链夹式大葱移栽机的设计【三维SW】【含5张CAD高清图纸和文档】【LB1系列】

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第3周第4周 设计总体方案。 第5周第9周 结构进行具体设计。 第10周第13周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。 第14周 整理资料准备答辩。主要参考文献1 黄于明，赵章忠编著.葱蒜类蔬菜栽培技术M.上海科学技术出版社，1996.2 蹼良贵，纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社，2001.6.3 成人先.机械设计手册第 3 卷M.北京:机械工业出版社，2008.1.4 李宝筏.农业机械学M.北京:中国农业大学出版社，2003.7.5 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学第六版M.北京:高等教育出版社，2002.6 杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础 第五版M.北京:高等教育出版社，2007.7 武科，陈永成，毕新胜.几种典型的移栽机J.农机化，2009(03)：12-14.8 韩占全，封俊，曾爱军.我国旱地栽植机械的现状和发展前景J.现代化农业，2000（08）：29-31.任务下达人（签字） 年 月 日任务接受人意见任务接受人签名 年 月 日注：1、此任务书由指导教师填写，任务下达人为指导教师。 2、此任务书须在学生毕业实践环节开始前一周下达给学生本人。3、此任务书一式三份，一份留学院存档，一份学生本人留存，一份 指导教师留存。链夹式大葱移栽机的设计学生：武发杰 指导老师：肖爱玲(1. 塔里木大学机械电气化工程学院， 阿拉尔 843300）摘要：本大葱在我国已成为区域规模种植的蔬菜作物之一，由于大葱栽植农艺要求的特殊性，即株距小、直立性要求高，用于其它作物移栽的移栽机基本不能用于大葱移栽。对于大葱移栽机，国内外虽有研究或产品问世，但都存在移栽后葱苗直立性差的不足。分析原因，是由于栽植器都采用圆盘式栽植器，葱苗相对地面速度为零只是在一个时间点上，是瞬间的，时间短，造成葱苗在相对地面零速的情况下覆土不充分，移栽后葱苗倾斜，甚至倒伏。为了解决上述零速栽植的问题，作者分析了各种移栽机的结构特点，最终确定采用链夹式投苗机构。将苗夹和苗槽分别安装在投苗输送链和喂苗输送带上，通过传动系统使苗夹和苗槽在竖直方向运动时实现同步，保证苗夹能准确的从对应苗槽中夹取葱苗；然后葱苗在被夹持的状态下随输送链转为水平运动，其水平运动速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，从而实现在一段距离内的零速投苗，能够实现先覆土镇压再释放葱苗，从而保证了葱苗移栽后的直立性。关键词： 大葱；链夹式；移栽机；零速投苗 中图分类号: 文献标识码：0引言大葱在我国已有3000多年的栽植历史，大葱富含多种微量元素，有特殊的辛辣味道，具有良好的调味和医疗功效。大葱在我国不仅栽植历史悠久，而且栽植面积大，尤其是在我国北方，形成了许多具有地方特色、全国知名的大葱品种，其中较为著名的有天津的高脚白、陕西的赤水孤葱以及山东章丘的大梧桐等。随着国家对“三农”问题的关注度越来越大，以及农业种植结构的调整，许多地方将大葱种植作为特色产业发展，使得大葱的种植面积进一步扩大，如山东章丘、天津宝坻和安徽临泉等地区的大葱种植面积甚至超过10万亩。而且大葱的种植是在6-7月份，天气炎热，人工作业环境差，效率低。所以农民对实现大葱移栽机械化的要求越来越迫切，同时对移栽机的性能要求也越来越高，因此设计一款高性能的大葱移栽机对实现农业机械化有着十分重要的意义。可以提高大葱栽植过程中人力和物力资源的利用率，降低成本，同时也提高了劳动生产率和大葱栽植质量。1总体设计思路本课题研究的重点是投苗机构：主要问题是“零速投苗”。对于大葱特殊的要求：高直立性、小株距、覆土深等，设计了链夹式大葱移栽机，包括四部分：喂苗机构、投苗机构、机架和传动系统。1.1设计原理通过三点悬挂，悬挂在拖拉机上，由地轮提供动力，地轮带动同轴的第一传动链轮，然后经过第一传动链和第二传动链轮传递给投苗输送装置；再由投苗机构链轮带动第三传动链轮，由第二传动链和一对锥齿轮将动力传递给喂苗输送装置。苗夹和苗槽分别安装在投苗机构输送链和喂苗机构输送带上，两装置之间通过选择合适的传动比保证苗夹和苗槽在竖直方向的运动同步，以及苗夹运动到水平方向后，所夹持的葱苗速度能够与移栽机的速度大小相等、方向相反，即葱苗实现零速投苗。在合适的位置覆土镇压装置进行覆土镇压，之后苗夹再打开，放开葱苗，以此保证葱苗的零速投放是一个时间段，而不是一个点。同时为了保证葱苗在没进行覆土之前防止开沟后的土回流，影响葱苗的栽植深度，安装带有护板的芯铧式开沟器。1.2设计总体结构 （1）喂苗机构：该机构主要部分是输送带和苗槽，输送带根据移栽作业要求设计合理，苗槽安装在输送带上，大葱移栽的株距等于苗槽之间的距离。该装置主要起到一个衔接作用，操作人员将盛放在苗箱中的裸葱苗一棵一棵放入每个苗槽之中，葱苗随着苗槽由水平转为竖直运动，到达合适位置后，被安装在投苗机构的苗夹夹取。 （2） 投苗机构：该机构主要包括限位导轨、夹紧导轨、苗夹和输送链。苗夹安装在输送链的每个链节上，其间距等于苗槽的间距即大葱株距，限位导轨主要对链条摆动起到限制作用。夹紧导轨主要控制苗夹的开闭，通过两导轨之间的距离来实现苗夹进入夹紧导轨后逐渐闭合，夹紧葱苗，然后在合适的位置逐渐打开完成投苗。夹紧导轨使苗夹逐渐闭合，是为了避免葱苗被夹取时造成的损伤，同时也减小了由于突变引起的机构运动冲击。通过对喂苗机构和投苗机构的合理设计和安装，实现苗夹在竖直方向与对应的苗槽高度一致，保证准确夹取苗槽中的葱苗；在喂苗机构、投苗机构和拖拉机之间通过合理的传动方案，实现苗夹和苗槽在竖直方向运动的同步，以及苗夹在作水平方向运动时速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，实现零速投苗。操作人员向苗槽放苗是在苗槽的水平运动段，随即苗槽转为竖直运动，当葱苗随着苗槽转为竖直运动后，相应的苗夹也进入竖直轨道，在适当位置，苗夹逐渐夹紧，夹住对应苗槽中的葱苗。喂苗机构和投苗机构继续运动，当苗槽的运动方向偏离竖直运动时，葱苗和苗槽分离。苗夹随投苗输送链继续运动，当苗夹转过900后，转为水平运动，其速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，实现在一段时间内的葱苗相对于地面速度为零，在这期间完成对葱苗的覆土和镇压，之后苗夹在夹紧导轨的控制下，逐渐打开放开葱苗。由于苗夹作水平运动有一个时间段，覆土镇压装置有充分时间在葱苗相对地面速度为零的情况下对葱苗覆土压实，因此移栽后的葱苗直立性好、株距均匀等。图1 移栽机示意图1.机架 2.开沟器 3.覆土镇压轮 4.地轮 5.轴承UCP211 6.第一传动链轮 7.第一传动链 8.第二传动链轮 9.第一投苗机构链轮 10.投苗输送链 11.第三传动链轮 12.苗夹 13.机架 14.