棉花秧苗移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含10張CAD圖,棉花,秧苗,移栽,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),10,cad 摘要：論文本著節(jié)省材料、成本低廉、安全簡(jiǎn)易、效率高的原則，立足于棉花秧苗移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)根據(jù)作物育苗移栽的農(nóng)藝要求，在分析了國(guó)內(nèi)外眾多移栽機(jī)的基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)了適合棉花營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽的的關(guān)鍵部件，并通過(guò)作業(yè)效果調(diào)查，分析研究了機(jī)械栽苗的一般規(guī)律，找出了影響栽苗效果的若干因素，確立了主要的工作部件的參數(shù)選擇,主要覆土器，地輪，開溝器，鎮(zhèn)壓輪等零件的設(shè)計(jì)與校核，該設(shè)計(jì)的理論成果能應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，設(shè)計(jì)出來(lái)的棉花秧苗移栽機(jī)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地可形成一條強(qiáng)韌的紐帶。 關(guān)鍵字：移栽機(jī) 鎮(zhèn)壓輪 校核 I Abstract:The text is based on the principles of material saving, low cost, simple safety, and high efficiency. Based on the structural design of cotton seedling transplanters, this design analyzes the basis of many transplanters at home and abroad based on the agronomic requirements of crop seedling transplanting. The key components suitable for cotton nutrient bowl seedling transplanting were optimized and designed. Based on the investigation of operation effects, the general laws of mechanical planting seedlings were analyzed, several factors affecting the seedling effect were found, and the main working parts were established. Parameter selection, design and check of main cover, ground wheel, opener, crusher and other parts. The theoretical results of this design can be applied to actual production. The designed cotton seedling transplanter and agricultural production base can be formed. A strong bond. Key words: Transplanting machine Suppression wheel Check III 目錄 1 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 全自動(dòng)移栽機(jī)取送苗裝置 3 1.2.2 XT616型棉花移栽裝置 3 1.2.3 棉花單株移栽機(jī)裝置 4 1.3 研究主要內(nèi)容 5 2 總體方案確定 7 2.1 確定整體機(jī)械方案 7 2.2 整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 2.2.1 機(jī)械地輪結(jié)構(gòu) 8 2.2.2 機(jī)械開溝器結(jié)構(gòu) 9 2.2.3 機(jī)械鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu) 9 2.2.4 機(jī)械覆土器結(jié)構(gòu) 10 2.3 栽植機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2.4 地輪軸的設(shè)計(jì) 12 2.4.1 軸的材料和熱處理方式的選擇 12 2.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 3 軸的設(shè)計(jì)校核 14 3.1 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 14 3.2 軸上載荷的計(jì)算 14 3.3 鍵聯(lián)接選擇和校核 17 3.3.1 平鍵連接 17 3.3.2 鍵聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度校核 17 結(jié)論 19 參考文獻(xiàn) 20 致 謝 22 ii 1 緒論 1.1 研究背景 中國(guó)是棉花大國(guó)，無(wú)論是種植面積還是單位面積產(chǎn)量，它都處于先進(jìn)棉花種植國(guó)的前列，1990年代，中國(guó)棉花年平均種植面積達(dá)到550萬(wàn)公頃，居世界第一；皮棉的總產(chǎn)量為450萬(wàn)噸，單產(chǎn)也位居世界棉花生產(chǎn)之首，由于進(jìn)口棉花價(jià)格低廉，國(guó)內(nèi)棉花庫(kù)存急劇增加，儲(chǔ)量過(guò)大。