毕业设计（论文）-舵轮气吸式精量穴播器设计【全套图纸】.doc

目 录全套图纸，加153893706第一章 绪论31.1 国内外移栽机的历史和发展状况31.1.1国外移栽机的发展状况31.1.2国内移栽机械的发展概况41.1.3国内移栽机械的主要问题41.2发展旱地钵苗移栽机械的必要性51.3 移栽机的分类及特点71.4 机械化移栽目前存在的主要问题101.5 选题分析（科学性、可行性论证）和内容11第二章 总体方案132.1 秧苗移栽的基本农艺要求132.2 主要技术参数132.3 移栽机作业的技术要求142.3.1 性能评定指标与检测方法142.3.2 钵苗栽植状态指标162.3.3 生产率性能指标182.3.4 移栽机适应性指标182.3.5 自动化程度指标192.4 结构特征与工作原理19第三章 关键技术解决办法233.1 设计方法选择233.2 方案选择24第四章 载插机构的设计及计算254.1 移栽机载插机构的设计254.2 具体设计过程254.2.1 方法学254.2.2 种植机械的输出运动需求264.2.3 连接参数的设计264.2.4 连接部件的分析274.2.5 连杆尺寸的确定294.3 连杆的运动轨迹分析314.3.1 运动分析314.3.2 确定最佳运动轨迹324.4 机械设计的初步研究344.5 机构运动的三维仿真364.5.1 计算机分析的基本思想364.5.2 三维设计软件Inventor介绍364.5.3 机构的三维图374.6 主要工作情况37结 论39致 谢41附录A42附录B45参考文献4712第一章 绪 论1.1 国内外移栽机的历史和发展状况1.1.1国外移栽机的发展状况国外移栽机的发展有以下几个主要特点23:1. 国外发达国家钵苗移栽技术的研究与应用起步较早,栽植技术和设备的发展都很快。二十世纪三十年代国外就出现了手工喂苗的移栽机;五十年代,研制出多种不同结构形式的半自动移栽机和简易制钵机;到八十年代,半自动移栽机已在生产中推广使用,制钵机已成系列。近十几年来,由于育苗过程逐步实现了机械化、工厂化和设施化,移栽机械发展迅速,一些定型的作物专用移栽机已先后投入市场,各种作物的移栽基本实现机械化,并研制出了各种全自动移栽机。2. 国外移栽机的各类较多,栽植器型式不同,所适合栽植的作物也有区别,但一般形式栽植器的通用性都比较强。 二十世纪九十年代,钳夹式移栽机以意大利Checcchi&Magli公司生产的OTMA移栽机和荷兰Michigan公司生产的MT移栽机为多见,因这类移栽机秧夹易伤苗且工作效率低,近几年这类移栽机在国外应用较少,且有淘汰的趋势;挠性圆盘式移栽机主要有日本丰收产业公司研制的OP290和OP210型全自动白葱移栽机,主要用于白葱的盘育钵苗栽植作业,此移栽机通用性差;吊杯式移栽机以意大利Checcchi&Magli公司生产的Wolf移栽机和Edwards农机厂生产的PERDU移栽机为主,多为偏心式结构,目前国外半自动吊杯式移栽机的发展己趋成熟，为了提高吊杯式移栽机的频率，美国学者对全自动吊杯式移栽机进行了研究;导苗管式移栽机按落苗方式分为推落苗式、指带落苗式和直落苗式三种，这三种机型的典型代表依次是:荷兰Michigan公司生产的 Mode14000型移栽机，芬兰 Lannen公司生产的 RT-2型移栽机和意大利Checchi&Magli公司生产的TEX2型移栽机。以上移栽机大多适合移栽多种作物。3. 国外注重将移栽作业作为一个系统来研究，农机与农艺相适应，加强从育苗到移栽整个系统的研究，使育苗和移栽有机地结合。生产的各个环节都建立了一整套的规范化的操作管理制度，使育苗过程实现机械化、工厂化和设施化，使其作物的生产实现了商品化、系列化。 4. 国外的移栽机向多功能联合作业机方向发展，这样大大缩减了劳动时间，减少机器进地的次数,降低了生产成本。