第二投苗机构链轮 15.限位导轨 16.夹紧导轨 17.放置苗箱板 18.苗槽 19.机架 20.轴承UCP208 21.中间悬挂支架 22.左悬挂支架 23.锥齿轮 24.第二传动链 25.喂苗输送带 26.张紧装置2关键部件的设计2.1苗夹的设计 苗夹在大葱移栽过程中起到最终执行的功能，苗夹通过苗夹座安装在投苗机构输送链的每个链节上，苗夹从对应安装在喂苗机构输送带上的苗槽中夹取葱苗，苗夹的夹苗点的准确性，关系到葱苗最终的栽植效果，因此苗夹结构设计要合理。苗夹主要由苗夹板、弹簧、牛眼万向轮、销子、苗夹座和滚轮等组成2.2芯铧式开沟器设计芯铧式开沟器的设计要考虑以下影响因素： （1）芯铧式开沟器的主要作用是保证葱苗移栽的直立性。犁铧式开沟器在开沟过程中会有部分土壤回流，葱苗被苗夹夹持在由竖直转向水平方向运动时，会被回流的土壤阻碍，以至于葱苗会出现窝根，葱苗被碰倾斜。为了避免这种现象发生，安装芯铧式开沟器，需要使翼板加长。 （2）苗夹的运行轨迹，葱苗的夹持点位置，需要将芯铧式开沟器设计成高度可以调节，根据实验来选取最合适的安装高度。由于芯铧式开沟器和覆土镇压轮配合使用来完成葱苗的覆土镇压。综合以上因素，芯铧式开沟器设计的宽度B=120mm，两翼板之间的距离 b=100mm，翼板夹角=600。2.3投苗链条限位导轨设计 投苗链条限位导的作用：苗夹通过苗夹座安装在投苗机构输送链上，链条在运行过程中会出现波动，因此会带动苗夹波动，这样会造成苗夹的夹苗点位置的不确定，同时由于波动，相临苗夹会产生干涉，以至于无法完成移栽。在这种情况下安装限位导轨，根据苗夹的运动规律，设计出限位导轨的形状，在限位导轨上铣出凹槽，使得苗夹在竖直和水平方向运动时，苗夹座两端的限位板在凹槽内运动，限制苗夹的抖动；为了减小苗夹座与限位导轨凹槽之间的摩擦力，采用滚动摩擦代替滑动摩擦，在每个苗夹座的四个角安装滚轮。 2.4夹紧导轨设计夹紧导轨的作用是控制苗夹的开闭：根据苗夹的运动轨迹，在竖直到水平方向上，苗夹需要完成葱苗的夹取和投放。在此过程中夹紧导轨控制苗夹的打开和夹紧，为了减小苗夹运行过程受到的摩擦力，在苗夹上安装牛眼万向轮。具体完成过程是，苗夹在进入竖直方向运动时，万向轮开始进入夹紧导轨，两导轨之间的距离会逐渐减小，然后保持该距离，从而使苗夹逐渐夹紧，然后在夹紧的状态下竖直运动一段距离。接着苗夹随输送链转入水平运动，苗夹仍处于夹紧状态下，在距苗夹张开点5cm覆土镇压轮开始覆土镇压，使葱苗的零速投放在一个时间段内，提高葱苗移栽后的直立度。之后两夹紧导轨之间的距离逐渐增大，苗夹逐渐打开与葱苗脱离，完成葱苗的投放。 3总结大葱在我国部分地区成为了当地主导型经济作物，其种植面积大，农民劳动强大，对于机械移栽迫切需求。实现大葱移栽机械化，存在两个难点：一、大葱的分苗；二、大葱移栽后的高直立度。本文主要针对大葱移栽后的高直立度做了相关研究。主要研究结果如下： （1）根据大葱移栽的特性，选择了链夹式大葱移栽机。 （2）通过喂苗机构和投苗机构相互配合，实现定距喂苗。在“零速投苗”的前提下设计相应的传动系统。 （3）确定了最终的链式传输方案，主要包括：投苗、喂苗输送带的功能设计，链围的设计和安装。根据零速栽植的宗旨，以及株距的要求，进行了移栽机的传动方案设计，通过理论计算选择合适的传动比，选择合适的输送带。 （4）对投苗机构进行动力学分析，通过理论计算，计算出了整个移栽机所需的牵引力、牵引功率等。并对主要零部件进行了机构合理性的分析，如限位导轨、苗夹、夹紧导轨和开沟器等。但是由于时间仓促等原因造成研究不足，在以下几个方面可以做进一步研究： （1）葱苗标准化育苗：通过田间试验可以看出，苗的大小、形态质量好坏对移栽的效果很明显，如果葱苗较直、挺实则在移栽过程中能够提高取苗的准确率。 （2）机组结构：整个机组显得结构太大，造成了重心较为靠后，机构看起来不紧凑。今后需要对机构进行更合理的设计。这是我们在大学期间所进行的一次非常全面的设计，为大学四年所学知识的全面总结和巩固，使我们初步了解和掌握做设计的基本步骤、基本方法，通过本环节把我们在大学期间所学课程中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，把大学四年来所学的知识贯穿起来，使理论知识和生产实践密切的结合起来，为我将来的实际工作打下了坚实的基础。参考文献1黄于明，赵章忠编著.葱蒜类蔬菜栽培技术M. 上海科学技术出版社，1996.2蹼良贵，纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出 版社，2001.6.3成人先.机械设计手册第 3 卷M.北京:机械工 业出版社，2008.1.4李宝筏.农业机械学M.北京:中国农业大学出版 社，2003.7.5哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学第六 版M.北京:高等教育出版社，2002.6杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础第五版 M.北京:高等教育出版社，2007.7武科，陈永成，毕新胜.几种典型的移栽机J.新 疆农机化，2009(03)：12-14.8韩占全，封俊，曾爱军.我国旱地栽植机械的现 状和发展前景J.现代化农业，2000(08)：29-31.9胡军，封俊，曾爱军，秦贵,王永涛.大葱移栽机 的现状与发展前景J.农机化研究，2002(01)： 39-41. 10金诚谦，吴崇友，袁文胜.链夹式移栽机栽植作 业质量影响因素分析J.农业机械学报， 2008(09)：196-198.11孔卓.棉花移栽机的虚拟样机设计D山东理工 大学，2006.12熊耐新.棉花裸苗移栽机构设计与试验研究D. 湖南农业大学，2011.13潘启明.杨树速丰林扦插作业技术装备的设计 与研究D.东北林业大学，2010.14肖卫兵.烟草移栽机栽植器的设计与试验研究 D.湖南农业大学，2010.15胡军.挠性圆盘式大葱移栽机的优化设计与试 验研究D.中国农业大学，2003.16章世秀.油菜移栽机的研制D.南京农业大学， 2009. 塔里木大学毕业论文（设计）开题报告课题名称 链夹式大葱移栽机的设计 学生姓名 武发杰 学 号 8031210133 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 农机16-2班 指导教师 肖爱玲 起止时间2015.10.15至2016.05.28机械电气化工程学院教务办制填 表 说 明一、学生撰写开题报告应包含的内容：1、本课题来源及研究的目的和意义；2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；6、完成本课题的工作方案及进度计划；7、主要参考文献（不少于7篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在3000字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。一、本课题来源及研究的目的和意义大葱在我国已有3000多年的栽植历史，大葱富含多种微量元素，有特殊的辛辣味道，具良好的调味和医疗功效。