國(guó)家每年為此提供的財(cái)政補(bǔ)貼達(dá)數(shù)億元。加入世貿(mào)組織后，棉花及其產(chǎn)品將進(jìn)一步市場(chǎng)化和國(guó)際化。 此外，由于中國(guó)耕地的逐漸減少，人口的快速增長(zhǎng)以及中國(guó)對(duì)食品的需求不斷增長(zhǎng)。同時(shí)，由于生態(tài)平衡不斷受到破壞，干旱日益嚴(yán)重，一些地區(qū)不得不將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作為農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的重要目標(biāo)。面對(duì)當(dāng)前形勢(shì)，在節(jié)省成本和提高效率的基礎(chǔ)上建立技術(shù)，資金和信息密集的現(xiàn)代棉花生產(chǎn)系統(tǒng)已成為當(dāng)務(wù)之急。這包括在不浪費(fèi)時(shí)間的情況下推廣適用的棉花生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)。棉花移植的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1） 有利于強(qiáng)壯秧苗的種植和密植的實(shí)現(xiàn)。在對(duì)營(yíng)養(yǎng)缽進(jìn)行塑料薄膜覆蓋后，由于塑料薄膜具有更好的透光性，可以快速提高苗床的溫度，并且苗床中的水分是合適的。它滿足了種子發(fā)芽和出土的需要，有效克服了早期綠色低溫和干旱或低溫高濕對(duì)播種和幼苗保護(hù)的不利影響。苗床中的水分適宜，滿足種子發(fā)芽和出土的需要，從而有效地解決了早期綠色低溫和干旱或低溫高濕對(duì)幼苗保護(hù)的不利影響。苗床的內(nèi)部播種期可以提前20到30天，棉花移栽時(shí)，可以按照計(jì)劃的間距種苗，整株密植，有效地解決了活棉難以出苗，難以繼續(xù)的問(wèn)題。 （2） 有利的種植制度改革。作物秧苗移栽可以提前播種，增加有效面積，延長(zhǎng)生長(zhǎng)期，確保按時(shí)成熟。移植的作物具有發(fā)達(dá)的根系，莖粗，成熟且穩(wěn)定的抗倒伏性和高產(chǎn)量。小麥和棉花的間作主要在黃河流域的兩個(gè)棉花地區(qū)進(jìn)行。由于小麥與棉花之間的共生期較長(zhǎng)，水，肥，光之間的沖突非常突出，棉花難以使整個(gè)幼苗早發(fā)育，往往導(dǎo)致晚熟和晚產(chǎn)。棉花與小麥行間套種縮短了小麥和棉花的共生周期，并延長(zhǎng)了棉花的生長(zhǎng)期。因此，與小麥套種相比，棉花產(chǎn)量可提高20％至40％。 （3） 有利于增強(qiáng)棉花的耐鹽性。這是在鹽堿地種植棉花的主要障礙。將棉苗移植到黃河流域次生化學(xué)鹽堿地和沿海鹽堿地后，克服了棉苗直接播種的困難和晚熟問(wèn)題。不利的力量增加了，產(chǎn)量增加了20％到30％。因此，棉花已成為改善鹽堿地利用的先鋒作物，在長(zhǎng)江流域的稻棉輪作區(qū)，由于殘茬土壤寒冷且土壤透氣性差，因此播種第一年就很難使棉花發(fā)芽，并且成熟晚了。秧苗移栽可以有效解決因種苗難保，棉花植株過(guò)晚而造成的單產(chǎn)低，質(zhì)量差的問(wèn)題。 （4） 有利于增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，增加土地的復(fù)種指數(shù)，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。與現(xiàn)場(chǎng)直播相比，它具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。 （5） 避免春旱或秋凍，改種移栽，解決種間機(jī)械收割等問(wèn)題，行距，株距和機(jī)械移栽深度一致，質(zhì)量穩(wěn)定，可靠。 （6） 在北方，棉花通過(guò)秧苗移栽后，肥力增加，單產(chǎn)增加，經(jīng)濟(jì)效益顯著。這是眾所周知的。但是，人工秧苗的保護(hù)率低，種植均勻性差，成活率低。他們不能充分利用玉米幼苗移植帶來(lái)的巨大產(chǎn)量增加。此外，巨大的勞動(dòng)強(qiáng)度也使那些棉花種植者無(wú)法忍受。為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的棉花幼苗移植，必須實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 中國(guó)在旱地種植機(jī)械上的研發(fā)工作始于1960年代，而裸根秧苗移栽機(jī)的開發(fā)始于1970年代。最早用于甜菜移植的是1980年代的半自動(dòng)蔬菜移植機(jī)。近年來(lái)，隨著育苗技術(shù)的發(fā)展和人工成本的上升，促進(jìn)了種植機(jī)械的研究和開發(fā)，并且出現(xiàn)了新的種植機(jī)械。在1930年代初，國(guó)外進(jìn)行了人工苗的移植。在1950年代，開發(fā)了各種半自動(dòng)移栽機(jī)和簡(jiǎn)單的制碗機(jī)。到1980年代，半自動(dòng)移栽機(jī)已廣泛用于生產(chǎn)中，制碗機(jī)已成為一個(gè)系列。十多年來(lái)，已經(jīng)開發(fā)出各種全自動(dòng)插秧機(jī)，以實(shí)現(xiàn)育苗過(guò)程的機(jī)械化，工廠化和設(shè)施化。實(shí)際上，中國(guó)目前一些已開發(fā)的插秧機(jī)具有在國(guó)外廣泛使用的性能。該機(jī)的性能幾乎相同，但國(guó)外的插秧機(jī)和秧苗技術(shù)已成為不可分割的一部分，因此得到了廣泛的應(yīng)用。移植機(jī)的研發(fā)仍應(yīng)主要是半自動(dòng)的。半自動(dòng)移栽機(jī)雖然速度不快，需要一些輔助工人，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便，適合中國(guó)國(guó)情。移植機(jī)的研發(fā)不應(yīng)單純追求自動(dòng)化和高速化。