例如美国鲍威尔系列移栽机，可一次完成移栽、覆土、浇水、施肥、镇压、喷药等工序，意大利研制的一种多功能联合移栽机，实现了膜上移栽，可开沟、注水、覆土、覆膜、移栽一次完成。国外各国的情况不同，研制的移栽机特点也不尽相同，欧美等国家的移栽机适应性较强，而日本的移栽机一般只适用于一种作物，专用性强。但综上所述，到目前为止，国外移栽机械已十分成熟，多系列多品种，性能稳定,可靠性高,通用性好。1.1.2国内移栽机械的发展概况我国在旱地移栽机械方面的研究开发工作开始于二十世纪六十年代,到目前为止,已研究成功了多种类型的移栽机械,部分机型已申请了专利,可用于移栽多种作物,部分机型投入了小批量生产。20世纪70年代开始，我国研制裸根苗移栽机，最早用于甜菜移栽上；80年代研制成功了半自动蔬菜移栽机；同时，也从国外引进了多种用于移栽蔬菜烟叶甜菜等经济作物的移栽机械，但均因育苗技术落后、配套性能差以及机具本身性能不稳定和生产率低等原因，都未能得到推广使用。近几年来，随着育苗技术的发展，以及劳动力成本的上升，推动了移栽机械的研制开发工作。目前，国内已经研制开发的钵苗移栽机主要以半自动为主；而全自动移栽机因结构复杂，成本高，尚处在研究起步阶段。国内的现有移栽机具在发展过程中,机型较多主要有中国农业大学研制的2ZDF型导苗管式移栽机4、黑龙东农垦科学院研制的2Z-2型玉米钵苗移栽机7、山东泰安研制的2ZM-2型和2ZM-ZA1型棉花移栽机、黑龙江农业机械工程学院研制的2ZX悬挂式秧苗移栽机和2YZ-1型烟苗移栽机10及四川研制的2ZYS-4型油菜移栽机等11。1.1.3 国内移栽机械的主要问题（1）移栽机具型式各异，没有统一的标准，“三化”程度低，钵型也不一样，不利于育苗移栽技术的发展，同时机型和技术都不够成熟。（2）作业时要求喂入手精力高度集中，否则造成漏苗、缺苗，栽植手劳动强度大。（3）作业速度满足不了农艺的要求。（4）可靠性差，育苗、配水系统等措施不配套，制约了该项技术的发展。（5）国内对移栽机械的研究和开发属于仿造，没有重大的改进和技术上的突破。几乎所有的钵苗移栽机械都采用人工喂苗。（6）整机的作业速度受操作者喂钵速度的限制，作业效率较低。目前国内所有的机型均未超过每秒1株的极限速度。另外占用的人力较多，所有的机型几乎都是1人1行，机具作业成本偏高。（7）移植机具结构复杂。现有的移栽机一般均采用地轮驱动，用链条、齿轮、杆件等完成喂入盘复杂运动，机具的造价较高，不适合我国的国情。1.1.4 国内移栽机械的未来发展趋势育苗移栽机械化是一个系统工程，应加强从育苗到移栽整个系统的研究，进一步地完善与移栽配套的育苗设施及相应的配套技术，使育苗过程实现机械化、工厂化和设施化，研究解决钵苗整钵、断根、装盘和运输等中间环节工作过程的机械化自动化问题，使育苗和移栽有机地结合，研制出多种自动、半自动移栽机，真正地实现我国农作物的育苗工厂化和移栽机械化。1.2发展旱地钵苗移栽机械的必要性 (1)减轻劳动强度的基本要求 我国旱地作物(粮食作物、经济作物或蔬菜)的移栽有着悠久的历史,长期以来,人们对作物的移栽主要依靠人工,从制钵工序开始一直到钵苗入土,其中所涉及的各个环节如从土壤筛选、运输、制钵成型到钵上播种、施肥、浇水到钵苗的搬运以及到移栽机上的分苗等,几乎全部由手工完成,劳动强度大、费工费时、效率低下.况且其中的很多环节又与关键的农时相冲突,此时劳动力紧张,稍有疏忽,极易贻误农时。因此,研究和开发适合旱地移栽作业的机具,对于减轻移栽作业的劳动强度和提高移栽质量具有重要的意义。 (2)提高经济效益的重要途径 随着我国粮食生产水平的不断提高和经营方式的转变以及劳动力价格的上升,机械化育苗栽植技术必将越来越受到人们的重视,并逐渐在适宜的地区和适宜的作物上推广应用.