1 1 課題研究的意義 目前我國的移栽機械 根據(jù)移栽機工作時需要的人工干預(yù)程度 移栽機械大 致有兩種 半自動栽植機 在栽植過程中 由人工分出單棵的秧苗喂入栽植機 由機具完成開溝 栽苗 扶苗和覆土等工作 人工喂苗頻率一般在 60 株 min 左 右 我國目前研制和推廣的栽植機基本上都是半自動的 全自動栽植機 由機 械或人工喂入一組秧苗 如一張苗盤 由機具完成分苗和栽植任務(wù) 稱為全自 動栽植機 我研究的課題則是油菜自動移栽機的一個關(guān)鍵部件的設(shè)計 自動取 苗機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 2 研究課題所涉及的領(lǐng)域在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 2 1 國內(nèi)外移栽機的發(fā)展現(xiàn)狀 1 國外移栽機發(fā)展概況 國外發(fā)達國家 20 世紀 30 年代就出現(xiàn)了手工喂苗的栽植機具 50 年代研制 出多種不同結(jié)構(gòu)形式的半自動移栽機和簡易制缽機 到 80 年代 半自動移栽機 已在生產(chǎn)中廣泛使用 制缽機已成系列 目前 一些發(fā)達的國家已實現(xiàn)甜菜 玉 米 蔬菜和煙草等旱地作物的育苗工廠化和移栽機械化 機型比較成熟 工作可 靠性較好 推廣應(yīng)用廣泛 栽植機械以半自動為主 全自動機型均因結(jié)構(gòu)過于復(fù) 雜 價格高而沒有廣泛推廣 2 國內(nèi)移栽機發(fā)展概況 我國的旱地栽植機械的研究開始于 20 世紀 60 年代 起步較早 但農(nóng)機和農(nóng) 藝明顯脫節(jié) 忽略了綜合經(jīng)濟效益 更沒有科學(xué)地分析育苗移栽機械化過程的種 植技術(shù)難題 從而使這一技術(shù)擱淺 近年來 栽植機械伴隨著旱地育苗移栽技術(shù) 2 32 18 30 25 的研究和推廣而發(fā)展起來 已成為科研和生產(chǎn)部門關(guān)注的問題之一 又有多種新 型栽植機械出現(xiàn) 但總體來講 目前我國研制使用的栽植機械仍處于起步階段 以半自動為主 目前 移栽機按栽植器型式可分為鉗夾式 鏈夾式 吊杯式 導(dǎo) 苗管式及撓性圓盤式移栽機 不同型式的移栽機有其各自的特點 適合不同作物 移栽的要求 目前國內(nèi)已有的移栽機主要適用于秧苗株高 20 cm 的玉米 甜菜和煙草等作物的移栽 而國內(nèi)正在加緊移栽機的研制工作 主 要有 黑龍江省白樺耕作機廠研制 2YZ 一 2 2YZ 一 4 和 2YZ 一 6 移栽機 蘇州 金果實農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備有限公司生產(chǎn)的多功能移栽機和 2ZM 一 1 型秧苗栽植鋪膜 機 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機械廠研制的 2ZT 一 2 型甜菜移栽機 北京京鵬有限公司生 產(chǎn)的 PCI0 移栽機 遼寧省鞍山市農(nóng)業(yè)機械廠與中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院合作 進行研制的國家 九五 科技攻關(guān)項目一玉米 蔬菜移栽機等 1 2 2 自動取苗裝置的發(fā)展現(xiàn)狀 目前移栽機自動取苗裝置的研究還較少 通過大量文獻收集概括有以下幾 種 從實現(xiàn)機構(gòu)分為機械式和氣吸式 從取苗類型分為機械夾苗取苗式 機械夾 土取苗式和氣吸氣吹自動排苗式 1 3 國內(nèi)移栽機械化發(fā)展存在的主要問題 經(jīng)過 40 年的研究和推廣 我國的旱地栽植機械有了較大的進展 但是目前 仍然處在起步階段 在許多方面還是空白 研制的移栽機幾乎沒有得到推廣應(yīng)用 這其中存在許多低水平的重復(fù)研究 農(nóng)機和農(nóng)藝脫節(jié) 相關(guān)技術(shù)及機具不配套等 問題 其中主要包括以下幾個方面 1 移栽機與配套技術(shù)機具脫節(jié) 2 機具的 三化率 低 可靠性差 3 機具自動化程度尚待提高 1 4 本課題的研究內(nèi)容 1 在查閱 分析 研究相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上 完成開題報告和文獻綜述 2 廣泛查閱資料 通過各種渠道了解移栽機自動取苗裝置 3 以現(xiàn)有的一些移栽機設(shè)計為參考 深入研究油菜移栽機自動取苗裝置 4 運用機械設(shè)計及機械原理等專業(yè)知識對該課題做機構(gòu)及機械傳動方面 的相關(guān)參數(shù)設(shè)計 并進行一些實體建模設(shè)計 2 取苗機構(gòu)的設(shè)計 取苗機構(gòu)是油菜移栽機的重要組成部分 通過該機構(gòu)從苗盤中取出并送至栽 植機構(gòu) 完全替代油菜移栽機中的人工喂苗過程 將人從繁重 重復(fù)的工作中解 