大葱在我国不仅栽植历史悠久，而且栽植面积大，尤其是在我国北方，形成了许多具有地方特色、全国知名的大葱品种，其中较为著名的有天津的高脚白、陕西的赤水孤葱以及山东章丘的大梧桐等。随着国家对“三农”问题的关注度越来越大，以及农业种植结构的调整，许多地方将大葱种植作为特色产业发展，使得大葱的种植面积进一步扩大，如山东章丘、天津宝坻和安徽临泉等地区的大葱种植面积甚至超过10万亩。而且大葱的种植是在6至7月份，天气炎热，人工作业环境差，效率低。所以农民对实现大葱移栽机械化的要求越来越迫切，同时对移栽机的性能要求也越来越高，因此设计一款高性能的大葱移栽机对实现农业机械化有着十分重要的意义。可以提高大葱栽植过程中人力和物力资源的利用率，降低成本，同时也提高了劳动生产率和大葱栽植质量。二、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析对于移栽机的研究无论是国外还是国内都取得了一定的研究成果。目前，市面上流行的移栽机有吊杯式、导苗管式、挠性圆盘式以及链夹式。任何一种移栽机都有其自身的特点，能够适应某种或某些作物的移栽，但是都不具有普遍使用性。目前国内现有的移栽机主要适用于玉米、棉花、烟苗等大株距、小株高作物移栽。对于大葱移栽机，国内研究较少，国外研究主要在日本，日本的大葱移栽机产品需要与相应的农艺相配合，不适应我国大田育苗的现状。1.吊杯式移栽机吊杯式移栽机，如图2-1所示，主要由栽植圆盘、偏心圆盘、导轨、吊杯等组成。作业时，吊杯始终垂直地面，并随着圆盘转动，当吊杯转动到上部时，人工将秧苗放入吊杯中，当转动到预定位置时，吊杯底部的鸭嘴在导轨的作用下被压开，秧苗落入穴内,随后覆土镇压装置进行覆土镇压，完成栽植。吊杯脱离导轨后，在弹簧的作用下重新闭合，以此循环。吊杯式移栽机在栽植过程中使秧苗不受冲击， 图2-1吊杯式移栽机但喂苗速度低，适合适合于株距较大的钵苗移栽。2.导苗管式移栽机导苗管式移栽机，如图2-2所示，主要由喂入器、导苗管、扶苗器、开沟器、覆土镇压轮和苗架等组成。作业时，人工将秧苗投入到喂入器的喂苗筒内，当喂苗筒转到导苗管的上方时，活门打开，秧苗依靠自身重力作用，落入导苗管内，由导苗管将秧苗引入苗沟内，通过扶苗器的作用，秧苗保持直立状态，然后覆土镇压，完成栽植。导苗管式移栽机不伤苗、较好保持秧苗移栽后的直立性，栽植频率在 4060 株/min。 图2-2导苗管式移栽机 图2-3挠性圆盘式式移栽机3.挠性圆盘式移栽机 挠盘式移栽机，如图2-3所示，主要由供苗输送带、挠性盘、镇压轮、以及传动系统组成。作业时，人工将秧苗放入供苗输送带上，供苗输送带上等距安装橡胶块。输送带将秧苗味入挠盘内，秧苗随挠盘旋转到合适位置，挠盘打开，秧苗进去开好的沟内，然后覆土镇压，完成栽植。挠盘式移栽机对秧苗株距的适应性较好，但栽植深度不稳定，无法保证秧苗的高直立性。4.链夹式移栽机链夹式移栽机，如图2-4所示，主要由机架、导轨、苗夹、镇压轮等组成。作业时，人工将秧苗放到苗夹上，秧苗被苗夹夹持，在链条带动下转动，当秧苗转至苗沟时，苗夹在导轨作用下被打开，秧苗落入苗沟中，然后覆土镇压，完成栽植。现有的链夹式移栽机栽植株距准确，栽植后秧苗的直立度较好，喂苗送苗稳定可靠。但零速投苗效果不好，易伤苗，容易造成秧苗的漏栽。 图2-4链夹式移栽机三、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析1. 任务要求：大葱栽植深度较深一般为 15cm 左右，并在后期进行层层覆土，葱白的质量直接影响大葱的质量，因此要杜绝葱苗移栽时窝根。国内虽也有对大葱移栽机的研制，但是葱苗入沟时不能保证零速投苗，会造成葱苗的倾斜、窝根，直接影响大葱的质量。因此，根据以上大葱移栽的特性，设计了一款链夹式大葱移栽机。2.可行性分析： （1）移栽机的整体机构设计，为了实现大葱移栽时的零速投苗，选择合适的传动方案，进行理论计算。 （2）移栽机核心部分为喂苗和投苗机构两个部分，输送链的运行平稳性直接影响到苗夹取苗的准确性。 （3）对于移栽机主要的零部件进行动力学分析，如苗夹、开沟器、夹紧导轨、限位导轨等，保证机构设计的合理性。 （4）根据分析结果，对方案进行改善，进行样机试制，进行田间试验。四、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 本课题研究的重点是投苗机构：主要问题是“零速投苗”。对于大葱特殊的要求：高直立性、小株距、覆土深等，设计了链夹式大葱移栽机，包括四部分：喂苗机构、投苗机构、机架和传动系统。 1. 喂苗机构：该机构主要部分是输送带和苗槽，输送带根据移栽作业要求设计合理，苗槽安装在输送带上，大葱移栽的株距等于苗槽之间的距离。该装置主要起到一个衔接作用，操作人员将盛放在苗箱中的裸葱苗一棵一棵放入每个苗槽之中，葱苗随着苗槽由水平转为竖直运动，到达合适位置后，被安装在投苗机构的苗夹夹取。 2. 投苗机构：该机构主要包括限位导轨、夹紧导轨、苗夹和输送带。苗夹安装在输送带的每个链节上，其间距等于苗槽的间距即大葱株距，限位导轨主要对链条摆动起到限制作用。夹紧导轨主要控制苗夹的开闭，通过两导轨之间的距离来实现苗夹进入夹紧导轨后逐渐闭合，夹紧葱苗，然后在合适的位置逐渐打开完成投苗。夹紧导轨使苗夹逐渐闭合，是为了避免葱苗被夹取时造成的损伤，同时也减小了由于突变引起的机构运动冲击。 通过对喂苗机构和投苗机构的合理设计和安装，实现苗夹在竖直方向，与对应的苗槽高度一致，保证准确夹取苗槽中的葱苗；在喂苗机构、投苗机构和拖拉机之间通过合理的传动方案，实现苗夹和苗槽在竖直方向运动的同步，以及苗夹在作水平方向运动时速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，实现零速投苗。 操作人员向苗槽放苗是在苗槽的水平运动段，随即苗槽转为竖直运动，当葱苗随着苗槽转为竖直运动后，相应的苗夹也进入竖直轨道，在适当位置，苗夹逐渐夹紧，夹住对应苗槽中的葱苗。喂苗机构和投苗机构的继续运动，当苗槽的运动方向偏离竖直运动时，葱苗和苗槽分离。苗夹随投苗输送带继续运动，当苗夹转过90后，转为水平运动，其速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，实现在一段时间内的葱苗相对于地面速度为零，在这期间完成对葱苗的覆土和镇压，之后苗夹在夹紧导轨的控制下，逐渐打开放开葱苗。由于苗夹作水平运动有一个时间段，覆土镇压装置有充分时间在葱苗相对地面速度为零的情况下对葱苗覆土压实，因此移栽后的葱苗直立性好、株距均匀等。五、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 1. 利用万方数据库和中国知网查阅相关资料，了解大葱移栽机的发展现状。 2. 确定设计方案。3. 查阅相关资料，了解大葱移栽机，以确定方案中所需的机构。4. 遇到关键性的问题向老师请教。5. 利用二维软件CAD、SW软件绘制三维装配图和零件图。6. 参考资料中的计算方法及公式等进行计算校核。六、完成本课题的工作方案及进度计划 第1周第2周 通过查找文献资料，了解发展现状。 第3周第4周 设计总体方案。 第5周第9周 结构进行具体设计。 第10周第13周 撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。 