在农业种植业生产上,特别是蔬菜、花卉及一些经济作物的生产上,为了使产品提前上市以获得较得较高的售价和较高的经济效益,或者是在植物生长期较短的北方地区,为提高作物复种指数而提高单产,通常采用的是农业生产技术工世是在保护地条件下(大多数在日光温室内),对植物首先进行钵体育苗,告诫钵苗生长到一定阶段并且外界的自然光照、温度条件适合于植物生长时,将植物钵体苗移栽到外界自然条件下的田间土壤上。这样可以获得以下几方面的经济效益: 1.早春提前育苗后移栽,可使植物的成熟期提前,从而提前产品的上市期,比在自然条件下生长的作物在价格上具有相对优势。 2.通过集中育苗后移栽,使作物在自然条件下的生长期相对缩短,从而可以提高复种指数,进而提高土地的利用率和提高单位面积的产量。在我国东北地区,如果种植玉米采用移栽方式,可以使一年两熟成为可能,从而提高玉米的单位面积产量,这对增加农民收入和提高作物生产的经济效益无疑会产生重要的影响。 3.与作物全程温室生长相比,移栽作物只是在育苗期生长在温室,而大部分生长期是在自然条件下。这样,可以充分利用育苗温室的环境调节功能,并且降低作物整个生长期在温室内的生产费用,从而达到降低作物全程生产过程中的费用,提高生产的经济效益。 (3)保证移栽作业质量 人工移栽株距不能够保证均匀,成穴大小深浅很难一致,因而难以保证移栽速度一致.施肥后覆土少则易烧苗,施肥浇水也难以控制匀量.机械移栽能保证移栽质量,保苗率高,栽植均匀度高,栽植致性好。移栽的实际比较证明机械移栽在各个方面都要优于人工作业。 (3)机型的定位与农民的购买力相脱节.我国目前移栽机械的机型大多始于国外的机型,结构相对比较复杂且造价较高.总的来说,机型定位与农民的实际购买力具有一定的差距。 (4)由于旱地移栽作物的品种、育苗方式、苗龄、行距、株距、种植密度及深度等方面在我国各地区存在很大的差异,对移栽机械的开发提出了挑战。 (5)作物钵苗的育苗仍然以育苗床或营养土方式为主,所育秧苗不适合机械化移栽,移栽机械与育苗技术脱节,移栽机与秧苗不配套。 (6)机具成本高,功能单一,不适合多种作物移栽。 (7)户均种植规模小,不利于移栽机械的发展。 (8)对不同各类移栽机械与作物钵苗适应性的代作进行的不充分,对移栽机械工作原理以及机械与作物生长要求相适应性研究不足。1.5 选题分析（科学性、可行性论证）和内容题目：小型烟苗移栽机载插机构的计算机辅助分析目前，我国旱地主要作物的栽培还是以播种方式为主。但是采用育苗栽植的面积也相当大。虽然栽植比直播费工、费时，但是却有着直播无可比拟的优势。在西北和东北地区，无霜期短，温度变化率大，春播采用直接播种方式时，由于低温造成烂种，影响出苗，并对幼苗造成冷害。而在作物生长后期，又常常受到早霜的危害。采用保护地育苗，棉花可提前播种育苗，玉米可提前 1525天播种，待气温升高并稳定后再移栽到大田，有效防止冻害。在华北地区和长江以南地区，虽不存在无霜期短的问题，但采用一年两熟的平作方式，积温不足，各季节的接茬矛盾突出。采用育苗栽植方式可将播种期提前，延长棉花生育期，获得高产和稳产。本课题通过计算机辅助分析的方法来研究此移栽机的栽植过程,找到影响此移栽机栽植质量的主要原因,解决使用中的问题,为同类型移栽机的设计提供理论依据,对移栽机的制造生产和使用有指导意义;利用计算机辅助分析的方法进行农业机械的分析设计与直接试验验证的方法相比,可以大大减少昂贵的物理样机制造及试验次数,缩短开发周期,降低成本,提高产品质量,对机械设计提供了一种崭新的设计方法。本课题主要进行以下几方面的工作：1、对移栽机的栽植过程进行理论分析,分析各基本参数之间的关系；2、应用三维绘图软件INVENTOR建立移栽机载插机构的模型,并对栽植运动中的栽植器进行运动学仿真分析；3、找出合理的秧爪运动轨迹,即在保证秧苗栽植质量的前提下,确定特征参数y和秧爪开启规律的最优设计组合；4、根据合理的秧爪运动轨迹改进设计相关零部件。