實(shí)際上，目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的移植機(jī)主要是半自動(dòng)模型，而全自動(dòng)化仍處于研發(fā)階段。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)移栽機(jī)械的研究仍應(yīng)集中在半自動(dòng)模型上，并應(yīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化，系列化和標(biāo)準(zhǔn)化以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同需求。許多農(nóng)作物都有特殊的移栽要求，因此需要開發(fā)特殊的移栽機(jī)。中國(guó)在這方面存在差距，另一方面，應(yīng)注意移植機(jī)的多功能性，一機(jī)多用以及提高植機(jī)的利用率，為了降低移植機(jī)的價(jià)格，我國(guó)必須充分毫不動(dòng)搖的選擇性能優(yōu)良的產(chǎn)品，進(jìn)行批量生產(chǎn)以降低移植機(jī)的成本，設(shè)計(jì)出來(lái)的棉花秧苗移栽機(jī)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地可形成一條強(qiáng)韌的紐帶。 1.2.1 全自動(dòng)移栽機(jī)取送苗裝置 3 圖1.1所示為全自動(dòng)移栽機(jī)取送苗系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)對(duì)缽苗盤進(jìn)行有效固定，并控制缽苗盤橫向、縱向移位，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其中的缽苗進(jìn)行逐排精確夾取，缽苗盤移位機(jī)構(gòu)通過(guò)2根縱向?qū)к?安裝在機(jī)架5上，并通過(guò)缽苗盤移位機(jī)構(gòu)縱向升降氣缸1與機(jī)架5連接，苗盤固定架4通過(guò)苗盤固定架橫向移動(dòng)氣缸3與機(jī)架5連接，能夠在氣缸作用下進(jìn)行橫向和縱向移位。編碼器傳動(dòng)齒條8安裝在缽苗盤移位機(jī)構(gòu)上，并與固定在機(jī)架5.上的編碼器傳動(dòng)齒輪9配合。苗盤6放置在苗盤固定架4上，能隨著苗盤固定架縱向和橫向移動(dòng)，機(jī)架5用于支撐缽苗盤移位機(jī)構(gòu)，同時(shí)連接移栽機(jī)的取苗機(jī)構(gòu)、頂苗機(jī)構(gòu)等部分。全自動(dòng)移栽機(jī)取送苗系統(tǒng)進(jìn)行了田間試驗(yàn)，得到最佳頂苗氣缸壓力和最佳夾苗氣缸壓力分別為0.4、0.25 MPa.此外，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化和正交試驗(yàn)，得到當(dāng)取苗頻率為7次/min.輸送苗速度為42 m/min.移栽機(jī)前進(jìn)速度為20 m/min時(shí)，該系統(tǒng)取送苗總體質(zhì)量最佳，此時(shí)移栽漏苗率為2.4%.重栽率為1.1% ，倒伏率為1.3%、傷苗率為1.7%和取送苗合格率為96.7%。 1.苗盤移位機(jī)構(gòu)縱向升降氣缸_ 2.限位螺母_ 3.菌 盤固定架橫向移動(dòng)氣缸4.苗盤固定架5.機(jī)架 6.苗盤 7.縱向?qū)к?8.編碼器傳動(dòng)內(nèi)條 9.編碼器傳動(dòng)齒輪10.編碼器 圖1.1 全自動(dòng)移栽機(jī)取送苗裝置 1.2.2 XT616型棉花移栽裝置 目前，歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家依靠自身的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，成功開發(fā)出各種類型的穴盤苗自動(dòng)棉花移栽機(jī)械設(shè)備，受到大多數(shù)農(nóng)民都喜歡和歡迎。Australian Transplant Systems生產(chǎn)的XT616插秧機(jī)是一種專用的棉花移栽機(jī)，XT616棉花移栽機(jī)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)主要方面。驅(qū)動(dòng)設(shè)備（步進(jìn)電機(jī)，氣缸）由PLC可編程控制器控制。只需更改程序，即可調(diào)整機(jī)器人末端的操作范圍。各種機(jī)械手規(guī)格的末端執(zhí)行器種類繁多，適應(yīng)不同規(guī)格棉花的轉(zhuǎn)移，提高了移植物的利用率，折疊了運(yùn)輸平臺(tái)，完全節(jié)省了空間和成本。該插秧機(jī)相對(duì)較小，可靠靈活，適用于大型苗木生產(chǎn)線和中小型苗木，圖1.2為整體機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1.2 XT616型棉花移栽裝置 1.2.3 棉花單株移栽機(jī)裝置 如圖1.3為棉花單株移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括帶有行進(jìn)輪1和牽引機(jī)構(gòu)2的機(jī)架3在行進(jìn)輪1后方的機(jī)架3上設(shè)置有開溝鏟4，在機(jī)架3.上設(shè)置有載物架5在該載物架5的后方設(shè)置有帶有棉株孔6的轉(zhuǎn)盤7該轉(zhuǎn)盤7通過(guò)減速機(jī)構(gòu)8與行進(jìn)輪1動(dòng)力連接，在棉株孔6下方活動(dòng)設(shè)置有托盤9,在托盤9的下方的機(jī)架3上設(shè)置有后面帶有滑道開口10的滑道11,在該滑道開口10 處設(shè)置有傾斜的下苗滑道12,在下苗滑道12的后方設(shè)置有埋土固株輪16和埋土壓實(shí)輪13。