脫出來 同時極大提高了移栽機的工作效率 3 5 4 20 28 21 設(shè)計的取苗機構(gòu)主要分為三個部分 分別為拔苗機構(gòu) 輸送機構(gòu) 落苗機構(gòu) 本裝置設(shè)計的要求和依據(jù)有以下方面 苗的平均高度是 100mm 輸送裝置要 求每分鐘輸送 60 棵幼苗到栽植系統(tǒng) 株距為 200mm 而且苗盤中每個空腔的尺 寸為 30mm 30mm 其穴盤的形狀如下圖 而我設(shè)計的裝置只是用于單排穴盤的 取苗 圖 1 穴盤結(jié)構(gòu) Fig 1 Structure of Plug 我設(shè)計的機構(gòu)的基本設(shè)計圖形如下 圖 2 自動取苗機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu) Fig 2 Automatically take the seedlings in the overall structure 2 1 拔苗機構(gòu)的設(shè)計 拔苗機構(gòu)是將苗從苗盤中取出 并送至開始傳送點處的過程 為了實現(xiàn)這一 過程 設(shè)計了一個對輥拔苗機構(gòu)裝置 傾斜安裝 且對輥軸的前部分有螺紋 便 于輸送幼苗 基本結(jié)構(gòu)如下所示 4 24 圖 3 對輥拔苗裝置 Fig 3 To pull seedlings devices on the roll 2 1 1 本裝置的主要結(jié)構(gòu)及安裝 這個裝置主要包括安裝架 兩根拔苗對輥軸 拔苗對輥安裝架 拔苗對輥 開口支架和軸承等 所述的拔苗對輥開口支架與拔苗對輥安裝架的下端直接安裝 在安裝板上 其下端為長方體 上端為與水平面法線成一定角度固連的安裝板 利于兩根拔苗對輥軸的斜角度安裝 第一拔苗對輥軸和第二拔苗對輥軸通過軸承 水平安裝在拔苗對輥安裝架和拔苗對輥開口支架上 所述第一拔苗對輥軸和第二 拔苗對輥軸之間的間隙剛好使得缽苗通過 第一拔苗對輥軸和第二拔苗對輥軸通 過動力裝置帶動并且第一拔苗對輥軸和第二拔苗對輥軸相對運動 使得缽苗在第 一拔苗對輥軸和第二拔苗對輥軸的帶動下 通過第一拔苗對輥軸和第二拔苗對輥 軸之間的間隙從下往上運動 達到將缽苗盤中的缽苗撥出的效果 2 1 2 工作原理 當(dāng)缽苗盤中的缽苗進入到第一拔苗對輥軸第一拔苗對輥軸和第二拔苗對輥 軸第二拔苗對輥軸的中間 通過對輥軸的對輥夾持住缽苗 對輥機構(gòu)的對輥作用 給定缽苗一個向上的力將缽苗從缽體中拔出 同時斜角度安裝的對輥起到螺旋輸 送的作用 將缽苗輸送至輸送機構(gòu) 到此拔苗過程完全實現(xiàn) 2 1 3 對輥軸的參數(shù)設(shè)計及動力選擇 對輥軸在工作的時候 不僅要進行拔苗 同時也需要將苗運到輸送裝置處 因此 對輥軸的表面選用螺紋 這樣即可同時拔苗和運送的過程 5 17 18 和右旋 按螺紋母體形狀的不同可分為圓柱螺紋與圓錐螺紋 按照齒形分 為三角螺紋 矩形螺紋 梯形螺紋等 根據(jù)所設(shè)計的機構(gòu)的特點及使用要求和性 能 本機構(gòu)采用矩形單線螺紋 取苗從拔出到運至輸送裝置的苗的高度 h 100mm 由于拔苗機構(gòu)的對輥軸還 需要完成螺旋輸送的過程 要實現(xiàn)這一過程只需要保證拔苗完成的過程和將苗運 送到輸送裝置的時間 t 相等即可 設(shè)對輥軸轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)速為 n 對輥軸的螺距 p 螺紋的中徑 d 則有一下關(guān)系 t hv v 是輸送速度 nd 1 v 60 1000 2 則有 輸送的距離 t H 0 1m 0 1 60 1000 nd 60 60 3 4 5 取螺距 p 3 AB 240 則有轉(zhuǎn)速 n 600r min d 22mm 公稱直徑選 24mm 由于 屬于傳動螺紋 所以選擇單線矩形螺紋 軸長 240mm 支撐部分軸長 150mm 直徑 20mm 輸入的功率 P FV 0 75kw 工作部分的和聯(lián)接部分的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有大徑 螺距 導(dǎo)程 牙型角等 根據(jù)對輥軸的作用 初步選定軸的直徑為 35mm 長度為 240mm 軸的尾端屬 于安裝部分因此直徑選用 20mm 長度 150mm 即可 d1 20 752mm 導(dǎo)程 S nP 1 3 3 6 螺旋升角 tan nP d2 0 043 7 矩形螺紋牙側(cè)角 3 所以牙型角 2 6 8 由于對輥軸的主要作用是傳動 所以不需要校核 2 1 4 動力傳輸裝置 該動力裝置通過電機然后再通過一對錐齒輪傳動到對輥軸 由計算初步確 定 錐齒輪的輸入功率為 0 75kw 工作轉(zhuǎn)速為 600r min 平穩(wěn)均勻轉(zhuǎn)動 兩軸 6 22 pnAB t pn 30 19 d 20 052mm選定公稱直徑 d 24 mm 查表 10 1 得 螺距 P 3 0 0 交角 75 傳動比 i 1 材料選用 40Cr 調(diào)質(zhì)處理加工精度 