安阳工学院本科毕业论文第二章 总体方案2.1 秧苗移栽的基本农艺要求秧苗移栽机的核心是载插机构栽植器.栽植器的机构特点和工作原理才是最能够反映移栽机的牲和决定移栽速度的主要因素,以及决定移栽机的适用范围等.对于不同的移栽作物采用不同的栽植器,秧苗移栽的工世过程主要包括开沟(或挖沟)、送秧入沟、扶正、压实、浇水等工序。同时移栽机械是几个工序协调来共同完成工作的.最后达到秧苗栽植成活、不伤苗,保证秧苗成活率的目的。旱地钵苗移栽机的技术关键是保证钵苗不倒扶、投苗工作部件工作稳定可靠不拥堵、实现稳定可靠自动喂苗以此来提高移栽机的作业速度。对于秧苗移栽的基本农业技术要求(农艺)有:1)被栽植秧苗的尝试要求应均等一致,深浅符合作物种植要求,且应保持直立散落状态,避免前后弯曲,大量缺苗漏苗现象的发生。2)移栽秧苗的株距应均匀一致,地上茎杆应尽量保持直立状态,前后倾斜角度不应超过30。3)定植时的覆土板的覆土量和镇压轮的压实程度应满足作物栽培的基本农艺要求。4)定植后应及时灌水,藻水量适中,不应冲漂被移栽的秧苗根系。5)栽植过程中应避免机械操作秧苗,防止夹秧、压秧、压折秧苗等损害秧苗的现象发生。2.2 主要技术参数1.所设计的烟苗移栽机的主要技术参数有:(1) 工作方式 单体独立式(2) 挂接方式 拖拉机后悬挂(3) 配套动力 各种拖拉机(4) 传动装置的形式 链轮、齿轮传动(5) 株距 10厘米,可调(6) 移栽深度 8-10厘米,可调(7) 株距变异系数 1%(8) 漏栽率 2%(9) 伤苗率 3%2.仿形机构、机架为了保证播种深度的一致性，播种机必需有仿形机构。对仿形机构的要求是：（1）、能够满足所要求的仿形范围，并有一定的限位机构；（2）、工作可靠、稳定；（3）、结构紧凑有足够的强度和刚度。一般仿形机构的类型主要有整机仿形和单体仿形两种形式。整机仿形时，工作部件与机架采用刚性连接。作业时工作部件与整机一起以地轮为仿形轮实现仿形；单体仿形时，工作部件与机架采用销连接。作业时，工作部件可以相对于整机随地面起伏完成仿形。单体仿形主要有单点铰接和平行四杆机构两种。由于本设计中地轮在垄的两侧的沟底行走，而成穴器要在垄上作业。这两部分的地表情况是完全不同的。故不能用整机仿形。在单体仿形中平行四杆机构的仿形效果更好。这里选择平行四杆机构仿形。为了避免工作过程中四杆机构的横向摆动，仿形轮的轴向尺寸加大成为仿形辊。仿形量根据播前的整地情况而定，通常上下仿形量都取812cm。为使工作稳定，牵引角的变化量越小越好。因此上下拉杆长一些较好。但拉杆太长，使结构不紧凑。机架用来支撑播种机的各部分，具体结构视各部件的结构而定。2.3移栽机作业的技术要求2.3.1 性能评定指标与检测方法 钵苗栽植均匀度是衡量被栽植作物田间分布质量优劣的主要指标。从农艺角度来看，钵苗栽植的越均匀，作物单株的营养面积、光照、通风等生长条件也就越均匀，这对促进单株生长健壮，群体生长发育一致非常重要。钵苗栽植均匀度可由株距合格率、重栽率、漏栽率和行间均匀性来评价。这4个指标相互独立又相互联系，分别反映出移栽机在不同方面的性能差异。(1)株距合格率合格的株距定义为 式中: 设计株距,mm; 实测株距,mm。 即实际株距在0.5,1.5范围内时,认为株距是合格的.株距合格率A计算公式为式中: N测定范围内的理论间隔数,为设计株距的整数倍; 在理论间隔数N内的合格株距数。(2)重栽率重栽是指移栽机在一定距离内的栽植株数超过了设计株数，使单株栽植成为双株或多株栽植.移栽机的栽植结构、钵苗状况等因素都可能成为钵苗重栽的原因。重栽的定义为:即实际株距小于或等于设计株距的0.5倍时为重栽。重栽率D计算公式为式中: 在理论间隔数N内的重栽株数。(3)漏栽率钵苗移栽机研究现状漏栽是指移栽机在一定距离内的栽植株数少于设计株数。机组前进速度过快、地轮打滑严重、人为操作失误等都可能造成漏栽。