蔬菜移植机插苗系统设计说明书

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1、1.课程设计背景和引言1.1设计背景本次课程设计，是在学院资深指导老师的亲自指挥和指导下完成的，旨在培养学生的创新思维能力和动手操作能力。学院高度重视学生实践环节的进行，为给社会输送更多的有用人才而努力。我国历来都是一个农业大国，在国际化背景下，我国农业不可避免的卷入世界农业生产体系和交换体系当中。所以发展和改进我国的农业机械产品迫在眉睫，刻不容缓。学院从实际情况出发，根据我国农业发展在现阶段的大背景，学院给出了十几个具体的设计题目，让学生亲自动手进行设计，可见学院领导对教学实践环节的重视以及指导老师们的不懈努力！ 1.2 设计的目的及意义课程设计是学校教学环节中的一个相当重要的环节，也是着力

2、培养学生创新思维能力的一个重要平台。通过进行这样的教学实践，能从根本上提高学生的动手、动脑以及及时查阅资料和勤奋学习的良好习惯。通过这样的设计环节，是我们这些本来就学习设计专业的学生更能深刻地体会到自己所学专业的优势和具体的应用方向。设计过程当中最重要的是准确和可靠。不但要求设计参数的准确无误，还有设计思路的明朗化和可推广化。每一个设计人员，都得背着严谨认真，一丝不苟的态度去对待自己亲手设计的题目，这是对广大需求者和消费者的最大的肯定，也于无形中锻炼和激发了我们的责任意识。更重要的是，本次设计是团体进行的项目，要求小组内部相互协作，相互促进，以便更好，更出色地完成设计任务，强化我们每个人的团队

3、合作意识。1.3课程设计的具体要求1.严格按照老师的设计要求进行设计，不得擅自做主张偷工减料；2.自己要提出合理的创新思维，并附加到自己设计的具体产品上3.要团队间进行密切的合作与交流；4.确定设计尺寸和具体的参数切合实际，不得随意捏造数据；5.认真对待，按时完成。1.4该机械的发展前景以及发展趋势随着蔬菜种植技术的广泛应用与推广，越来越多的新的技术要求也在不断地更新。蔬菜移植机的插苗系统的设计问题就日渐被提到新的议事日程上来。制作为世界最大的蔬菜生产基地，中国蔬菜行业的发展前景相当可观。然而现如今在种植方式上却仍然以人工种植为主，在蔬菜的需求量与日俱增、劳动力成本越来越高的今天，蔬菜种植的高

4、效化和机械化成为了蔬菜种植业的迫切要求。1.5设计内容本设计主要对蔬菜移植机的插苗系统进行设计改进并实现自动化进行田间插苗作业。本设计将对蔬菜移植机的插苗系统的机械部分和自动控制部分进行设计说明。2.总体方案的设计及其论证2.1总体方案设计该设计主要任务是设计一种机械结构以实现插苗动作的全过程。并设计该系统的自动控制电路，以实现插苗系统的自动化进行。该设计中采用的思路是：做一套机器系统来实现插苗的动作，完成如下几个移栽过程：1、机械向下插苗；2、栽植鸭嘴的打开剖开苗穴，苗自动放入苗穴；3、机械向上拔起；4、栽植鸭嘴闭合完成一次插苗作业。 2.2该插苗机构的工作原理：2.2.1该插苗系统的机械运

5、行原理首先机械的插苗过程设计机构为一曲柄滑块系统。曲柄转动时带动滑块上下运动即可实现上下插苗运动。运动简图如下图1 插苗部分运动简图（曲柄滑块机构）A处连接电动机1，1 曲柄；2 摇杆；3 滑块。栽植鸭嘴（左）机构固定于滑块3上。栽植鸭嘴（右）用一凸轮滚子摆杆机构做一动力。凸轮安装在电动机2上。机构如下图所示。图2 凸轮滚子摆杆机构运动简图图中6 凸轮；5 滚子；7 摆杆栽植鸭嘴（右）固定于杆4末端随着杆4绕点A旋转。为了实现栽植鸭嘴同步开合采用下示机构控制。下图为机构简图。图3 移栽漏斗运动简图8 移栽漏斗（左）；9 移栽漏斗（右）；10 滑块；B点即为图2中B点。 2.2.2该插苗系统的运