7 級 由上述已 知條件 可以考慮采用一對直齒錐齒輪 其特點為齒形簡單 制造容易 成本低 a 隙系數(shù) c 0 2 則錐齒輪的幾何參數(shù)計算過程如下 分度圓直徑 d1 d2 mz 120mm 9 i cos 2 1 38 11 2sin 齒頂圓直徑 da m z 2 cos 124 76mm 13 齒根圓直徑 d f m z 2 4 cos 114 28mm 14 表 1 錐齒輪參數(shù) Table 1 Parameters of the bevel gear 2 2 大斷面模數(shù) M 齒數(shù) Z 圓錐角 1 外錐距 R1 齒頂圓直徑 da 齒根圓直徑 d f 分度圓直徑 d 齒頂高系數(shù) ha 頂隙系數(shù) c 輸送裝置的設(shè)計 20 5 88 89 122 76 113 25 3 40 120 1 0 2 61 5 68 27 122 86 116 56 2 2 1 主要構(gòu)成部分 輸送裝置包括對稱設(shè)置的兩套皮帶輸送裝置 兩套所述皮帶輸送裝置通過動 力裝置帶動相對運動 兩套所述皮帶輸送裝置的皮帶在水平面上相對設(shè)置 所述 第一皮帶和第二皮帶之間設(shè)有間隙為傳送通 所述皮帶輸送裝置包括主動帶輪 從動帶輪 和多個引導(dǎo)帶輪 所述至少一套皮帶輸送裝置的引導(dǎo)帶輪通過壓緊裝 置安裝在所述安裝板上 所述壓緊裝置使得兩套所述皮帶輸送裝置的所述引導(dǎo)帶 7 0 h 1 12 sin 0分度圓錐角 arctan 37 5 10 0 d外錐距 R 100 12 輪相對緊壓 所述壓緊裝置包括導(dǎo)軌 復(fù)位彈簧 柱形管 引導(dǎo)輪套桿支架和支 撐架 所述導(dǎo)軌和所述支撐架安裝在所述安裝板上 所述引導(dǎo)帶輪安裝在所述引 導(dǎo)輪套桿支架上 所述引導(dǎo)輪套桿支架滑動安裝在所述導(dǎo)軌上并且可沿所述導(dǎo)軌 移動 所述柱形管安裝在支撐架上并且設(shè)置在支撐架和引導(dǎo)輪套桿支架之間 所 述柱形管上安裝有復(fù)位彈簧 所述復(fù)位彈簧的一端與引導(dǎo)輪套桿支架接觸 另一 端通過套裝在柱形管上的套筒擋住 所述套筒的另一端與支撐架固連 所述皮帶 輸送裝置通過主動軸輸送動力 主動帶輪安裝在主動軸上 所述主動軸上安裝有 主動鏈輪 主動鏈輪通過鏈條與安裝在從動軸上的從動鏈輪連接 所述從動軸上 還安裝有主傳動齒 另一套皮帶輸送裝置的從動軸上安裝有從傳動齒 主傳動齒 與從傳動齒嚙合傳送動力 從而使得兩套皮帶輸送裝置相對運動 2 2 2 工作原理 輸送機構(gòu)的第一皮帶和第二皮帶將缽苗從輸送機構(gòu)的輸入端輸送到輸出端 皮帶輸送裝置的引導(dǎo)帶輪通過壓緊裝置安裝在所述安裝板上 所述壓緊裝置使得 兩套所述皮帶輸送裝置的所述引導(dǎo)帶輪相對緊壓 因此為給對輥加速落苗機構(gòu)提 供工作空間 在壓緊裝置的帶動下使得兩皮帶輸送裝置的皮帶之間可以根據(jù)缽苗 被夾持的莖稈直徑的大小來相應(yīng)的調(diào)整壓力 驅(qū)動輪右端設(shè)計引導(dǎo)輪 引導(dǎo)輪支 架通過鏈傳動由第一驅(qū)動輪支架提供動力 第一驅(qū)動輪和引導(dǎo)輪一起為第一 V 型皮帶提供旋轉(zhuǎn)動力 第一左導(dǎo)向輪 第二左導(dǎo)向輪為皮帶提供導(dǎo)向作用 第一 左從動輪能在 x 軸方向上運動 第一 V 型皮帶寬松時 復(fù)位彈簧的彈簧力推動從 動輪套桿支架往左運動起到拉緊皮帶作用 當(dāng)?shù)谝恍推埦o時 在拉力作用下 拉動從動輪套桿支架往右運動壓縮復(fù)位彈簧 從而達到調(diào)節(jié)第一 V 型皮帶 31 在 x 軸方向間隙的作用 同理第一左從動輪調(diào)節(jié)第一 V 型皮帶在 x 軸方向間隙 通 過第一 V 型皮帶和第二 V 型皮帶的對輥作用夾持缽苗 將拔苗機構(gòu)拔取的缽苗輸 送至對輥加速落苗機構(gòu) 在輸送過程中 缽苗被夾持的莖稈直徑有大小之分 當(dāng) 缽苗直徑較大時 第一皮帶第一 V 型皮帶受力固定不動 第二皮帶第二 V 型皮帶 受力將往外擠壓 在擠壓力作用下 導(dǎo)向輪壓緊裝置套桿支架往外擠壓復(fù)位彈簧 使得第一皮帶和第二皮帶之間的間隙適應(yīng)缽苗的莖稈直徑 同時向外部 y 軸方 向 微量移動調(diào)整間隙 而當(dāng)被夾持的莖稈直徑變小時 在復(fù)位彈簧的彈簧力作 用下 導(dǎo)向輪壓緊裝置帶動套桿支架帶動導(dǎo)向輪和第二皮帶第二 V 型皮帶向內(nèi)微 調(diào) 可實現(xiàn)第一 V 型皮帶和第二 V 型皮帶之間輸送間隙的從而實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié) 8 14 圖 4 傳動裝置的示意圖 Fig 4 A schematic view of the transmission means 皮帶張緊裝置如下圖所示 圖 5 張緊裝置 Fig 5 Tensioning means 此張緊裝置不僅可以起到張緊皮帶輪的作用 