首先將缽苗放置到載物架5上,操作人員將缽苗放置在棉株孔6內(nèi)，拖拉機(jī)等機(jī)械通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)2帶動(dòng)機(jī)架3前行，行進(jìn)輪1通過(guò)減速機(jī)構(gòu)8帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤7轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)棉株孔6到達(dá)滑道開口10處時(shí)棉株孔6下方的托盤9由于沒(méi)有滑道的托舉,在重力的作用下,托盤9向下轉(zhuǎn)動(dòng)，缽苗從棉株孔6內(nèi)落下，并沿傾斜的下苗滑道12下滑至開溝鏟4劃出的種溝內(nèi)，同時(shí)埋土壓實(shí)輪13將缽苗埋土壓實(shí)，完成缽苗移栽工作，這樣對(duì)秧苗無(wú)損傷、勞動(dòng)強(qiáng)度低、移栽速度快、移栽成本低，使得該技術(shù)更易于推廣。 圖1.3 棉花單株移栽機(jī)裝置 行進(jìn)輪1，牽引機(jī)構(gòu)2，機(jī)架3，開溝鏟4，，載物架5，棉株孔6，轉(zhuǎn)盤7，減速機(jī)構(gòu)8，托盤9，滑道開口10，滑道11，下苗滑道12，壓實(shí)輪13 1.3 研究主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)就是結(jié)合原有的技術(shù)加以改進(jìn)和應(yīng)用，比如說(shuō)原有的棉花秧苗移栽機(jī)它的成活率不是太高，一畝地的死亡率能達(dá)到60%,所以在原有的技術(shù)上降低它的損耗率來(lái)保證它的成活率，達(dá)到一畝地的死亡率在50%以下可以提升農(nóng)民的生產(chǎn)率。原有的棉花秧苗移栽機(jī)的間距是固定很單一，不能更好的適應(yīng)各種土地要求，在原有的技術(shù)上把間距改成可調(diào)式，這樣農(nóng)民就可以根據(jù)不同的土地來(lái)調(diào)節(jié)間距，這樣就可以保證農(nóng)民的需求，根據(jù)實(shí)際情況分為以下幾個(gè)設(shè)計(jì)方面： (1) 棉花秧苗移栽機(jī)國(guó)內(nèi)外調(diào)查；通過(guò)前期分期國(guó)內(nèi)外有關(guān)棉花秧苗移栽機(jī)的技術(shù)方案，為接下來(lái)關(guān)鍵組件和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)研究提供性能基準(zhǔn)。 (2) 確定棉花秧苗移栽機(jī)的設(shè)計(jì)原理；考慮到絕大多數(shù)農(nóng)作物的秧苗都要求地上莖桿為直立狀態(tài)（部分特殊作物除外，如番薯），對(duì)栽植工序或栽植質(zhì)量的要求都是比較高的，所以必須要求定植瞬間秧苗或缽苗相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，也就是說(shuō)，秧苗在絕對(duì)靜止直立狀態(tài)下進(jìn)行覆土壓實(shí)，因而要求機(jī)械裝置連續(xù)保持前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的情況下，為每一個(gè)栽植的棉花秧苗創(chuàng)造一個(gè)瞬間相對(duì)靜止的狀態(tài)，以便完成定植工作。 (3) 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和校對(duì)；通過(guò)前面設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，為開溝器，鎮(zhèn)壓輪和覆土器具體設(shè)計(jì)提高理論支撐，然后檢查機(jī)械傳動(dòng)裝置主要部件的強(qiáng)度，繪制主要機(jī)構(gòu)的裝配圖，并繪制主要部件的零件圖。 2 總體方案確定 2.1 確定整體機(jī)械方案 由于目前大多數(shù)的移栽機(jī)都是半自動(dòng)和人工投料，因此播種速度受到限制，投喂頻率不能超過(guò)60株/ min，否則會(huì)使人感到緊張，容易出苗，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)力不高，僅為人工種植的2至5倍。全自動(dòng)插秧機(jī)理論上可以增加育苗次數(shù)，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，對(duì)育苗技術(shù)要求高，目前仍處于試驗(yàn)階段。移植的質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其是沒(méi)有秧苗輔助裝置的移植機(jī)。幼苗的勃起，株距和深度不能完全滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，通過(guò)調(diào)查研究，得知農(nóng)民在棉花移栽過(guò)程中遇到問(wèn)題。最大的問(wèn)題不是移植的速度，而是來(lái)回幼苗消耗的時(shí)間和能量，特別是時(shí)間問(wèn)題更加突出。眾所周知，適合棉花種植的時(shí)間大約在此前后十天。 因此，移植機(jī)的研發(fā)不應(yīng)單純追求自動(dòng)化和高速化，有鑒于此設(shè)計(jì)的主要目的是減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此這套移栽機(jī)械并不是追求高速，通過(guò)調(diào)查研究，了解到農(nóng)民在棉花移栽過(guò)程中遇到的最大問(wèn)題不是移栽速度，而是來(lái)回秧苗耗費(fèi)的時(shí)間和精力。而且速度快。有鑒于此，本設(shè)計(jì)的主要目的是減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此這套移栽機(jī)械不是追求高速，而是確保移栽質(zhì)量。大多數(shù)農(nóng)作物幼苗都要求地面上的莖直立（除了一些特殊作物，例如甘薯），對(duì)種植過(guò)程或種植質(zhì)量的要求也直立。