第14周 整理资料准备答辩。七、主要参考文献1 黄于明，赵章忠编著.葱蒜类蔬菜栽培技术M.上海科学技术出版社，1996.2 蹼良贵，纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社，2001.6.3 成人先.机械设计手册第 3 卷M.北京:机械工业出版社，2008.1.4 李宝筏.农业机械学M.北京:中国农业大学出版社，2003.7.5 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学第六版M.北京:高等教育出版社，2002.6 杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础第五版M.北京:高等教育出版社，2007.7 武科，陈永成，毕新胜.几种典型的移栽机J.农机化，2009(03)：12-14.8 韩占全，封俊，曾爱军.我国旱地栽植机械的现状和发展前景J.现代化农业， 2000(08)：29-31.9 胡军，封俊，曾爱军，秦贵,王永涛.大葱移栽机的现状与发展前景J.农机化研究， 2002(01)：39-41.10 金诚谦，吴崇友，袁文胜.链夹式移栽机栽植作业质量影响因素分析J.农业机械学报 2008(09)：196-198.11 孔卓.棉花移栽机的虚拟样机设计D.山东理工大学，2006.12 熊耐新.棉花裸苗移栽机构设计与试验研究D.湖南农业大学，2011.13 潘启明.杨树速丰林扦插作业技术装备的设计与研究D.东北林业大学，2010.14 肖卫兵.烟草移栽机栽植器的设计与试验研究D.湖南农业大学，2010.15 胡军.挠性圆盘式大葱移栽机的优化设计与试验研究D.中国农业大学，2003.16 章世秀.油菜移栽机的研制D.南京农业大学，2009. 学生签名 年 月 日指导教师审阅意见指导教师签名 年 月 日论文开题报告 姓名 武发杰班级 农机16 2学号 8031210133 链夹式大葱移栽机的设计 论文题目 目录 一 研究的目的及意义二 移栽机现状及分析三 关键问题及解决思路 一 研究的目的及意义 大葱在我国已有3000多年的栽植历史 大葱富含多种微量元素 有特殊的辛辣味道 具有良好的调味和医疗功效 大葱在我国不仅栽植历史悠久 而且栽植面积大 尤其是在我国北方 形成了许多具有地方特色 全国知名的大葱品种 其中较为著名的有天津的高脚白 陕西的赤水孤葱以及山东章丘的大梧桐等 随着国家对 三农 问题的关注度越来越大 以及农业种植结构的调整 许多地方将大葱种植作为特色产业发展 使得大葱的种植面积进一步扩大 山东章丘 天津宝坻和安徽临泉等地区的大葱种植面积甚至超过10万亩 而且大葱的种植是在6至7月份 天气炎热 人工作业环境差 效率低 所以农民对实现大葱移栽机械化的要求越来越迫切 同时对移栽机的性能要求也越来越高 因此设计一款高性能的大葱移栽机是必要的 二 移栽机现状及分析 对于移栽机的研究无论是国外还是国内取得了一定的研究成果 目前 市面上流行的移栽机有吊杯式 导苗管式 挠性圆盘式以及链夹式 特点 1 吊杯式移栽机 在栽植过程中使秧苗不受冲击 但喂苗速度低 适合适合于株距较大的钵苗移栽 2 导苗管式移栽机 不伤苗 较好保持秧苗移栽后的直立性3 挠性圆盘式移栽机 对秧苗株距的适应性较好 但栽植深度不稳定 无法保证秧苗的高直立性 4 链夹式移栽机 链夹式移栽机 如图所示 主要由机架 导轨 苗夹 镇压轮等组成 作业时 人工将秧苗放到苗夹上 秧苗被苗夹夹持 在链条带动下转动 当秧苗转至苗沟时 苗夹在导轨作用下被打开 秧苗落入苗沟中 然后覆土镇压 完成栽植 现有的链夹式移栽机栽植株距准确 栽植后秧苗的直立度较好 喂苗送苗稳定可靠 但零速投苗效果不好 易伤苗 容易造成秧苗的漏栽 链夹式移栽机 三 关键问题及解决思路 本课题研究的重点是投苗部分 投苗机构需要解决的主要问题是 零速投苗 对于大葱特殊的要求 高直立性 小株距 覆土深等 设计了链夹式大葱移栽机 包括四部分 喂苗机构 投苗机构 机架和传动系统 通过对喂苗机构和投苗机构的合理设计和安装 实现苗夹在竖直方向 与对应的苗槽高度一致 保证准确夹取苗槽中的葱苗 在喂苗机构 投苗机构和拖拉机之间通过合理的传动方案 实现苗夹和苗槽在竖直方向运动的同步 以及苗夹在作水平方向运动时速度与移栽机前进的速度大小相等 方向相反 实现零速投苗 由于苗夹作水平运动有一个时间段 覆土镇压装置有充分时间在葱苗相对地面速度为零的情况下对葱苗覆土压实 因此移栽后的葱苗直立性好 株距均匀等 谢谢 请各位老师批评指正 塔里木大学机械电气化工程学院 毕业设计题目 链夹式大葱移栽机 学院 机械电气化工程学院专业 农业机械化及其自动化姓名 武发杰指导教师 肖爱玲 目录 1研究目的和意义2研究内容3工作原理4主要零部件设计5总结及展望 意义 大葱的种植是在6至7月份 天气炎热 人工作业环境差 效率低 所以农民对实现大葱移栽机械化的要求越来越迫切 同时对移栽机的性能要求也越来越高 因此设计一款高性能的大葱移栽机对实现农业机械化有着十分重要的意义 目的 可以提高大葱栽植过程中人力和物力资源的利用率 降低成本 同时也提高了劳动生产率和大葱栽植质量 1 研究目的和意义 2 研究内容 1 移栽机的总体机构设计 包括四部分 喂苗机构 投苗机构 机架和传动系统 为了实现大葱移栽时的零速投苗 根据工作原理设计合理的传动机构 并进行理论计算 2 移栽机主要零部件的设计 如苗夹 开沟器 投苗链条限位导轨 夹紧导轨 3 对于移栽机的投苗机构进行动力学分析 如投苗输送链 苗夹等 保证机构设计的合理性 1 总装图 3 工作原理 2 传动系统简图 1 第一传动链轮 2 地轮 3 第一传动链 4 投苗输送装置 5 喂苗输送装置 6 锥齿轮 7 第二传动链 8 第三传动链轮 1 动力传输 如上图所示 通过三点悬挂 悬挂在拖拉机上 由地轮提供动力 地轮带动同轴的第一传动链轮 然后经过第一传动链和第二传动链轮传递给投苗输送装置 再由投苗机构链轮带动第三传动链轮 由第二传动链和一对锥齿轮将动力传递给喂苗输送装置 2 工作流程 工作时苗夹和苗槽在竖直方向的运动同步 苗夹运动到水平方向后 所夹持的葱苗速度能够与移栽机的速度大小相等 方向相反 即葱苗实现零速投苗 在合适的位置覆土镇压装置进行覆土镇压 之后苗夹再打开 放开葱苗 完成栽植过程 1 苗夹设计 4 主要零部件的设计 2 开沟器设计 3 限位导轨设计 4 夹紧导轨设计 总结 实现大葱移栽机械化 存在两个难点 一 大葱的分苗 二 大葱移栽后的高直立度 本文主要针对大葱移栽后的高直立度做了相关研究 主要研究结果如下 1 根据大葱移栽的特性 选择了链夹式大葱移栽机 2 通过喂苗机构和投苗机构相互配合 实现定距喂苗 在 零速投苗 的前提下设计相应的传动系统 3 确定链式传输方案 并对投苗机构进行动力学分析 展望 由于时间仓促等原因造成研究不足 在以下几个方面可以做进一步研究 1 葱苗标准化育苗 通过田间试验可以看出 苗的大小 形态质量好坏对移栽的效果很明显 如果葱苗较直 挺实则在移栽过程中能够提高取苗的准确率 2 机组结构 整个机组显得结构太大 造成了重心较为靠后 机构看起来不紧凑 今后需要对机构进行更合理的设计 5 总结及展望 请评委批评指正谢谢 塔里木大学 届毕业论文（设计）答辩记录课题名称 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 机械电气化工程学院教务办制毕业论文（设计）答辩情况记录表答辩时间答辩地点答辩组成员答辩情况记录 记录人 答辩组评语及答辩成绩负责人签名 年 月 日学院答辩委员会意见负责人签名 年 月 日16 届毕业设计 链夹式大葱移栽机的设计 学生姓名 武发杰 学 号 8031210133 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 农机16-2 指导老师 肖爱玲 日 期 2016 .05 塔里木大学机械电气化工程学院制前 言 大葱在我国已成为区域规模种植的蔬菜作物之一，由于大葱栽植农艺要求的特殊性，即株距小、直立性要求高，用于其它作物移栽的移栽机基本不能用于大葱移栽。