由于油菜幼苗的大小不一樣 所以又可以起到調(diào)節(jié)對輥皮帶傳動之間的間隙的作用 2 2 3 輸送裝置的參數(shù)選擇與計算 9 1 動力的設(shè)計選擇 根據(jù)要求可以設(shè)定所選動力機為 Y 系列三相異步電動機 其額定功率 P 0 75KW min 為 8h 首先選定 V 帶的型號 由 機械設(shè)計基礎(chǔ) 教材表 11 6 查得工作情況系數(shù) Ka 1 所以計算功率 Pc Ka Pc K A P 1 0 75 0 75 KW 15 c 確定帶輪基準直徑 由 機械設(shè)計基礎(chǔ) 教材表 11 7 取主動輪的基準直徑 d1 d2 125mm 16 由 機械設(shè)計基礎(chǔ) 教材表 11 7 取 d2 200mm 這是將使 n2 降低 但其誤差在 5 范圍內(nèi) 所以允許 驗算帶的速度 根據(jù)教材公式 11 15 帶的速度為 60 10000 s 帶速在 5 25 范圍內(nèi) 帶速合適 確定 V 帶的基準長度和傳動中心距 根據(jù) 0 7 d1 d2 a0 2 d1 d2 初定中 心距 a0 220mm 由公式 11 2 計算帶的基準長度 2 4a0 根據(jù)教材表格 11 2 選取帶的基準長度為 Ld 800mm 按照公式 11 22 計算實際中心距 2 驗算主動輪上的包角 根據(jù)教材公式 11 1 得 a 主動輪上的包角合適 確定帶數(shù) 由教材可知 P0 P0 K KL 1 d KL 0 85 由 n1 1440r min i 2 d1 125mm 查 表 11 3 和 表 11 4 得 10 r P d n m 2 d d L 2a d d 752 5mm 18 L La a 204mm 19 d d2 1 180 57 3 180 120 20 Pz 21 161 6 P0 1 909kW P0 0 168kW 則 Z 1 06 取 z 1 根 確定帶的張緊力 由公式 11 23 得單根 V 帶張緊力 zv K 計算帶傳動作用在軸上的載荷 2 軸的校核 1 各軸的轉(zhuǎn)速 第一根軸 1 min 第二根軸 2 min 2 各軸功率 第一根軸 P1 P 0 75kW 第二根軸 P2 P1 0 72kW 其中查表可得 取 0 96 3 各軸轉(zhuǎn)矩 第一根軸 n1 P1 2 145N 22 23 24 25 26 27 28 第二根軸 4 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 T2 9550 n 1 11 46N m 29 1440r min P2 P1 0 72KW 31 11 P 2 5F 500 1 0 1 3 952 F 2zF sin 290N r r PT 9550 11 94N m 已知輸出軸上的功率 P1 7 5KW 轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)矩 T 2 11 46N m 32 1 選擇材料初步確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 查表 7 11 取 C 112 于是得 N2 33 最小軸徑顯然是安裝大帶輪處軸的直徑 由于此處開鍵槽故將直徑加大 10 15 取 dmin 30mm 2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 圖 6 軸的結(jié)構(gòu)示意圖 Fig 6 The shaft of the schematic structure view 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1 第一段軸長 17 直徑 30 查表 6 11 可得普通 V 帶帶輪寬 B 20 取 B 25mm 為了保證軸端擋圈只壓在大帶輪上而不壓在軸的端面上 大帶輪與軸的周向定位 采用平鍵連接 查表 5 73 選用的平鍵尺寸為 b h L 10mm 8mm 18mm 2 第二段長 242 密碼 直徑 35mm 3 第三段設(shè)計直徑為 38mm 長度設(shè)計為 51mm 4 第四段長度為 96mm 5 初步選擇滾動軸承 軸主要承受徑向力作用 故選用深溝球軸承 參照工 2 3 軸上載荷的計算 0 2 A 假設(shè)重量在軸上呈線性均勻分布 受力分析 12 B 35mm 62mm 14mm 故 l l 14mm 軸的總長為 273mm P 3min 24 作要求 并根據(jù) 查表 8 23 選擇深溝球軸承 6007 其尺寸 d D 已知皮帶輪對軸的壓力 F 145N 轉(zhuǎn)矩 取帶輪為 并 且 帶輪 水平力 鉛垂力 Fr Fa F0 GA 146N 30N 選擇軸的材料 并確定需用應(yīng)力 選用 45 鋼正火處理 由教材表 14 1 查得強度 B 1b 由軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖克制軸的支承跨度為 L 614mm 按照彎扭合成校核軸的強度 