漏栽的定义为即实际株距大于设计株距的1.5倍时为漏栽。漏栽率M计算公式为式中: 在理论间隔数N内的漏栽株数。(4)行间均匀性行间均匀性是指多行移栽机中各行栽植数量间的不一致性。理论上，移栽机的每一行在单位时间内栽植的数量应相等。但是，地面情况、钵苗状况及机具结构等原因都可能影响每一行的栽植数量。行间均匀性是对移栽机整体的栽植均匀度进行评价，通常用各行栽植数量的变异系数来表示，即式中: S各行栽植数量的标准离差; u各行栽植数量的平均值。2.3.2钵苗栽植状态指标 钵苗栽植与单位精密播种的最大区别在于作业对象不同，钵苗在形状、体积和特性等方面与种子有很大差异，应当用适当的指标来描述钵苗栽植后的状态，这是移栽机栽植性能的一个重要的评价指标。将钵苗直立度、埋苗率、露苗率、栽植深度变化率和伤苗率等指标统称为钵苗栽植状态指标，用这些指标可以从不同的方面反应出移栽机的栽植质量和栽植性能。(1)钵苗直立度钵苗直立度是指钵苗栽植后的直立状态(图2-1)，用钵苗茎杆与地面的夹角来评价。一般地，q角越接近90越好，可以将钵苗的直立状态大体分为倒伏、合格和优良三种状态。根据有关农学专家的建议，对于玉米和棉花钵苗的栽植，为倒伏，定为合格，视为优良，而对于蔬菜、烟叶和甜菜钵苗的栽植， 为倒伏，定为合格，视为优良。相应地，可以用倒伏率、直立度合格率和直立度优良率来评价秧苗直立度，即倒伏率 直立度合格率 直立度优良率 钵苗移栽直立度式中 倒伏株数: 合格株数; 优良株数; 测定总株数。(2)埋苗率埋苗是指钵苗整体或钵苗苗芯被覆土埋没，已不能生长的栽植状态。栽植深度过深、覆土性能差、钵苗弱小等因素都可能造成埋苗。埋苗率B计算公式为式中: 埋苗株数。图2-1 直立度示意图(3)露苗率露苗是指钵苗栽植后，覆土量严重不足，钵苗根系或钵体裸露在地表的栽植状态。造成露苗的原因包括栽植深度不够、覆土量不足、钵苗落在已覆土上等。露苗率L计算公式为式中: 露苗株数。(4)栽植深度均匀性钵苗栽植深度是指从钵苗主茎根部 (或钵苗的钵底底部)到表土的距离。显然，钵苗栽植深度对钵苗的生长、缓苗过程等有很大影响。从农艺的角度看，栽植深度越一致钵苗移栽机研究现状越好。影响栽植深度的主要因素有两个:开沟器的深度调节和移栽机仿形机构的特性。栽植深度均匀性可用栽植深度的变异系数C，来表示，计算公式为式中: S 栽植深度的标准离差; 栽植深度的平均值.(5)伤苗率伤苗是指钵苗在栽植的过程中被移栽机的工作部件如栽植器、镇压轮、扶苗器等损伤。伤苗率的大小体现了移栽机有效生产率的高低，计算公式为式中: 伤苗株数。2.3.3 生产率性能指标移栽机的性能指标除了栽植质量外，还包括单位时间内栽植的钵苗数量指标，即生产率性能指标。习惯上，单位时间内的作业面积常作为农机具生产率性能的评价指标。对于移栽机而言，用单位时间内作业面积来确定其生产率是不适宜的，因为一定时间内的栽植面积与栽植作物的行距和株距有关。因此，用单位时间内的栽植株数来确定移栽机的生产性能，将其称之为栽植频率.很显然，栽植频率对于不同类型的移栽机具有可比性。2.3.4移栽机适应性指标 移栽机的性能除了取决于移栽机的结构外，还受到其他外界因素的影响，主要是受土壤和钵苗状态的影响。(1)对土壤的适应性影响移栽机栽植性能的土壤状态参数包括土壤种类、土壤含水量和土壤耕整地状况等，要严格地区分不同移栽机对不同土壤的适应性是困难的。但移栽机对土壤的适应性大致可分为适合耕整良好的土地、免耕地和免耕覆盖地三种。(2)对钵苗的适应性钵苗种类、苗龄、高度、冠部大小、育苗方式、取苗方式等因素不仅影响移栽机的栽植速度，也影响栽植的质量。在评价移栽机对钵苗的适应性时，应当指出这些因素的范围或大小。可将移栽机对钵苗的适应性描述为适合于钵苗、裸苗或钵苗和裸苗三种。2.3.5自动化程度指标 不同的移栽机由于钵苗喂入方式和栽植部件的结构不同，因而对人工的需求量不同。