因此，為了保持種植的幼苗的直立狀態(tài)，在種植時(shí)必須要求幼苗或盆栽幼苗的相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，也就是說(shuō)，將幼苗以絕對(duì)靜止且直立的狀態(tài)用土壤壓實(shí)，因此，為了使種植工作完成，需要使機(jī)器繼續(xù)前進(jìn)，以使每棵種植的幼苗均會(huì)產(chǎn)生暫時(shí)的相對(duì)靜態(tài)。這是種植機(jī)械的零速原理。根據(jù)上述零速原理，只有當(dāng)幼苗保持絕對(duì)零速時(shí)，才能保證播種速度。以下是對(duì)如何實(shí)現(xiàn)零速逐點(diǎn)綜合原理的詳細(xì)分析，Va = Ve Vr，其中Va是盆栽苗的絕對(duì)速度，動(dòng)力輪的半徑是R，鏈輪17的半徑是r，角速度是w1和w2，因此盆栽苗可以是在絕對(duì)靜態(tài)條件下被土壤覆蓋為了壓實(shí)，其絕對(duì)速度必須等于零，并且從力學(xué)的角度來(lái)看，必須使用Rw1 = rw2（此處的方程式僅表示數(shù)值，無(wú)符號(hào)）。因此，在知道了R和r之后，您可以找到合適的傳動(dòng)比，以使Ve和Vr相等，但方向相反，即保持零速。此時(shí)，可以使用幼苗來(lái)最大化盆栽幼苗的平直度。棉花移栽機(jī)的棉花移栽機(jī)制與玉米穴播機(jī)相似，只是由于個(gè)體棉花幼苗較大，該原理機(jī)制比較合適。 2.2 整機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖2.1 移栽機(jī)整體機(jī)構(gòu) （1）拖拉機(jī)后輪 （2）缽苗架 （3.地輪 （4）座位 （5）鏈輪43 （6）鏈輪17 （7）鏈輪17 （8）鏈輪17 （9）開溝器 （10）吊杯 （11）覆土板 （12）鎮(zhèn)壓輪 工作時(shí)，由懸掛10KW拖拉機(jī)后輪（1）驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)后面的機(jī)構(gòu)前行，同時(shí)，地輪（3）在驅(qū)動(dòng)力的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)和地輪（3）同軸的鏈輪，然后此鏈輪帶動(dòng)鏈輪43（5）轉(zhuǎn)動(dòng)，同鏈輪43同軸的鏈輪15被迫轉(zhuǎn)動(dòng)，繼而將力傳給鏈輪17（6），于是放有棉花缽苗的吊杯（10）在鏈輪（6），鏈輪（7）和鏈輪（8）的共同作用下轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)圖示位置時(shí)，吊杯在強(qiáng)制力的作用下打開，將棉花缽苗放入由開溝器（9）開出的溝內(nèi)，隨著在覆土器（11）的作用下棉花缽苗被固定，最后在鎮(zhèn)壓輪（12）的作用下，棉花缽苗被牢牢壓實(shí)，從而完成栽植工作，為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在工作過(guò)程中，由坐在座位（4）上的人將放在缽苗架（2）上的缽苗放到吊杯里面。根據(jù)拖拉機(jī)的速度和鏈條的長(zhǎng)度，將吊杯設(shè)計(jì)成共六個(gè)均勻分布在鏈條上。 2.2.1 機(jī)械地輪結(jié)構(gòu) 地輪在移栽機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程中起著舉足輕重的作用，首先地輪起到驅(qū)動(dòng)力的作用，地輪大多由一些具有凹凸不平花紋的輪胎或者是放有一些爪鋼制品，其目的就是能夠牢牢抓住松軟的土面，將力傳給后面的機(jī)具。由圖1可知拖拉機(jī)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)具前進(jìn)，在此過(guò)程中，地輪被迫轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將轉(zhuǎn)矩經(jīng)過(guò)鏈輪逐次傳給吊杯，使吊杯轉(zhuǎn)動(dòng)，于是坐在座位上人就可以輕松的將缽苗放入吊杯中，繼爾使移栽機(jī)的循環(huán)使用成為可能。其次，地輪還起著仿行的作用，由于受工作環(huán)境的影響，移栽機(jī)主要在凹凸不平的土地面上工作，當(dāng)通過(guò)較陡的坡或者是碰到溝時(shí)，容易出現(xiàn)漏栽和重栽的現(xiàn)象，對(duì)種子的使用是一種浪費(fèi)，而當(dāng)移栽機(jī)的仿行效果好時(shí)，這種現(xiàn)象就不會(huì)出現(xiàn)。所以移栽的效果和仿行的程度有著直接的影響。通過(guò)對(duì)大量資料的整理和實(shí)踐證明，地輪和開溝器離的越近，仿行效果越好。為此，將移栽機(jī)的地輪和開溝器設(shè)計(jì)的較近。 2.2.2 機(jī)械開溝器結(jié)構(gòu) 如圖2.2所示為開溝器整體結(jié)構(gòu)示意圖，其是移栽機(jī)的主要工作部件之一，它由切刀、開溝器兩側(cè)板、小鏵、鏟柄和支撐桿等組成，其特點(diǎn)是開的溝較深，且窄而直。作用是回土快、回土多，開溝器一過(guò)，土馬上回到溝里，有利于對(duì)苗進(jìn)行覆土，對(duì)栽苗非常有利，此種開溝器在移栽機(jī)械中是較理想的開溝器。在開溝器前端設(shè)有一個(gè)切刀，作用是切開土壤，減少工作阻力。小鏵的表面是推開表層干土及雜草，防止干土和雜草進(jìn)入開的溝內(nèi)，產(chǎn)生夾干土現(xiàn)象，使缽苗的成活率大大提高，翼板的作用是通過(guò)調(diào)整長(zhǎng)短使缽苗在最佳的時(shí)間段落入開溝器開出的溝內(nèi)。為了擴(kuò)大移栽機(jī)的使用范圍，設(shè)計(jì)整個(gè)開溝器在框架上的高低位置、前后位置均可調(diào)。 圖2.2 開溝器結(jié)構(gòu) 1.開溝器 2.開溝器覆輪 2.2.3 機(jī)械鎮(zhèn)壓輪結(jié)構(gòu) 鎮(zhèn)壓輪也是移栽機(jī)的主要部件之一。在工作過(guò)程中，地面與壓輪之間的摩擦?xí)a(chǎn)生將壓輪向前推動(dòng)的力。