求水平面支反力 2 繪制水平面彎矩圖 2 求垂直面支反力 由 M B 0 得 2 2 FAV 87N FBV 59N 繪制垂直面彎矩圖 截面 C 左側(cè)彎矩 2 繪制合成彎矩圖 根據(jù) M M H M V 得 39 M C M CH M CV 10550N mm 繪制轉(zhuǎn)矩圖 2 繪制當(dāng)量彎矩圖 M e M T 41 13 2 55MPa 22 24 FF F 146N 34 LM F 9782N mm 35 L d 36 r a AV F F F 0由 F 0 得 37 LM F 5829N mm 截面右側(cè)彎矩 38 L M F 3953N mm 2 2 2 2M M M 11387N mmC 2 2 d 40 t 2 2 由當(dāng)量彎矩圖和軸的結(jié)構(gòu)圖可知 C 和 D 處都有可能是危險截面 應(yīng)當(dāng)分別計算 其當(dāng)量彎矩 但是由于 D 點不用要求設(shè)計 所以只需要校核 C 點 而此處可將軸 的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力看做脈動循環(huán) 取 0 6 則 C 截面有 42 ce 校核危險截面處的強度 Wc 0 1 d2 故軸的強度足夠 圖 7 軸的校核與強度計算 Fig 7 Verification and strength calculation of axis 5 滾動軸承的設(shè)計計算 已知裝軸承處軸徑 d 33mm 轉(zhuǎn)速 n 720r min 選用深溝球軸承 6007 14 c0 8600N 2 2M M C T 15205N mm M M 10550N mm M M 55MPa 43 3 11 1 軸承載荷校核 對深溝球軸承 其徑向基本 C r f pfP t 60n 10 Lh 1 額定載荷 中 Cr 基本額定動載荷 查表 8 23 得 Cr 8 6kN fp 載荷系數(shù) 查表 8 15 取 f p 1 P 當(dāng)量動載荷 N ft 溫度系數(shù) 查表 8 14 得 ft 1 Lh 基本額定壽命 本機預(yù)設(shè)壽命 L h 4000h n 軸承轉(zhuǎn)速 r min 壽命指數(shù) 對球軸承 30 帶入數(shù)值求得 P 1723 44N 故在規(guī)定的條件下 6007 軸承可用 2 2 4 輸送裝置的參數(shù) 小帶輪的輸入功率 2 n 1 2 0 921984 2 1 表示 V 帶的傳動效率取 0 96 2 表示一對滾動軸承的傳動效率取 0 98 根據(jù)要求輸送裝置每分鐘要輸送 60 棵幼苗且株距為 0 2m 60 s 取輸入軸小帶輪的直徑為 125mm 由 60 1000 小帶輪的轉(zhuǎn)速 d1 由表 11 6 查得工作情況系數(shù) KA 1 所以計算功率 Pc P1 K A 0 345kW 根據(jù)圖 11 12 根據(jù) Pc 和 n 確定選用 A 型帶 15 44 45 46 47 48 49 6 PP 2 PP 3 45744KW 0 2 60 m d nv v 60 1000 r 1 由 Pc FeV Fe 表示 V 帶的工作阻力 得 Fe 17 25N 設(shè)一根皮帶的緊邊拉力為 F1 松邊拉力為 F2 則有 Fe F1 F2 F2 50 51 52 本裝置采用一個主動輪 兩個從動輪 兩個引導(dǎo)輪 選定跟們的直徑分別為 125mm 160mm 200mm 180mm 125mm 如下圖所示 圖 8 帶輪間的中心距的關(guān)系圖 Fig 8 Pulley center distance between the diagram 有前面的計算可 知輪 1 和輪 2 的中心距為 220mm 設(shè)從右 至左半徑依次 為 r1 r2 r3 r4 r5 根據(jù)已知關(guān)系有 2 2 依次可以算出剩下幾個帶輪之間的中心距 依次為 252mm 126mm 350mm 2 2 5 對輥裝置之間的動力傳動參數(shù) 由于是對輥裝置所以動力由一側(cè)傳到另一側(cè)時需要用齒輪傳動 根據(jù)要求及設(shè)計 齒輪之間的中心距為 130mm 而這對齒輪作用主要是傳遞 動力 所以可以選擇傳動比 i 1 可求出分度圓的直徑 d mz 130mm 選 m 2 5 即可得出 齒數(shù) z 52 55 齒頂圓直徑 da m z 2 135mm 56 齒根圓直徑 16 F1 e tan r r 220 53 可得 tan 6 3 54 9 27 25 齒頂高 齒根高 齒高 d f m z 2 5 123 75mm ha m 2 5mm hf 1 25m 3 125mm h 2 25m 5 625mm 57 58 59 60 2 3 2 3 1 落苗機構(gòu)的理論設(shè)計 落苗機構(gòu)的結(jié)構(gòu) 對輥加速落苗機構(gòu)包括第一對輥軸 第二對輥軸 第一對輥軸支撐架 第二 對輥軸支撐架 滾動軸承 第一對輥軸 第二對輥軸 通過滾動軸承安裝在對輥 軸支撐架上 