对于大葱移栽机，国内外虽有研究或产品问世，但都存在移栽后葱苗直立性差的不足。分析原因，是由于栽植器都采用圆盘式栽植器，葱苗相对地面速度为零只是在一个时间点上，是瞬间的，时间短，造成葱苗在相对地面零速的情况下覆土不充分，移栽后葱苗倾斜，甚至倒伏。 为了解决上述零速栽植的问题，作者分析了各种移栽机的结构特点，最终确定采用链夹式投苗机构。将苗夹和苗槽分别安装在投苗输送链和喂苗输送带上，通过传动系统使苗夹和苗槽在竖直方向运动时实现同步，保证苗夹能准确的从对应苗槽中夹取葱苗；然后葱苗在被夹持的状态下随输送链转为水平运动，其水平运动速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，从而实现在一段距离内的零速投苗，能够实现先覆土镇压再释放葱苗，从而保证了葱苗移栽后的直立性。 关键词： 大葱；链夹式；移栽机；零速投苗目 录1 引言11.1课题来源及研究的目的和意义11.2农艺要求11.3移栽机的发展现状11.4研究内容32 链夹式大葱移栽机的设计方案42.1移栽机总体方案设计思路42.2移栽机工作原理53 链夹式大葱移栽机具体设计63.1移栽机牵引力、牵引功率、悬挂力矩63.2传动机构设计63.3主要零部件的设计94 投苗机构的动力学分析154.1投苗输送链的运动特性分析154.2投苗机构输送链张力154.3苗夹动力学分析185 轴的校核205.1地轮传动轴的校核205.2锥齿轮传动轴的校核21总 结23致 谢24参考文献25塔里木大学毕业设计1引言1.1课题来源及研究的目的和意义大葱在我国已有多年的栽植历史，大葱富含多种微量元素，有特殊的辛辣味道，具有良好的调味和医疗功效。大葱在我国不仅栽植历史悠久，而且栽植面积大，尤其是在我国北方，形成了许多具有地方特色、全国知名的大葱品种，其中较为著名的有天津的高脚白、陕西的赤水孤葱以及山东章丘的大梧桐等。随着国家对“三农”问题的关注度越来越大，以及农业种植结构的调整，许多地方将大葱种植作为特色产业发展，使得大葱的种植面积进一步扩大，如山东章丘、天津宝坻和安徽临泉等地区的大葱种植面积甚至超过万亩。而且大葱的种植是在月份，天气炎热，人工作业环境差，效率低。所以农民对实现大葱移栽机械化的要求越来越迫切，同时对移栽机的性能要求也越来越高，因此设计一款高性能的大葱移栽机对实现农业机械化有着十分重要的意义。可以提高大葱栽植过程中人力和物力资源的利用率，降低成本，同时也提高了劳动生产率和大葱栽植质量。1.2农艺要求1.2.1 葱苗特性为了后期的管理以及产量，葱苗在移栽前要进行筛选，壮苗的标准是苗高左右、苗重 左右、葱白左右、直径左右。1.2.2 移栽要求 大葱的移栽株距左右、行距左右，栽植深度要求左右，要求保证葱苗移栽后的高直立度，株距均匀。 1.2.3 栽植特点与其他移栽作物相比，大葱移栽的主要特点：第一，株距小。一般作物的移栽株距是，而大葱的株距仅为左右。第二，直立性高、不能窝根。章丘大葱与其他作物的移栽有较大的差异，栽植深度较深，一般为左右，而且后期需要培土，来加长葱白的长度。由于大葱产品质量决定于葱白的质量，因此移栽后葱苗不能有窝根现象。1.3移栽机的发展现状对于移栽机的研究无论是国外还是国内都取得了一定的研究成果。目前，市面上流行的移栽机有吊杯式、导苗管式、挠性圆盘式以及链夹式。任何一种移栽机都有其自身的特点，能够适应某种或某些作物的移栽，但是都不具有普遍使用性。目前国内现有的移栽机主要适用于玉米、棉花、烟苗等大株距、小株高作物移栽。对于大葱移栽机，国内研究较少，国外研究主要在日本，日本的大葱移栽机产品需要与相应的农艺相配合，不适应我国大田育苗的现状。1.3.1 吊杯式移栽机吊杯式移栽机如图1-1所示，主要由栽植圆盘、偏心圆盘、导轨、吊杯等组成。作业时，吊杯始终垂直地面，并随着圆盘转动，当吊杯转动到上部时，人工将秧苗放入吊杯中，当转动到预定位置时，吊杯底部的鸭嘴在导轨的作用下被压开，秧苗落入穴内,随后覆土镇压装置进行覆土镇压，完成栽植。吊杯脱离导轨后，在弹簧的作用下重新闭合，以此循环。吊杯式移栽机在栽植过程中使秧苗不受冲击，但喂苗速度低，适合适合于株距较大的钵苗移栽。 图1-1 吊杯式移栽机1.3.2 导苗管式移栽机导苗管式移栽机，如图1-2所示，主要由喂入器、导苗管、扶苗器、开沟器、覆土镇压轮和苗架等组成。作业时，人工将秧苗投入到喂入器的喂苗筒内，当喂苗筒转到导苗管的上方时，活门打开，秧苗依靠自身重力作用，落入导苗管内，由导苗管将秧苗引入苗沟内，通过扶苗器的作用，秧苗保持直立状态，然后覆土镇压，完成栽植。导苗管式移栽机不伤苗、较好保持秧苗移栽后的直立性，栽植频率在 。 图1-2 导苗管式移栽机 图1-3 挠性圆盘式式移栽机1.3.3 挠性圆盘式移栽机挠盘式移栽机，如图1-3所示，主要由供苗输送带、挠性盘、镇压轮、以及传动系统组成。作业时，人工将秧苗放入供苗输送带上，供苗输送带上等距安装橡胶块。输送带将秧苗味入挠盘内，秧苗随挠盘旋转到合适位置，挠盘打开，秧苗进去开好的沟内，然后覆土镇压，完成栽植。挠盘式移栽机对秧苗株距的适应性较好，但栽植深度不稳定，无法保证秧苗的高直立性。1.3.4 链夹式移栽机链夹式移栽机，如图1-4所示，主要由机架、导轨、苗夹、镇压轮等组成。作业时，人工将秧苗放到苗夹上，秧苗被苗夹夹持，在链条带动下转动，当秧苗转至苗沟时，苗夹在导轨作用下被打开，秧苗落入苗沟中，然后覆土镇压，完成栽植。现有的链夹式移栽机栽植株距准确，栽植后秧苗的直立度较好，喂苗送苗稳定可靠。但零速投苗效果不好，易伤苗，容易造成秧苗的漏栽。图1-4 链夹式移栽机1.4研究内容（1）移栽机的总体机构设计，包括四部分：喂苗机构、投苗机构、机架和传动系统。为了实现大葱移栽时的零速投苗，根据工作原理设计合理的传动机构，并进行理论计算。（2）移栽机主要零部件的设计，如苗夹、开沟器、投苗链条限位导轨、夹紧导轨。（3）对于移栽机的投苗机构进行动力学分析，如投苗输送链、苗夹等，保证机构设计的合理性。2 链夹式大葱移栽机的设计方案2.1移栽机总体方案设计思路本课题研究的重点是投苗机构：主要问题是“零速投苗”。对于大葱特殊的要求：高直立性、小株距、覆土深等，设计了链夹式大葱移栽机，包括四部分：喂苗机构、投苗机构、机架和传动系统。（1）喂苗机构：该机构主要部分是输送带和苗槽，输送带根据移栽作业要求设计合理，苗槽安装在输送带上，大葱移栽的株距等于苗槽之间的距离。