有的移栽机每人栽植一行，而有的移栽机却要求两人栽植一行。自动化程度较高的移栽机一人可以同时为几行供给钵苗甚至全自动供苗。因此，建议用栽植一行需要多少人工来评价移栽机的自动化程度。 投苗装置也称栽植装置，是移栽机的核心。移栽过程中对投苗装置的技术要求如下:夹苗器必须夹紧钵苗，将苗秧投到栽植沟的过程中不能伤苗。向栽植沟投苗的瞬间以及覆土过程中，钵苗应保持直立状态，根系舒展。钵苗在栽植沟内栽植的过程中，对于地面不应有垂直或水平的位移，即保持钵苗对地面的相对速度为零，否则将引起苗秧根系曲折，甚至拉断钵苗根系。保证一定的埋苗深度，株距能调节。 移栽时秧苗一般四叶一心左右，苗高15-20cm,夏季移栽苗高可达25cm以上。苗茎要粗壮并有韧性。根部带土，呈圆台体，四叶期鲜重根茎比，这种幼苗机械移栽效果好。2.4 结构特征与工作原理所选方案的结构简图：图2-2 钵苗移栽机载插机构简图该载插机构的创新点是采用曲柄连杆机构成穴，成穴后穴坑内定量施肥、注水，成穴与投苗机构分离，投苗机构按预定轨迹进行取苗、运苗、零速投苗的同时覆土固苗、钵苗固定后鸭嘴开启撤离投苗区避免了钵苗在覆土过程中出现倒伏现象。投苗机构的运行轨迹及所采用的敞开式鸭嘴开启机构避免了成穴器雍堵而影响移栽作业的可靠性与稳定 。同时该机具采用半自动化钵苗喂入系统、提高了作业效率同时降低了汛苗率。所设想的整机结构简图如下：图2-3 整机结构简图钵苗移栽机工作原理：本机具通过牵引销2与拖拉机相联接，在拖拉机的牵引下、平土开沟器3完成垄面的平整和开沟。在机具前进过程中由地轮4产生的驱动力通过传动机构5、驱动成穴机构6完成成穴工作。成穴机构6的结构见图4，其要作原理是传动机构5通过链轮带动曲柄回转，并通过连杆驱动固定在成穴体上的成穴铲按摇杆控制的轨迹作垂直垄面的往复运动，该运动与机具前进运动的合成形成了穴坑。机具在运动时装在肥箱20内的化肥经排肥管落入穴坑，肥量通过排肥器控制。装在主水箱18内的水经过排水管流入副水箱7，副水箱的出水孔距穴坑很近、在水量控制开关的控制下（控制阀门的开启时间）水阀开启时可迅速将要求的水量注入穴坑。随后投苗机构9运动至穴坑位置，其主要工作原理是传动机构5驱动链轮回转，带动由原动杆、连杆、从动杆构成的四杆机构拖动投苗体按运动轨迹运动。附加四杆机构从动杆、摇杆、连杆用于保证投苗体始终沿运动轨迹垂直于垄面运动。投苗机构9运动至穴坑位置时、敞开式鸭嘴含着钵苗到达预定位置时，覆土器10培土将相对地面零速运动的投苗机构中的敞开式鸭嘴部分培土包络起，以起固苗防止钵苗倒伏的作用，而后投苗体垂直抬起的同时鸭嘴控制机构触点被压缩，敞开式鸭嘴开启、钵苗落入穴坑中，当投苗机构9继续运行使投苗体运行至自动喂苗机构17处时进行取苗，进入循环移栽工作状态。称栽后开沟器11开沟、置于膜架12上的地膜在压膜轮13作用下，膜的两边缘展开并进入由开沟器11开出的沟内，地膜覆土器14覆土完成覆膜作业。自此完成整个成穴、注水、施肥、移栽、覆膜作业环节。成穴机构6、投苗机构9、自动喂苗机构17安装于副机架16上，由摆杆15与机架8连接在一起。并通过调整杆1来调整成穴机构投苗机构9的入土深度，以保证最佳的工作状态。本着在设计上力求达到使整机的重量较轻、结构简单、造价低谦、机动性能好、适合性强、工作性能稳定可靠、操作调整方便等目的.在设计阶段尽量减少不必要的功能附加,如灌水设备等,多处使用可调节连接使得机器的适用范围较广,极大的增加了机器的工作效率.总体来说整机结构紧凑,适应性较强等。22安阳工学院本科毕业论文第三章 关键技术解决办法3.1 设计方法选择投苗机构以相对于地面零速投苗，是保证秧苗直立的重要因素，因此，这也是整个机械设计中的重点。