鎮(zhèn)壓輪對(duì)稱地分布在開罐器的后端，其作用是強(qiáng)行擠壓中間的土壤并壓實(shí)幼苗土壤。鎮(zhèn)壓輪的傾斜度越大，則擠壓中間土壤的能力越強(qiáng)，并且幼苗眼周圍的土壤越強(qiáng)。兩個(gè)壓緊輪之間的距離越大，壓實(shí)幼苗周圍的土壤就越困難。但是，如果壓緊輪之間的距離太小，盆栽的幼苗可能會(huì)受到一定的傷害，因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，當(dāng)鎮(zhèn)壓輪與地面之間的角度為30度且間距為80 cm時(shí)，壓實(shí)效果最佳，幼苗兩側(cè)的土壤更致密。 2.2.4 機(jī)械覆土器結(jié)構(gòu) 覆土器是棉花移栽機(jī)械的主要部件之一,工作時(shí)，覆土器可以將開溝器開出的土聚攏到一塊，對(duì)缽苗進(jìn)行覆土定植，以便使后面的鎮(zhèn)壓輪可以將缽苗壓實(shí)，保證缽苗的栽植率。雖說(shuō)覆土器只是由兩快板構(gòu)成，但里面有著相當(dāng)?shù)膶W(xué)問(wèn)，首先是覆土板和地面的夾角，覆土板的夾角過(guò)大過(guò)小都不能夠聚攏到足夠多的土對(duì)缽苗進(jìn)行覆土，容易產(chǎn)生裸露缽苗的現(xiàn)象。有這種現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)然不能夠保證栽植率，其次是覆土板后面的寬度，當(dāng)寬度過(guò)大時(shí)，則回發(fā)生同樣的事情，但是當(dāng)寬度較小時(shí)，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)前面不能實(shí)現(xiàn)的目的，但是同樣會(huì)有問(wèn)題，那就是覆土板有可能碰倒缽苗，這種現(xiàn)象較以上幾種更為嚴(yán)重。所以只有設(shè)計(jì)了角度和寬度都合適的覆土板，才有能夠保證缽苗的栽植率。 圖2.3 覆土器結(jié)構(gòu) 1.隔板 2.覆輪 3.覆土器 2.3 栽植機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 秧苗栽制的工藝過(guò)程主要包括開溝、送秧入土、扶正、覆土、壓實(shí)、澆水等工序。由于輸送機(jī)構(gòu)和栽植機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的核心，所以主要闡述這兩個(gè)機(jī)構(gòu)，栽植機(jī)構(gòu)的輸送機(jī)構(gòu)如圖2.4所示，移栽機(jī)輸送部分主要由；固連在地輪上的鏈輪，張緊輪及固接在鏈輪上的吊籃構(gòu)成。工作時(shí)，由人工將缽苗放入到吊籃中，由移栽機(jī)完成輸送，栽植及覆土工作，由圖2.4知，此移栽機(jī)的傳動(dòng)為二級(jí)傳動(dòng)，移栽機(jī)的地輪為標(biāo)準(zhǔn)件，直徑為495mm，現(xiàn)選取使吊杯轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪為17個(gè)齒，根據(jù)齒輪分度圓直徑的計(jì)算公式可以得到17個(gè)齒的鏈論的分度圓直徑為69.1mm。 圖2.4 栽植機(jī)構(gòu)的輸送機(jī)構(gòu) 地輪每轉(zhuǎn)一圈走過(guò)的距離為 πd=3.14x495=1555mm （2.1） 鏈輪每轉(zhuǎn)一圈走過(guò)的距離為 πd=3.14x69.1=217mm （2.2） 所以可以得到兩者之間的傳動(dòng)比為 i=1555/217=7.2 （2.3） 由此可以取得兩組鏈輪進(jìn)行配合，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比為7.2的目的。 既鏈輪43（1）和鏈輪15一組，鏈輪43（2）和鏈輪17一組，其中鏈輪15和鏈輪43（2）在一根軸上，由設(shè)計(jì)要求知道棉花移栽的株距為35mm，取拖拉機(jī)的前進(jìn)速度為0.40m/s，可以計(jì)算出吊杯的線速度為174x0.4/249=0.28m/s，此速度較低，在栽植手的時(shí)間控制范圍之內(nèi)，鏈選取08A，內(nèi)鏈節(jié)b1取8mm，滾子鏈直徑d取為7.95mm，鏈論的具體尺寸列表如下： 表2.1 鏈輪尺寸（mm） 齒數(shù)Z 15 17 43 分度圓直徑 61 69 174 輪轂長(zhǎng)度l 25 25 45 齒寬 7.5 7.5 7.5 倒角寬 1.5 1.5 1.5 工作段直線部分長(zhǎng)度 0.624 0.66 0.80 齒頂圓直徑 64.8 73 178.3 齒根圓直徑 56.85 65.05 170.35 栽植機(jī)構(gòu)栽植機(jī)構(gòu)由一圓柱缽管，一彈性裝置和兩個(gè)擋板組成，當(dāng)缽苗到達(dá)底部時(shí)，栽植機(jī)構(gòu)被強(qiáng)制性的打開，將缽苗放入土壤中，完成栽植工作,吊杯的主要示圖如下圖2.5所示。 （1） 缽管 （2） 彈簧 （3）擋板 （4）螺母 （5）打開杠桿 圖2.5 吊杯示意圖 其主要工作原理為：當(dāng)缽苗在鏈條上面接近投苗點(diǎn)時(shí)，打開杠桿開始接觸到一弧形滑道并被強(qiáng)制性打開，與此同時(shí)，缽苗也開始沿著缽管壁從缽管中脫落。當(dāng)?shù)竭_(dá)投苗點(diǎn)時(shí)，打開杠桿已經(jīng)全部打開，缽苗可以毫無(wú)障礙落入到開溝器開出的溝內(nèi)，隨后到來(lái)的覆土板開始對(duì)缽苗進(jìn)行覆土，鎮(zhèn)壓輪開始鎮(zhèn)壓，完成栽植工作。在從打開杠桿全部打開到恢復(fù)到原形的期間，杠桿并不是瞬間完成的，而是和打開一樣也有一個(gè)滑道，使其慢慢關(guān)閉，所以對(duì)缽苗沒(méi)有任何影響，主動(dòng)擋板和從動(dòng)擋板不能完全保持同步，阻礙缽苗的脫落，進(jìn)而影響到缽苗的栽植率，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不易維修。 