该装置主要起到一个衔接作用，操作人员将盛放在苗箱中的裸葱苗一棵一棵放入每个苗槽之中，葱苗随着苗槽由水平转为竖直运动，到达合适位置后，被安装在投苗机构的苗夹夹取。（2） 投苗机构：该机构主要包括限位导轨、夹紧导轨、苗夹和输送链。苗夹安装在输送链的每个链节上，其间距等于苗槽的间距即大葱株距，限位导轨主要对链条摆动起到限制作用。夹紧导轨主要控制苗夹的开闭，通过两导轨之间的距离来实现苗夹进入夹紧导轨后逐渐闭合，夹紧葱苗，然后在合适的位置逐渐打开完成投苗。夹紧导轨使苗夹逐渐闭合，是为了避免葱苗被夹取时造成的损伤，同时也减小了由于突变引起的机构运动冲击。通过对喂苗机构和投苗机构的合理设计和安装，实现苗夹在竖直方向与对应的苗槽高度一致，保证准确夹取苗槽中的葱苗；在喂苗机构、投苗机构和拖拉机之间通过合理的传动方案，实现苗夹和苗槽在竖直方向运动的同步，以及苗夹在作水平方向运动时速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，实现零速投苗。操作人员向苗槽放苗是在苗槽的水平运动段，随即苗槽转为竖直运动，当葱苗随着苗槽转为竖直运动后，相应的苗夹也进入竖直轨道，在适当位置，苗夹逐渐夹紧，夹住对应苗槽中的葱苗。喂苗机构和投苗机构继续运动，当苗槽的运动方向偏离竖直运动时，葱苗和苗槽分离。苗夹随投苗输送链继续运动，当苗夹转过后，转为水平运动，其速度与移栽机前进的速度大小相等、方向相反，实现在一段时间内的葱苗相对于地面速度为零，在这期间完成对葱苗的覆土和镇压，之后苗夹在夹紧导轨的控制下，逐渐打开放开葱苗。由于苗夹作水平运动有一个时间段，覆土镇压装置有充分时间在葱苗相对地面速度为零的情况下对葱苗覆土压实，因此移栽后的葱苗直立性好、株距均匀等。1.机架 2.开沟器 3.覆土镇压轮 4.地轮 5.轴承UCP211 6.第一传动链轮 7.第一传动链 8.第二传动链轮 9.第一投苗机构链轮 10.投苗输送链 11.第三传动链轮 12.苗夹 13.机架 14.第二投苗机构链轮 15.限位导轨 16.夹紧导轨 17.放置苗箱板 18.苗槽 19.机架 20.轴承UCP208 21.中间悬挂支架 22.左悬挂支架 23.锥齿轮 24.第二传动链 25.喂苗输送带 26.张紧装置图2-1 移栽机示意图2.2移栽机工作原理移栽机整体结构如图2-1所示，通过三点悬挂，悬挂在拖拉机上，由地轮提供动力，地轮带动同轴的第一传动链轮，然后经过第一传动链和第二传动链轮传递给投苗输送装置；再由投苗机构链轮带动第三传动链轮，由第二传动链和一对锥齿轮将动力传递给喂苗输送装置。苗夹和苗槽分别安装在投苗机构输送链和喂苗机构输送带上，两装置之间通过选择合适的传动比保证苗夹和苗槽在竖直方向的运动同步，以及苗夹运动到水平方向后，所夹持的葱苗速度能够与移栽机的速度大小相等、方向相反，即葱苗实现零速投苗。在合适的位置覆土镇压装置进行覆土镇压，之后苗夹再打开，放开葱苗，以此保证葱苗的零速投放是一个时间段，而不是一个点。同时为了保证葱苗在没进行覆土之前防止开沟后的土回流，影响葱苗的栽植深度，安装带有护板的芯铧式开沟器。3 链夹式大葱移栽机具体设计3.1移栽机牵引力、牵引功率、悬挂力矩大葱移栽机在作业时，总的牵引力包括两个芯铧式开沟器的阻力、覆土镇压轮以及地轮的阻力。当芯铧式开沟器的开沟深度为 时，阻力为。地轮和覆土轮受到的阻力采用简化公式进行计算： （3-1） 式中 k表示轮子的滚动阻力系数，充气轮在不同的土壤，充气量的大小不同的情况，滚动阻力系数不同，为了保证机器的正常运行，选取较大的值 ； 为轮子承载的重力，粗略估计为。移栽机作业时所需的平均牵引力 （3-2）移栽作业时，根据分苗的速率和葱苗的株距要求，可得出拖拉机的前进速度为，考虑到地况等原因，安全系数 取。移栽机作业时所需的牵引功率 （3-3）选用实验室现有拖拉机东方红进行试验，轴距，最小使用质量 ，前轮分配的质量 左右。移栽机在悬挂时，一拖拉机的后轮为支撑点，整个移栽机机组的重心到支点的距离为。 移栽机作业时的悬挂力矩 （3-4）平衡力矩 （3-5）由以上数据可知，拖拉机的工作参数都能满足实验要求。3.2传动机构设计如图3-1所示，移栽机由地轮提供动力，地轮带动同轴的第一传动链轮，然后经过第一传动链和第二传动链轮传递给投苗输送装置；再由投苗机构链轮带动第三传动链轮，由第二传动链和一对锥齿轮将动力传递给喂苗输送装置。 1.第一传动链轮 2.地轮 3.第一传动链 4.投苗输送装置 5.喂苗输送装置 6.锥齿轮 7. 第二传动链 8.第三传动链轮图3-1 动力传动系统示意图3.2.1传动机构的理论计算喂苗机构采取人工喂苗，人工分苗速率=。根据大葱农艺栽植要求，其移栽株距是 左右，为了方便计算，下文中选取株距=。为了保证葱苗投放时速度相对地面为零，大葱水平运动时的速度与地轮的前进的速度大小相等，方向相反。将地轮的速度计为。 由上述可知，喂苗速率、移栽株距 、地轮的速度的关系： （3-6）同时，地轮速度也可表示为： （3-7）移栽机在行进的过程中，地轮走过的路程应该等于投苗输送装置链轮转过的距离。考虑到地轮在行进过程中会出现打滑现象，其打滑率计为（根据各个地方存在差异，此处取值为），则： （3-8）由上述公式可以求得地轮和投苗机构链轮之间的传动比，由于第一传动链的主动轮与地轮同轴，被动轮与投苗输送链轮同轴，因此可以得出以下关系。 （3-9） （3-10）根据传动比=，取第一、第二传动链轮齿数分别为和，投苗机构和喂苗机构上要分别安装苗夹和苗槽，为了保证每个苗夹在运动过程中都有相对应的苗槽，因此投苗机构和喂苗机构选用完全相同的输送机构。由链传动和齿轮传动的特性可知，两者平均传动比稳定、传动效率高。故采用第二链传动的传动比和锥齿轮的传动比都等于。即：式中: 地轮前进的速度； 喂苗速率； 大葱移栽株距； 地轮及第一传动链轮的转速； 地轮半径； 投苗机构输送链轮的齿数； 投苗机构输送链轮节距； 投苗机构输送链轮转速； 地轮和投苗机构之间的传动比； 第一链传动的传动比； 第二链传动的传动比； 锥齿轮传动比； 第一传动链轮转速； 第二传动链轮转速； 第一传动链轮齿数； 第二传动链轮齿数。 3.2.2锥齿轮的选择 锥齿轮传动用于传递相交轴之间的运动和动力。无特殊要求时，取轴交角 。按齿线的形状可分为直齿、斜齿和曲线齿。斜齿和曲线齿重合度略大，传动较稳定，但是加工复杂。在能够满足工作要求的前提下，首先选择直齿。 图3-2 锥齿轮装配图基本参数的确定：对于直齿锥齿轮的几何设计，要依据传动比、主动轮转速、传递的功率来选择齿轮的参数。依据机械设计手册上锥齿轮的设计步骤来完成，主要参数如下：表3-1 锥齿轮主要参数名称参数名称参数齿数传动比 大端分度圆直径齿顶圆直径锥距节锥角齿顶角齿根角顶锥角根锥角齿顶高齿根高 3.3主要零部件的设计3.3.1苗夹设计苗夹在大葱移栽过程中起到最终执行的功能，苗夹通过苗夹座安装在投苗机构输送链的每个链节上，苗夹从对应安装在喂苗机构输送带上的苗槽中夹取葱苗，苗夹的夹苗点的准确性，关系到葱苗最终的栽植效果，因此苗夹结构设计要合理。苗夹主要由苗夹板、弹簧、牛眼万向轮、销子、苗夹座和滚轮等组成，如图3-3所示。1.苗夹板 2.弹簧 3.万向滚轮 4.苗夹座 5.销子 6.