6、行过程本机械由电动机1和电动机2运转带动，电动机1转动带动曲柄1转动使滑块向下运动到一定程度时电动机2开始工作至曲柄1和曲柄2同线时电动机2停止工作，控制电动机2运行时间刚好为半圈，此时茶苗机构刚好处于机构最低点同时移栽漏斗张开最大。电动机1继续运行此时运动为插苗系统的向上拔起过程。运动到一定程度时电动机2再次工作半个周期后栽植漏斗刚好闭合，此为该插苗系统的一个工作周期。3. 机构各部分零件尺寸设计图4 移栽鸭嘴部分装配图 3.1移栽鸭嘴尺寸的确定选择特殊的蔬菜苗南瓜苗进行分析。如下图所示为7日龄的南瓜苗:蔬菜苗物理特性的平均值 苗高 叶跨度 叶片尺寸 茎干尺寸 a/mm b/mm L/mm

7、长/mm 宽/mm mm南瓜苗 32.7 50.2 87.4 47.5 37.3 1.76取鸭嘴最大处直径为124 合适。据此确定移栽鸭嘴尺寸如下图所示：图5 移栽鸭嘴（右）零件图图6移栽鸭嘴（右）实体图3.2移栽鸭嘴上盖板尺寸确定如下图所示：图7移栽漏斗上盖板（右）零件图图8移栽漏斗上盖板（右）实体图 3.3确定与计算图2所示凸轮，滚子，摆杆等零件尺寸计算。 根据机器初始化位置（移栽鸭嘴闭合）及安装位置要求可定四杆的长度分别为4杆长60mm，11杆长120mm，7杆长100mm，12杆长为50mm，滚子直径定位14mm。凸轮长度采取画图法确定。图9 凸轮轮廓曲线确定以下为其中各连杆的零件图图

8、10 杆4零件图图11 杆11的零件图图12 杆7的零件图3.4插苗部分尺寸设计（曲柄和摇杆长度的确定）由于田间作业插苗系统上下运动位移为300mm。假设曲柄1和摇杆2的长度分别为x和y。预定曲柄的回转中心与移栽鸭嘴水平距离为400mm，竖直距离450mm。根绝运动分析可知当传动角=0时，滑块处于最高点，即移栽鸭嘴处于栽种时的最高点上，当传动角=180时，滑块处于最低点，级移栽鸭嘴处于栽种最低点。作图如下：图13 曲柄和摇杆尺寸计算图由此可得 y+x=850 y-x=725 所以 x=125mm y=725mm尺寸图如下图14 曲柄零件图图15摇杆零件图4. 电动机选择4.1曲柄处电动机1的选

9、取预计系统插苗用时1秒为一个周期。即转速为30r/min差机械系统设计手册可知无此转速的电动机，则此处须一减速器。则n2=30r/min首先选定电动机型号为Y250M-8，此电机额定功率为30Kw，转速为740r/min额定转矩1.8。则n1=740r/min，所以传动比i8一般采用二级齿轮减速器。图16 减速器传动图4.1.1计算总传动比 总传动比 i=254.1.2分配传动装置各级传动比考虑两级齿轮润油问题，两级齿轮应有相近的浸油深度，所以高速级齿轮传动比与低速级齿轮传动比的比值取1.3，即=1.3，且i=*=25得=5.69，=4.38。4.1.3选第一对（3，4）齿轮的尺寸选小齿轮齿数

10、Z3=26则大齿轮齿数Z4=26*5.69=147.94取Z4=148 取模数m=3几何尺寸计算齿顶高：mm齿根高：mm全齿高：mm顶隙： 分度圆直径：mm 基圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 齿距： mm齿厚： mm齿槽宽：mm标准中心距：齿轮宽度： 圆整后取 。4.1.4选第二对（1，2）齿轮的尺寸选小齿轮齿数Z1=24,则大齿轮齿数Z2=24*4.38=105.12取Z2 =105取模数m=3。几何尺寸计算齿顶高：mm齿根高：mm全齿高：mm顶隙： 分度圆直径：mm mm基圆直径： mm mm齿顶圆直径：mm 齿根圆直径： 齿距： mm齿厚： mm齿槽宽：mm标准中心距：齿宽： 取。