2.4 地輪軸的設(shè)計(jì) 2.4.1 軸的材料和熱處理方式的選擇 選擇軸的材料為45鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能為：＝640Mpa，=355Mpa，=275Mpa，＝155Mpa；＝60MP，初步確定軸的最小直徑：按照表3.1選取A＝110，于是得d=A=110=25mm 表2.1 幾種軸的材料 軸的材料 Q235 1Cr18Ni9Ti 35 45 40Cr，35SiMn，2Cr13 [] 12～20 12～25 20～30 30～40 40～52 A 160～135 148～125 135～118 118～107 107～98 2.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)各種裝配零件的結(jié)構(gòu)尺寸及裝配定位工藝要求最終確定各軸段直徑長(zhǎng)度擬定軸上零件的裝配方案軸上零件的裝配按先中間后兩邊的原則，如圖2.6所示。 圖2.6 地輪軸結(jié)構(gòu) 3 軸的設(shè)計(jì)校核 3.1 軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 按照實(shí)際需要，并安排軸的各段的尺寸為：鏈輪到左軸承的距離=57.5mm；左軸承到左地輪軸的距離=151mm；左地輪軸到右地輪軸的距離=390mm；右地輪軸到右軸承的距離=151mm；右軸承到右地輪軸的距離=57.5mm；軸的尺寸分配及受力情況尺寸如圖所示： 圖3.1 軸的受力分析 圖中，A點(diǎn)表示左鏈輪的位置，B點(diǎn)表示左軸承，C點(diǎn)表示左地輪軸，D點(diǎn)表示右地輪軸，E點(diǎn)表示右軸承，F(xiàn)點(diǎn)表示右鏈輪。 3.2 軸上載荷的計(jì)算 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如上圖3.1所示。并根據(jù)軸的上的各個(gè)零部件的尺寸計(jì)算軸所受力。 軸上兩個(gè)地輪軸的扭矩T＝1.0kNm 則兩個(gè)鏈輪的扭矩應(yīng)該相等＝0.674/2=0.337kNm 由扭矩可知在軸上各個(gè)受力點(diǎn)的力為： 對(duì)于A點(diǎn)： A點(diǎn)為鏈輪，半徑=0.65m 則： 對(duì)于C點(diǎn)： C點(diǎn)為左地輪軸，半徑為=0.414m 則： 對(duì)于D點(diǎn)：由于D點(diǎn)和C點(diǎn)都是地輪軸，而且兩地輪軸是對(duì)稱的，所以，D點(diǎn)的力和C點(diǎn)的力是相等的即：＝0.9kN 對(duì)于F點(diǎn)： F點(diǎn)為右鏈輪，直徑為=0.065m 則： 對(duì)于B點(diǎn)和E點(diǎn)，可以用力矩平衡的原理來(lái)求出其力的大小。 對(duì)于B點(diǎn)：（+++）-F（++）-F=0 5.180.706-F0.658-5.180.0475=0 解得：F=5.520kN 同理可知：F＝5.520kN 對(duì)于B，E點(diǎn)在水平面內(nèi)： 由于C，D點(diǎn)是對(duì)稱的，所以在水平面內(nèi)，F(xiàn)＝F 則：F＝F＝F＝0.83kN 在垂直面內(nèi)B點(diǎn)和E點(diǎn)的力矩為： M＝FL＝5.180.0475=0.24605kNm=248.05Nm M=FL=5.180.0475=0.24605kNm=246.05Nm 對(duì)于B點(diǎn)和E點(diǎn)在水平面內(nèi)： 由于C點(diǎn)和D點(diǎn)是對(duì)稱的，所以在垂直面內(nèi)，B點(diǎn)和E點(diǎn)的力矩為： M＝0，M= 0 而C點(diǎn)和D點(diǎn)，在垂直面內(nèi)的力矩為： M＝F=0.8140.141=0.11477kNm=114.78Nm 同理，由于C點(diǎn)和D點(diǎn)是對(duì)稱的所以D點(diǎn)的力矩為： M＝114.78Nm 水平面內(nèi)的彎矩圖和垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖3.2所示。 圖3.2 彎矩圖 由圖示可知，在D點(diǎn)軸的截面上，軸是最危險(xiǎn)的，即是最危險(xiǎn)截面。 則D點(diǎn)的合彎矩為： M＝M＋M 由此可以知道：M＝271.51Nm 計(jì)算軸的強(qiáng)度并校核強(qiáng)度計(jì)算公式為： ＝ 其中，根據(jù)實(shí)際情況取=0.6 ==38.86Mpa 前面已經(jīng)選定的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，所以選取強(qiáng)度許允值為：[]=60Mpa 由計(jì)算結(jié)果可知： 所以最危險(xiǎn)的截面仍然在安全范圍之內(nèi)，所以該軸是安全的，由此可知軸的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖3.3： 圖3.3 軸的結(jié)構(gòu) 3.3 鍵聯(lián)接選擇和校核 3.3.1 平鍵連接 該鍵易于組裝和拆卸，鍵側(cè)面是工作表面，具有良好的中性，并且易于組裝和拆卸。 適用于承受高速，沖擊和可變負(fù)載的軸，薄型平鍵用于薄壁結(jié)構(gòu)中，并且傳遞的扭矩較小，但是此類鍵無(wú)法實(shí)現(xiàn)零件在軸上的軸向固定，該設(shè)計(jì)使用普通的普通鍵聯(lián)軸器。 