滚轮图3-3 苗夹为了减轻整个苗夹的重量，同时又要保证苗夹在运行过程中，不发生变形，苗夹板选取型不锈钢，苗夹座采用普通钢。图3-4 苗夹尺寸图点为苗夹夹苗点，点为苗夹旋转点，当苗夹绕点旋转一定角度后点旋转到点。已知,。 又有，两条直线转过的角度相等，即。由以上计算可以得到，弹簧的形变量为： （3-11）通过计算弹簧的变形量可以得出苗夹打开和关闭时两苗夹板之间的间距，从而为夹紧导轨的合理安装提供理论基础。弹簧采用压缩弹簧，其作用是苗夹在没有约束的情况下，将苗夹打开，使苗夹张开一定角度，两苗夹板的夹苗点之间的距离为时，再与苗夹座相配合使得苗夹受到约束。由于葱苗的株距为，为了保证苗夹在夹取葱苗过程中，不会因葱苗本身的轻微弯曲而造成夹苗点不准确，甚至漏夹的现象发生，将橡胶块的宽度设计为，这样两苗夹之间的间距为，小于葱苗直径，不会出现葱苗漏夹，同时两苗夹之间有一段间隙，不会出现苗夹打架现象。3.3.2芯铧式开沟器设计芯铧式开沟器的设计要考虑以下影响因素：（1）芯铧式开沟器的主要作用是保证葱苗移栽的直立性。犁铧式开沟器在开沟过程中会有部分土壤回流，葱苗被苗夹夹持在由竖直转向水平方向运动时，会被回流的土壤阻碍，以至于葱苗会出现窝根，葱苗被碰倾斜。为了避免这种现象发生，安装芯铧式开沟器，需要使翼板加长。（2）苗夹的运行轨迹，葱苗的夹持点位置，需要将芯铧式开沟器设计成高度可以调节，根据实验来选取最合适的安装高度。由于芯铧式开沟器和覆土镇压轮配合使用来完成葱苗的覆土镇压。综合以上因素，芯铧式开沟器的设计如图3-5所示。开沟器的宽度，两翼板之间的距离 ，翼板夹角。 图3-5 芯铧式开沟器3.3.3投苗链条限位导轨设计 图3-6 限位导轨投苗链条限位导的结构如图3-6所示，其作用：苗夹通过苗夹座安装在投苗机构输送链上，链条在运行过程中会出现波动，因此会带动苗夹波动，这样会造成苗夹的夹苗点位置的不确定，同时由于波动，相临苗夹会产生干涉，以至于无法完成移栽。在这种情况下安装限位导轨，根据苗夹的运动规律，设计出限位导轨的形状，在限位导轨上铣出凹槽，使得苗夹在竖直和水平方向运动时，苗夹座两端的限位板在凹槽内运动，限制苗夹的抖动；为了减小苗夹座与限位导轨凹槽之间的摩擦力，采用滚动摩擦代替滑动摩擦，在每个苗夹座的四个角安装滚轮。苗夹在限位导轨中的运动情况如图3-7所示。 图3-7 苗夹在限位导轨中运动示意图 3.3.4夹紧导轨设计夹紧导轨结构如图3-8所示，其作用是控制苗夹的开闭：根据苗夹的运动轨迹，在竖直到水平方向上，苗夹需要完成葱苗的夹取和投放。在此过程中夹紧导轨控制苗夹的打开和夹紧，为了减小苗夹运行过程受到的摩擦力，在苗夹上安装牛眼万向轮。具体完成过程是，苗夹在进入竖直方向运动时，万向轮开始进入夹紧导轨，两导轨之间的距离会逐渐减小，然后保持该距离，从而使苗夹逐渐夹紧，然后在夹紧的状态下竖直运动一段距离。接着苗夹随输送链转入水平运动，苗夹仍处于夹紧状态下，在距苗夹张开点5cm覆土镇压轮开始覆土镇压，使葱苗的零速投放在一个时间段内，提高葱苗移栽后的直立度。之后两夹紧导轨之间的距离逐渐增大，苗夹逐渐打开与葱苗脱离，完成葱苗的投放。 图3-8 夹紧导轨4 投苗机构的动力学分析 4.1投苗输送链的运动特性分析在整个移栽机中，喂苗机构输送链上安装苗槽，苗槽固定连接，在运行过程中不受其他力，对于葱苗的夹取影响较小；投苗机构输送链的每个链节上都安装苗夹，苗夹呈悬臂结构，输送链的运动稳定性会对苗夹的运动造成影响，可能会使苗夹发生上下摆动，以至于苗夹的夹苗点不确定，从而会造成葱苗的漏夹，影响大葱移栽的质量。本节将结合输送链的运动和动力特性，对影响输送链稳定性传输的重要因素进行分析，在输送链的设计方案中尽量改善影响因子。（1）由于当主动轮做匀速转动时，链条线速度也是不均匀的，从而造成从动链轮转速不恒定，因此瞬时传动比不恒定。（2）由于链条线速度的变化而产生加速度，因此链节啮合时产生附加动载荷，增大链条紧边张力，产生啮合冲击。（3）链条线速度的变化与链轮齿数和链节距的关系： 链轮齿数越多则链条的速度变化越小，多边形效应越弱。一般情况下，当 时，链轮齿数对速度变化的影响可以忽略。（4）链条线速度的变化与链节距的关系：链节距越大，速度变化越大；链节距越小，速度变化越小。结合大葱移栽的农艺要求，本移栽机的自身特性。由于葱苗移栽的株距是，而本移栽机采用链夹式投苗机构，在每个输送链节上安装苗夹。因此，苗夹之间的距离要符合葱苗的株距要求，即所选用的输送链的节距为。所以，在接下来的设计过程中，对链轮的齿数进行合理设计，在满足要求的情况下使链轮齿数越大越好。4.2投苗机构输送链张力苗夹安装在投苗机构输送链的每个链节上，对于链条牵引机构来说，输送链是其中重要的部分，其抗破坏的能力是保证机器能够正常运行的关键指标。输送链带动苗夹运动，在竖直和水平阶段为了避免链条的摆动，添加了链条限位导轨，进而加大了链条运行过程中受的阻力。因此，输送链必须有足够的强度，以满足链条所需的拉力。图4-1链条简图如图4-1所示，主动轮与被动轮之间的距离，被动轮和被动轮之间的距，主动轮与被动轮之间的距，段与水平方向之间的夹角，链条每米的质量 ，每个苗夹及其附件的重量苗夹水平速度 ，三个链轮轴直径。如图4-1所示，链条的张力主要由以下几点引起：（1）链条自身的垂度而引起的张力；（2）链条、苗夹及其附件在上升和下降过程中自身重力引起的张力；（3）链条与限位导轨之间的摩擦力； （4）各个链轮与链轮轴之间的转动摩擦。 由图4-1中可知，链轮为主动轮，在链条绕入轮时的张力最大设为，当链条逐步脱离链轮后，在段链条只受到由自身重力引起的张力，根据悬索机构可知：式中 链条和苗夹每米的重量之和； 链条的弧垂度（），一般选取 ； 段链条张力最大点到链轮 之间的距离； 段链条与水平方向的夹角。链轮输出侧的张力 ，要克服链条段的张力和链轮的轴与轴承之间的转动摩擦。 （4-1）式中表示链轮输入侧和输出侧的合力，对于链轮输入侧张力即是，输出侧张力是，两张力之间的夹角为。由上式可知 和之间相差不大，为了便于计算暂时假定，求得： （4-2） 则 式中 链轮轴与轴承之间的摩擦系数； 链轮轴的直径； 链轮直径。 链轮输出侧的张力，要克服链条段的张力，夹紧导轨对苗夹的阻力，链轮轴和轴承座之间的转动摩擦力，同时减去段链条和苗夹及其附件的自身重力。由第二章可知弹簧最大变化量是，弹簧的刚度系数选用为，夹紧导轨对苗夹的夹紧力： （4-3）通过减小夹紧导轨之间的距离，对牛眼万向轮施加压力。在理想状态下，苗夹在运行过程中，牛眼万向轮和夹紧导轨之间是纯滚动摩擦。但实际情况，万向轮在有的时间段滚动，有的时间段滑动。这就造成了万向轮与导轨之间的摩擦力在滚动摩擦和滑动摩擦之间变化。为了确保提供足够的牵引力，在整个阶段都滑动摩擦。限位板上装有滚轮，在限位导轨中做纯滚动运动，通过润滑该部分的摩擦可忽略不计。对于链轮输入侧张力和输出侧张力的合力，同样采用 的计算方法： （4-4）由上述关系可知链轮输出侧的张力，要克服段的链条张力，夹紧导轨对苗夹的摩擦力，由于自重滚轮与限位导轨之间的摩擦力，链轮轴与轴承座之间的转动摩擦。侧的输出张力即为链条的最大张力。 （4-5） （4-6） （4-7） 式中：是链轮的输入侧张力，带入数据求得： 结合链条的使用环境及运行情况，先用使用系数为，则最大牵引力设计为： （4-8） 实际选取的输送链抗拉力为 ，则链条的安全系数：完全满足要求。