第一對輥軸支撐架 第二對輥軸支撐架 與安裝板固連 2 3 2 落苗機構(gòu)的工作原理 輸送機構(gòu)送苗機構(gòu)輸送的缽苗達到輸送機構(gòu)的輸出端在引導(dǎo)輪末端處后 由 于一旦沒有 V 型皮帶的夾持 將缽苗在重力的作用做呈現(xiàn)斜拋動 在有限時間內(nèi) 落入對輥落苗裝置的第一落苗對輥軸和第二落苗對輥軸之間的落苗口處兩對輥 軸中心處 對輥軸夾持缽苗的基質(zhì)處 通過對輥的作用過程取消缽苗向后運動的 水平速度 同時給定缽苗一個向下運動的加速度 加速缽苗向下運動 縮短向下 運動時間過長造成的投苗誤差 3 其他主要零件的選擇與潤滑 可調(diào)性導(dǎo)軌 4 個 復(fù)位彈簧 4 個 柱形管 4 個 引導(dǎo)輪套架 6 個 支架 6 個 套桿支架 4 個 M10 螺栓 10 個 深溝球軸承 6 個 對輥軸支撐架 2 個 普 通平鍵 5 個 齒輪的潤滑 由于都是開式齒輪采用人工定期加油潤滑 深溝球軸承的潤滑 采用脂潤滑 4 結(jié)束語 缽體育苗技術(shù)是一種非傳統(tǒng)的常規(guī)苗盤育苗的新型育苗技術(shù) 育苗移栽具有 培育壯苗 解決作物栽培季節(jié)矛盾 促進糧油增產(chǎn)的優(yōu)勢 隨著缽體育苗技術(shù)的 發(fā)展與日漸成熟 秧苗移栽技術(shù)也越來越收到廣大農(nóng)機專家與種植戶的重視 缽 苗移栽機械在國內(nèi)外取得很大的發(fā)展與應(yīng)用 國外一些發(fā)達國家在 2000 年以后 隨著插秧機技術(shù)的日漸成熟及廣泛使用 17 4 6 其栽植臂的機構(gòu)開始在移栽機的取苗部件上得到推廣 從而得到了一些插秧機栽 植臂衍生的少數(shù)的移栽機取苗部件 比如 2000 年韓國的 K H Ryu 研制了由伺服電 機 單片機 視覺系統(tǒng)及其傳感裝置組成的栽植機機械手 其在室內(nèi)靜態(tài)的試驗 中 取苗成功率已經(jīng)達到了 90 但該種裝置只適宜定點取苗 并不適宜環(huán)境復(fù) 雜的大田作業(yè) 可靠性也有待加強 美國 Frank W Faulring 等人為實現(xiàn)自動移栽 機設(shè)計的真空泵式取苗系統(tǒng) 工作原理為 取苗時 苗盤 包括底盤 被整體放 入定位裝置 隨后將底盤抽出 所有缽苗穩(wěn)穩(wěn)地落在后備托盤上 后備托盤上有 一個落苗口孔連接落苗管 當(dāng)移動缽苗至與這個落苗口孔相對中時 缽苗在自重 力及小電機驅(qū)動壓縮機產(chǎn)生的吸引力作用下 將缽苗自穴盤成功吸落 經(jīng)過導(dǎo)苗 管后再完成栽植作業(yè) 待取缽苗由相應(yīng)驅(qū)動裝置依次移至此落苗口孔 繼而實現(xiàn) 連續(xù)取苗 由于所有力都作用在使苗做向下方向的運動 所以在操作中不存在有 缽苗側(cè)向翻轉(zhuǎn)等的問題 此操作能夠保證較好地達成取苗栽植來實現(xiàn)增產(chǎn)的效 果 但是這種移栽機成本高 目前國內(nèi)蔬菜栽植全部用人工完成 油菜栽植機幾乎是空白 研究工作非常 少 就其當(dāng)前的發(fā)展狀況 我國油菜栽植機械的研究和應(yīng)用還處于發(fā)展階段 而 且國內(nèi)對移栽機械的研究和開發(fā)仿造較多 還沒有重大的改進和技術(shù)上的突破 幾乎所有的缽 育 苗移栽機械都采用人工喂苗 同時 國內(nèi)的很多專家也開始著 手取苗部件方面的研究 比如 2000 年華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的馬瑞峻等人提出了一種人 機結(jié)合的全自動 2 自由度機械手式穴盤水稻缽苗有序移栽機械的設(shè)計方案 由單 片機控制的機械手自動地完成穴盤水稻秧苗的有序拋栽作業(yè) 自動化程度得到了 大幅度的提升 但其秧夾開啟時的可靠性尚未得到進一步的驗證 長期以來國內(nèi)外農(nóng)機專家與學(xué)者對移栽機械進行研究 取得一定的發(fā)展 但 國內(nèi)目前市場上出現(xiàn)或者公開的移栽機械的打孔栽植部件仍不能滿足生產(chǎn)的需 要 因此 有必要研究設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單 成本較低并能滿足農(nóng)藝要求的新型拔 苗 送苗 落苗裝置 4 1 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點 1 能夠?qū)崿F(xiàn)自動拔苗 不需要人工喂苗 節(jié)省勞動力 節(jié)約成本 2 將栽植系統(tǒng)中拔苗 排序 輸送 落苗等四個工序連貫實現(xiàn) 實現(xiàn)一體式 工作 既提高機構(gòu)的工作效率又保證機構(gòu)的運動平穩(wěn)可靠 3 實現(xiàn)不傷苗的排序與輸送 工作過程中皮帶輪之間軸向與縱向的間隙能夠 自動調(diào)整 兩皮帶輪之間間隙始終仿形秧苗莖稈直徑 18 5 4 2 4 