11、4.2凸轮处电动机2的选取预计系统插苗用时0.4秒为一个周期。即转速为150r/min差机械系统设计手册可知无此转速的电动机，则此处须一减速器。则n2=150r/min首先选定电动机型号为Y250M-8，此电机额定功率为30Kw，转速为740r/min额定转矩1.8。则n1=740r/min，所以传动比i8一般采用一级齿轮减速器4.2.1计算总传动比i=54. 2.2齿轮具体数据的确定选小齿轮齿数Z1=24,则大齿轮齿数Z2=24*5=100.12取Z2 =100取模数m=3。几何尺寸计算齿顶高：mm齿根高：mm全齿高：mm顶隙： 分度圆直径:mm 基圆直径： mm 齿顶圆直径:mm 齿根圆直

12、径: 齿距： mm齿厚： mm齿槽宽： mm标准中心距：齿宽： 取。 5.自动控制系统设计分析该系统运行过程可知该系统由曲柄处电动机和凸轮处电动机带动，曲柄处电动机开机后一直运行，而凸轮处电动机间歇式运动。因此自动控制部分只需编写程序实现凸轮部分的间歇是运动即可。5.1梯形图5.2指令表LD X0OUT M1AND T1OUT T0SP K3LD T0OUT T1SP K2OUT M25.3外部接线图5.4电路图6.整体总结课程设计是培养学生综合运用所学知识发现、提出、分析和解决实际问题的重要实践环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术的快速发展，结合我国是农业大国的现状，

13、农业机械已经成为当今农业国家空前活跃的领域，在生活中可以说是无处不在。因此，作为21世纪的大学生，在该方面发展和培养自己的能力是非常重要的。回想此次课程设计，感慨颇多。从审题到提出方案，再到定稿，再到最后的设计，再到完成最后的方案设计。在整整三周的时间里，我学到了许多有用的东西。同时，不仅巩固了原来所学的所有知识，而且锻炼了自己的创新思维能力和动手设计能力。通过此次课程设计，我懂得了理论和实践结合的重要性。只有把所学的理论知识应用于实践环节中，才能真正做到学以致用。并且，在设计的过程中，也让我明白了许多原来不甚懂的问题和知识，对于自己在以后的学习生活和工作实践，有很大的帮助。7.设计感言通过为

14、期三周的机电一体化课程设计，我学习到了许多知识。此次课程设计和以往的课程设计稍有不同。以前的设计仅仅是局部设计，比如减速器的设计等，而这次是整体设计，涉及到整个机械的各个部分。不论从工作量还是工作难度都上了一个层次。但这确实可以锻炼一个人的能力。在设计过程中我们需要对整个机械系统地运行进行分析对比确定运行模型，然后确定所需要机械，然后在对所需机械进行尺寸的设计，在设计过程中对以前学的机械设计，机械原理等课程也进行了复习，设计好机械部分然后对机械部分设计相应的控制电路，有需要PLC等的应用，对于我们专业的课程进行了一个整体的复习与联系。在课程设计过程中，我们组的三个成员齐心协力，共同努力。在老师

15、的亲切指导下，我们查阅资料，自己动手，终于完成了设计任务。虽然做出的机械还存在许多缺点和需要改进的地方，但是我们每个人的心里都是高兴的。我也坚信，通过此次设计，我们的综合能力会得到进一步地提高。衷心感谢在此次设计过程中亲切指导，热心关怀的老师们，祝愿您们工作顺利，身体健康！8.参考文献1. 张建民，机电一体化系统设计.北京：高等教育出版社，2007.2. 熊诗波，机械工程测试技术基础第三版.北京：机械工业出版社，2006.3. 秦曾煌，电工学简明教程，北京：高等教育出版社，2007.3. 吴秀华，自动控制原理.北京：清华大学出版社，20065. 邓晓忠，机电传动控制，武汉：华中科技大学出版社，20076. 郭文川，单片机原理，西安：西北农林科技大学出版社，20077. 杜白石，三维设计基础教程，西安：西北农林科技大学出版社，20058. 何铭新,机械制图,北京：高等教育出版社，19979刘宝廷等，步进电动机及其驱动控制系统，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997附录一：结构图图1 整机结构图图2 凸轮滚子滑块结构图图3 移栽鸭嘴同步工作连接图