圖3.6 普通平鍵聯(lián)接 3.3.2 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 1、 已知參數(shù)： 軸徑d＝30mm，齒輪輪轂寬度為22mm 扭矩T=1000Nm，載荷有輕微沖擊 軸、鍵和齒輪的材料均為采用45鋼 2、假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為： 導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為： 式中：T－傳遞的轉(zhuǎn)矩（T=F×y≈F×d/2），單位為N·m； k－鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，h為鍵的高度，單位為mm； l－鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l=L-b，平頭平鍵l=L，單圓頭平鍵l=L-， L- 鍵的長(zhǎng)度，b為鍵的寬度，單位均為mm； d－軸的直徑，單位為mm； []－鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為Mpa； [p] －鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用壓力，單位為Mpa； 表3.1鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)（Mpa） 聯(lián)接方式 連接中較弱零件的材料 靜載荷 輕度沖擊載荷 沖擊載荷 靜聯(lián)接時(shí)許用擠壓應(yīng)力[p] 鋼 125～150 100～120 60～90 鑄鐵 70～80 50～60 3045 動(dòng)連接時(shí)許用壓強(qiáng)[p] 鋼 50 40 30 4、計(jì)算 根據(jù)直徑d＝30mm，查得鍵分截面尺寸為b×h＝8mm×7mm， 取鍵長(zhǎng)L＝24mm 工作長(zhǎng)度為l＝L－b＝16mm 工作高度k=h/2＝3.5mm 軸、鍵和齒輪的材料均為采用鋼許用擠壓應(yīng)力[p]=100-120Mpa，取其平均值[P]＝110Mpa 符合要求齒輪與軸采用平鍵配合，根據(jù)軸段的直徑選取花鍵的型號(hào)。 結(jié)論 本設(shè)計(jì)基于節(jié)省材料，低成本，簡(jiǎn)單安全和高效的原則，設(shè)計(jì)基于棉苗插秧機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)農(nóng)作物插秧的農(nóng)藝要求，分析了國(guó)內(nèi)外許多插秧機(jī)的基礎(chǔ)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了適合棉花營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽的關(guān)鍵部件，在調(diào)查操作效果的基礎(chǔ)上，分析了機(jī)械種植苗木的一般規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了影響苗木生長(zhǎng)效果的幾個(gè)因素，并建立了主要工作部位，主機(jī)蓋，磨輪，開孔器，破碎機(jī)等零件的參數(shù)選擇設(shè)計(jì)和檢查，本著降低農(nóng)民移栽時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和盡量提高工作效率的目的，設(shè)計(jì)出了一套完整的棉花移栽機(jī)械，通過(guò)理論分析，該機(jī)具基本能夠滿足使用要求，該設(shè)計(jì)的理論結(jié)果可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，可以形成設(shè)計(jì)好的棉花插秧機(jī)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地。 鑒于研究能力有限，棉花移栽機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和等一些關(guān)鍵性因素還有待進(jìn)一步提升。未來(lái)希望可以更好的學(xué)習(xí)有關(guān)的知識(shí)，將棉花移栽機(jī)與智能化控制方向結(jié)合，使棉花移栽機(jī)產(chǎn)業(yè)朝著更好的方向邁進(jìn)一步。 參考文獻(xiàn) [1]何仲凱，龔麗農(nóng)，崔海鳴，王延耀. 雙輸送代式栽植器的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2015年01期 [2]楊薇，王飛，赫志飛，李建東，楊誠(chéng)，王琛.小區(qū)育種機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]；農(nóng)業(yè)工程，2014年06期 [3]王琛.導(dǎo)苗管式移栽機(jī)的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械.2012年28期 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Frederiks.??Potato Research.2013(3) 致 謝 不積跬步無(wú)以至千里，本課程設(shè)計(jì)能夠順利完成，得益于指導(dǎo)老師孫文強(qiáng)老師，本論文是在孫老師悉心的指導(dǎo)下完成的，孫老師擁有豐富的學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，在課程設(shè)計(jì)題目制定時(shí)，他首先肯定了我的研究課題，同時(shí)給了極大的勇氣，幫我具體的分析利弊使我最終選棉花移栽機(jī)設(shè)計(jì)這個(gè)課題，使我在研究時(shí)有了具體方向。當(dāng)論文開題后時(shí)，具體的設(shè)計(jì)不是很清楚，在老師的幫助下，我的設(shè)計(jì)有了明確的方向，初稿完成后，老師仔細(xì)檢查了我的寫作并指出了我的問(wèn)題，為接下來(lái)的改進(jìn)提供了方向，在此十分感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)，才能讓我順利完成畢業(yè)論文的寫作。 感謝機(jī)電工程學(xué)院的全體領(lǐng)導(dǎo)和老師，在他們認(rèn)真的教導(dǎo)下，我學(xué)到了很多專業(yè)性知識(shí)，為論文的寫作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；感謝參與本論文的批閱，和對(duì)本論文提出寶貴意見(jiàn)的老師和領(lǐng)導(dǎo)。 26