機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)簡單 易加工制造 成本低 適應(yīng)性好 適合我國國情 論文的不足與展望 本文的相關(guān)理論設(shè)計計算可能嚴謹性不是很好 而且一些小部件的 小零件 的設(shè)計也很粗糙 同時本裝置還可以進行進一步的研究 以求達到經(jīng)濟與使用性 并進 早日實現(xiàn)大面積的移栽自動化 參考文獻 1 尹業(yè)宏 孫金風(fēng) 安寧 等 同步扶正棉苗移栽機設(shè)計 J 湖北農(nóng)業(yè) 學(xué) 2010 29 1 194 196 2 丁文芹 毛罕平 胡建平 等 穴盤苗自動移栽機的結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動仿真分析 J 農(nóng)機化 研究 2011 10 75 78 3 官春云 冬油菜栽培新方法 機播機收 適度管理 J 農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備 2008 5 12 13 4 封俊 論我國旱地栽植機械的開發(fā)前景和方向 J 中國農(nóng)機化 2000 4 12 13 5 韓占全 封俊 曾愛軍 我國旱地栽植機械的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 J 現(xiàn)代農(nóng)機 化 2000 8 29 31 6 陳風(fēng) 陳永成 王維新 旱地移栽機現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 J 農(nóng)機化研究 2005 5 24 26 7 武科 陳永成 畢新勝 幾種典型的移栽機 J 農(nóng)機化 2009 3 12 14 8 湯修映 侯書林 朱玉龍 等 油菜移栽機械化技術(shù)研究進展 J 農(nóng)機化研 究 2010 4 224 227 9 張旭 齒輪齒條式膜上打孔機構(gòu)的研究 J 農(nóng)業(yè)科技與裝備 2012 3 33 35 10 于建群 馬成林 左春圣 等 新型鏟式播種機打孔器的研究 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué) 報 2001 32 1 38 41 11 韓長杰 萬建林 楊宛章 等 2ZB 2 型移栽機的研制 J 農(nóng)業(yè)科技與裝 備 2010 6 51 52 12 Gee Clough D 1974 Single lug forcesfor a rigid open wheel on rice soils UnpublishedPh D Dissertation University of California Davis pp 109 142 13 楊海君 湯楚宙 歐陽中萬 自動移載機拔苗機構(gòu)設(shè)計及其參數(shù)理論性研究 J 常德師范學(xué)院學(xué)報 2002 14 4 47 49 14 徐麗明 張鐵中 史志清 玉米自動移栽機取苗機構(gòu)的設(shè)計 J 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2000 5 4 58 60 19 15 李建剛 尹文慶 胡飛 等 基于 MAT LAB Simulink 的取苗機械臂運動軌跡仿真 J 中國制造業(yè)信息化 2009 38 15 27 34 16 張麗華 邱立春 田素博 等 指針夾緊式穴盤苗移栽爪設(shè)計 J 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 學(xué)報 2010 04 41 2 235 237 17 徐金蘇 蔬菜缽苗移栽機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計 參數(shù)優(yōu)化與動態(tài)仿真分析 D 杭州 浙江 理工大學(xué) 2009 18 包春江 李寶筏 包文育 等 水稻缽苗空氣整根氣吸式有序移栽機的研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2003 19 6 130 134 19 高正路 2ZY 2 型油菜移栽機的設(shè)計 J 江蘇農(nóng)機與農(nóng)藝 2001 3 10 12 20 劉效亮 李其昀 育苗移栽機械化發(fā)展方向 J 山東理工大學(xué)學(xué)報 自然科學(xué) 版 2003 17 3 108 110 21 王君玲 高玉芝 李成華 蔬菜移栽生產(chǎn)機械化現(xiàn)狀與發(fā)展方向 J 農(nóng)機化研 究 2004 3 42 43 22 韓豹 馬守義 申建英 等 2Z 6 型作物秧苗移栽機的研制 J 現(xiàn)代化農(nóng) 業(yè) 1998 7 31 33 23 顧世康 封俊 曾愛軍 導(dǎo)苗管式栽植機的試驗研究 導(dǎo)苗管式栽植機的改進設(shè)計與 試驗 期刊論文 