要解决此问题要借助数学和计算软件MATLAB，用该软件描绘出投苗机构载插点的运动速度的轨迹，并通过计算实现插秧爪在进入土壤中时是以相对地面为零的速度，并且在插秧爪返回初始位置时要沿着与它先前路径不同的轨迹运动，这是为了防止载插机构伤到刚刚种下的秧苗。投苗机构选择了曲柄连杆机构成穴。连杆机构是机械中广泛使用的一种机构,其中铰链四杆机构虽是最简单的连杆机构,却能够方便地实现已知的运动规律及再现已知的运动轨迹,因而在各种机械中应用十分广泛,如挖掘机的动臂及装载机的工作机构等。实现已知的运动规律,就是当原动件的运动规律已知时,从动件能按给定的运动规律运动；实现已知的运动轨迹，就是要求机构中做平面运动的构件上的某点能沿着给定轨迹运动。传统的设计计算方法及实物模拟，由于计算推导复杂，实物模拟工作量大，限制了四杆机构的精确应用,计算机技术的发展及相关软件载体的强大功能，大大拓展了传统的铰链四杆机构的精确应用范围。机构的运动综合必须推导出机构在主动件处于不同位置时，从动件的位置、速度、加速度以及作平面运动的构件上某点的运动轨迹,以便借助计算机进行运动仿真。对机构作运动仿真的基础是推导出机构的位置、速度、加速度方程的解析解,采用复数向量法可方便地推导出机构的运动方程,再借助计算机和MATLAB语言可方便地对机构进行计算机辅助设计。对所设计的小型烟苗移栽机得用MATLAB6.5进行了数值分析和简单的运动模拟202120,利用三维仿真软件INVENTOR,对所设计的烟苗移栽机进行了运动学的分析,进行了简单的机械系统性能预测等工作23。3.2 方案选择国外的移栽机重点应用于蔬菜的移栽，适用于钵苗移栽的类型有钳夹式、导苗管式和吊篮式，国内的移栽机都可以应用于钵苗移栽，但其特点不同，其中钳夹式、链夹式及挠性圆盘式(主要应用于无土厂茎作物移栽)在工作过程中都是利用夹持力移动钵苗，这种工作方式容易对钵苗造成损伤，舍弃不用。带式栽植机和滑道式移栽机利用输送带或滑道传送，栽植速度高，但是对钵苗的稳定性要求高，即钵苗的重心要尽可能降低，而本课题所应用的钵体为圆柱形，重心较高，稳定性差，立苗率不能保证，不适于应用这两种类型的移栽机。吊篮式移栽机工作稳定，立苗率高，但是栽植速度低，机构复杂，不是最佳方案。导苗管式移栽机与其他移栽机相比最大的优点在于钵苗在导苗管式移栽机中的运动是自由的，不是强制性的，因此不易伤苗。这一点对棉花的移栽极为有利，但是目前国内外的导苗管式移栽机都是由人工喂入，有资料表明:当人工喂入速度超过60株/分时，就会使人感到紧张，容易出现漏苗现象，劳动强度大，增加喂苗嘴的数量虽然可以在一定程度上减少漏苗现象但是却无法减小人的劳动强度，也就决定了不能提高栽植速度。另外的一点是如何保证立苗率。总结国内外的几种导苗管式移栽机为保证立苗率采取的措施主要有以下几种:(1)倾斜导苗管，使导苗管向后倾斜一个角度，秧苗能够扶正的原理是由于导苗管的作用使钵体秧苗在进入开沟器开出的苗沟的瞬间是向后倾斜的。而机组有一个向前的速度，两个速度的叠加使秧苗垂直于地面。导苗管的倾斜角度根据机组的前进速度可调。例如意大利切克基.马格利公司(Checchi&Magli)生产的TEX2型栽植机就采用了这种方式，这种机构可以用于带钵苗的移栽。(2)利用零速栽植理论，增加辅助机构使钵苗在落下时相对于地面的速度为零从而保证钵苗落下后不会翻倒，保证立苗率。这种方式根据具体的机构特点决定其适用范围，如荷兰米启根公司(Michigan)生产的Mode14000型栽植机只适用于带钵移栽，而中国农业大学研制的导苗管式移栽机较适合于无土苗的移栽。 47 安阳工学院本科毕业论文第四章 载插机构的设计及计算4.1 移栽机载插机构的设计移栽机械的投苗机构主要是曲柄连杆机构。秧苗从喂入机构上下来进入到载插机构中，并由秧爪夹持着插入土壤中。秧爪运动的曲线轨迹对钵苗载插的稳定性和直立性是有影响的。对种植机械的运动学分析对于它的操作和进一步的改进是非常重要的。4.2 具体设计过程大多数机械的工作需要将单一输入转变为单一输出。 