4.3苗夹动力学分析苗夹安装在投苗机构输送链上，随着链条做循环运动，由于在竖直方向上苗夹的运动和受力会关联到夹苗点的准确性，下面将对在竖直运动时的苗夹进行受力分析。以求得夹紧导轨的安装位置，如何使苗夹对链条的影响最小，从而减小链条的摆动。在此过程中苗夹受到链条的作用力、限位导轨和夹紧导轨的摩擦力以及自身的重力。具体受力分析如图4-2所示。 图4-2 苗夹受力示意图由上图可知，链条对苗夹的在和方向的力分别是和，同时有作用力矩，限位导轨对苗夹的弹力为，摩擦力为，由于 为滚动摩擦，大小可以忽略；夹紧导轨对苗夹的摩擦力为 ，苗夹的自身重力为 每个苗夹质量实测约为）。作用点 、 之间的距离分别为 、，且已测得、，求 。苗夹在 平面内力矩和方向受力分析： （4-9）整合上式可得： （4-10）链条对苗夹的力矩的大小表明了苗夹运动过程中，对链条运行的影响。在上式中苗夹的自身重力以及受到的摩擦力是由客观因素决定的，要想使苗夹对链条的影响最小，调整夹紧的导轨的位置即的大小。理想情况下。则 （4-11）根据上式计算可知，合理的选择夹紧导轨的安装位置，能够减小链条的波动，进而改善苗夹夹取葱苗的准确性。5 轴的校核5.1地轮传动轴的校核（1）求作用在链轮上的力 （5-1） （5-2）（2）求轴承上的支反力 垂直面内： 水平面内： 根据第四强度理论且忽略键槽影响 (5-3)（3）求弯矩垂直面内： （5-4） 水平面内： （5-5）总弯矩： （5-6） (5-7) 扭矩 （5-8）所以轴的强度合格 5.2锥齿轮传动轴的校核 图5-1 受力分析图 （1）垂直面的支承反力（图b） （5-9） （2）水平面的支承反力（图c） （5-10）（3）绘垂直面的弯矩图（图b） （5-11）（4）绘水平面的弯矩图（图c） （5-12）（5）求合成弯矩（图d） （5-13）（6）该轴所受扭矩为 T=70190N.mm（7）按弯扭合成应力校核轴的强度，根据文献6式（15-5）及以上数据，并取，计算轴的应力 （5-14）已选定轴的材料为45号钢，调质处理，由文献6查得。因此，所以轴的强度合格总 结大葱在我国部分地区成为了当地主导型经济作物，其种植面积大，农民劳动强大，对于机械移栽迫切需求。实现大葱移栽机械化，存在两个难点：一、大葱的分苗；二、大葱移栽后的高直立度。本文主要针对大葱移栽后的高直立度做了相关研究。主要研究结果如下：（1）根据大葱移栽的特性，选择了链夹式大葱移栽机。（2）通过喂苗机构和投苗机构相互配合，实现定距喂苗。在“零速投苗”的前提下设计相应的传动系统。（3）确定了最终的链式传输方案，主要包括：投苗、喂苗输送带的功能设计，链围的设计和安装。根据零速栽植的宗旨，以及株距的要求，进行了移栽机的传动方案设计，通过理论计算选择合适的传动比，选择合适的输送带。（4）对投苗机构进行动力学分析，通过理论计算，计算出了整个移栽机所需的牵引力、牵引功率等。并对主要零部件进行了机构合理性的分析，如限位导轨、苗夹、夹紧导轨和开沟器等。移栽机在我国起步较晚，对于大葱移栽的研究资料很少。本文虽然根据大葱自身移栽特性提出了采用链夹式的方案，并做了相关研究，但是由于时间仓促等原因造成研究不足，在以下几个方面可以做进一步研究：（1）葱苗标准化育苗：通过田间试验可以看出，苗的大小、形态质量好坏对移栽的效果很明显，如果葱苗较直、挺实则在移栽过程中能够提高取苗的准确率。（2）机组结构：整个机组显得结构太大，造成了重心较为靠后，机构看起来不紧凑。今后需要对机构进行更合理的设计。这是我们在大学期间所进行的一次非常全面的设计，为自己在大学四年所学习知识的全面总结和巩固，使我们初步了解和掌握做设计的基本步骤、基本方法，通过本环节把我们在大学期间所学课程中所获得的理论知识在设计实践中加以综合运用，把大学四年来所学的知识贯穿起来，使理论知识和生产实践密切的结合起来，为我将来的实际工作打下了坚实的基础。这是一个非常全面而系统的设计题目，非常锻炼人。从方案的论证到最终的设计，涉及的领域包括：机械制图，机械原理，工程材料，机械设计等等。通过设计实践，提高我计算、制图能力；使我们能熟练地应用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范，熟悉有关的国家标准。机械方面知识得到系统的巩固和提升。在进行毕业设计的同时，我还学到了许多新的知识，如Solidworks，CAD2007的等软件的应用。在设计过程中也曾遇到很多的问题，但通过查阅相关的书籍、手册以及老师的精心指导，都得到了解决，设计过程基本顺利完成。期间的过程真是烦恼和惊喜，让我受益匪浅。致 谢毕业在即，四年的大学生活已接近尾声，经过三个多月的努力，在肖爱玲老师的悉心指导下，设计任务基本完成了。在撰写论文期间，我要衷心的感谢我的指导老师肖爱玲老师，从设计的选题、实施到撰写、修改和定稿，肖老师均倾注了大量的心血。导师的悉心指导、热忱鼓励不仅使我树立了深远的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理。还有，导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力将使我终生受益。同时我还要感谢大学期间各位任课老师在学习上给予我的指导和帮助，感谢他们四年来的辛勤栽培，他们的关怀和熏陶让我在这四年里收获颇丰。最后，也感谢和我一起学习的同窗朋友，他们给了我无数的关心和鼓励，也让我的大学生活充满了温暖和欢乐，感谢他们的陪伴与帮助，愿我们以后的人生都可以充实、多彩与快乐！ 参考文献1 黄于明，赵章忠编著.葱蒜类蔬菜栽培技术M.上海科学技术出版社，1996.2 蹼良贵，纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社，2001.6.3 成人先.机械设计手册第 3 卷M.北京:机械工业出版社，2008.1.4 李宝筏.农业机械学M.北京:中国农业大学出版社，2003.7.5 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学第六版M.北京:高等教育出版社，2002.6 杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础第五版M.北京:高等教育出版社，2007.7 武科，陈永成，毕新胜.几种典型的移栽机J.农机化，2009(03)：12-14.8 韩占全，封俊，曾爱军.我国旱地栽植机械的现状和发展前景J.现代化农业，2000(08)：29-31.9 胡军，封俊，曾爱军，秦贵,王永涛.大葱移栽机的现状与发展前景J.农机化研究， 2002(01)：39-41.10 金诚谦，吴崇友，袁文胜.链夹式移栽机栽植作业质量影响因素分析J.农业机械学报， 2008(09)：196-198.11 孔卓.棉花移栽机的虚拟样机设计D.山东理工大学，2006.12 熊耐新.棉花裸苗移栽机构设计与试验研究D.湖南农业大学，2011.13 潘启明.杨树速丰林扦插作业技术装备的设计与研究D.东北林业大学，2010.14 肖卫兵.烟草移栽机栽植器的设计与试验研究D.湖南农业大学，2010.15 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