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 1998 03 24 楊子萬 范云翔 孫廷琮 胡文河 空氣整根營養(yǎng)缽育苗秧盤對培育水稻稀植大秧苗的影 響 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 1995 年 02 期 25 武科 陳永成 畢新勝 育苗移栽機械化的發(fā)展趨勢 J 農(nóng)機化研究 2010 32 1 230 232 26 金誠謙 吳崇友 袁文勝 鏈夾式移栽機栽植作業(yè)質(zhì)量影響因素分析 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué) 報 2008 39 9 196 198 27 封俊 顧世康 中國玉米育苗栽植機械化的現(xiàn)狀與問題 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 1998 14 1 103 107 28 劉磊 陳永成 等 吊籃式移栽機栽植器運動參數(shù)的研究 J 石河子大學(xué)學(xué)報 2008 26 4 504 506 29 武科 畢新勝 陳永成 吊籃式棉花移栽機的研究 J 農(nóng)機化研究 2006 26 4 164 166 30 李其昀 汪遵元 雙輸送帶式栽植器的試驗研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 1997 13 3 124 20 31 127 高玉芝 王君玲 李成華 我國旱地育苗移栽機械化面臨的問題及應(yīng)對措施 J 沈陽 農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2004 35 2 145 147 32 董春旺 胡斌 等 工廠化穴盤育苗精量播種裝置現(xiàn)狀及發(fā)展對策 J 2008 30 8 247 249 農(nóng)機化研究 致 謝 首先 我要感謝我的導(dǎo)師吳明亮老師 他嚴謹細致 一絲不茍的作風(fēng)一直是 我工作 學(xué)習(xí)中的榜樣 給了起到了指明燈的作用 他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘 一格的思路給予我無盡的啟迪 讓我很快就感受到了設(shè)計的快樂并融入其中 其 次我要感謝向偉師兄以及同學(xué)對我的幫助和指點 沒有他們的幫助和提供資料 沒有他們的鼓勵和加油 這次畢業(yè)設(shè)計就不會如此的順利進行 此次畢業(yè)設(shè)計歷時一個月 是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過的時段最長 涉及內(nèi)容最 廣 工作量最大的一次設(shè)計 用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計相當(dāng)如是把 以前的小課程設(shè)計綜合在一起的過程 只要把握住每個小課設(shè)的精華 環(huán)環(huán)緊扣 增強邏輯 那么這次的任務(wù)也就不難了 俗話說的好 磨刀不誤砍柴工 當(dāng)每 次遇到不懂得問題時 我都會第一時間記在本子上面 然后等答疑的時候問兩位 老師 老師對于我提出來的問題都一一解答 從來都不會因為我的問題稍過簡單 加以責(zé)備 而是一再的告誡我做設(shè)計該注意的地方 從課題的選擇到項目的最終 完成 老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持 他們真正起到了 傳道授業(yè) 解惑疑 的作用 讓人油然而生的敬佩 除此之外 我們組和老師還有另外兩個 交流途徑 打電話和上網(wǎng) 為此老師還特意建立一個群 以便大家第一時間接收 到畢業(yè)設(shè)計的最新消息和資料 每次大家都在群不亦樂乎的討論著畢業(yè)設(shè)計的事 情 多少個日日夜夜 老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo) 同時還在思想 生活 上給我以無微不至的關(guān)懷 除了敬佩老師們的專業(yè)水平外 他們的治學(xué)嚴謹和科 學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣 并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 在此 謹向吳明亮老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意 在論文即將完成之際 我的心情無法平靜 從開始進入課題到論文的順利完 成 有多少可敬的師長 同學(xué) 朋友給了我無言的幫助 在這里請接受我誠摯的 謝意 最后我還要感謝工學(xué)院和我的母校湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)四年來對我的栽培 21 22