因此，单一自由度的机械是最常被应用的形式。自由度数目与连结的数目和运动副的数目有关。分析技术能用来代替昂贵和费时的建立并测试一个试验性的设计过程。分析技术通常是一个综合方法的基础部份。四杆连结机构应该是在首先被考虑的解决方法，因为它能以最少的部件来可先靠地实现工作目的并且是能耗资最少的解决办法。如果连杆机构中的一根比其它三根都长时，一个四杆机构是不可能实现运动的。一个四杆机构最简单的实现方法可以通过倒置来实现。一个曲柄- 摇杆的机构包含两个固定的的最短的连杆组成。 4.2.1 方法学在移栽机中投苗机构的设计遵循一个特殊的运动轨迹。就像四杆连结机构被选择那样简单，一个机械包含那些部件能够轻易实现制造上的少投入资金。输入运动应选择曲柄，可以使运动连续的和往复的。输出运动为了要符合需求并沿着一条适当的路径移植，这将在下面的设计中确定。 机械应该有一个自由度以便于可以循环地运动。 秧爪指将会连接在连杆的端点处。4.2.2 种植机械的输出运动需求(1)秧苗是从自动喂苗器中进入投苗机构。在向下的运动的时候, 秧爪夹持着秧苗并将其插在土壤中。(2)秧苗接着被载插在需要的深度。(3)秧苗是在一个几乎直立的位置被种植。偏离一个大约30的角度也是被允许的。(4)秧爪是在种植操作之后回到最初的位置。在回返运动的时候它不破坏秧苗是种植秧苗所必要。在种植结束的时候秧爪的速度方向的一个翻转对实现这是有帮助的。(5)在回到初始位置的时候，秧爪是必须不需要干扰秧盘就经过一条路径通过。这是避免任何在秧盘中安置的秧苗可能受到扰乱。因此，向前运动的路径和回返运动的路径将必然是不同的 。(6)秧爪在它的运动期间不能干扰其他机械的部件。(7)机械的部件为了要将在这些部份上的土壤积聚减到最少,一定有适当的清除。 取苗点必须位于来自水平的适当高度，以便育秧盘能有来水平方向的适当清除。(8) 当机械以稳定的速度前进时种植的过程应是连续的。四个连杆的尺寸、固定的联接的方位、连杆延长的长度和连杆延长的定方位角度要在设计中确定下来。上述的参数在任意的固定范围内可以做调整。在现在的设计时候大约三百多种设计被分析研究。连杆尺寸的选择是遵循一个分析和选择的方法。连结的尺寸依据上述的规定必将是多种多样的。在每次的连结部件尺寸的试验数值中，秧爪的运动轨迹显示在计算机显示屏上。为了要更进一步分析连杆的设计并找出更好的运动轨迹，小尺寸的连杆被应用了。最初移栽机的向前运动速度被忽略。连杆延长的角度也假定为零。最后，连杆延长部分的形状也被设计出来，并确定它和其他机器的运动部件在运动时不产生冲突。 连结部件的参数在下面被列出来。4.2.3.连接参数的设计连接参数如下：1. 曲柄长度, 2. 连杆的长度，。3. 摇杆的长度，。4. 机架的长度，。5. 连杆延长的长度，。6. 连杆延长的角度，。7. 连接部件的真实尺寸。8. 机架与水平线的夹角。9. 前进的速度。4.2.4 连接部件的分析一个四连杆机构如图4-1。 (1) 其中是主动曲柄 AB 的长度, 是连杆BC的长度, 是摇杆CD的长度, 为机架AD的长度, 是曲柄的转角, 是连杆与x轴的夹角，是摇杆的转角。 和的定义式如下： (2)这是一组含有两个未知数的二元非一次方程组；因此,迭代的方程可以用牛顿拉夫逊的方法进行扩展。 图4-1 曲柄连杆机构图4-2 分析所用的三角形构造 (3)在上标字母 k 和 k + 1 指示重复的次序地方。这里需要、的初始解；计算在重复地进行着，直到计算出来的结果没有超过预期的错误数值。、初始解的需求；依下列各项逐步得到符合要求的数值。 因此，下列的等式可适用: (4)是连杆和曲柄延长的一段杆之间被包括的角度，p是数学常数。 (5) (6)在计算出一组精确的,的值, 接下去每增加一度确定一个的值。反复的相等然后用来计算比较正确的价值。现在再一次被增量，同进程序重复进行。如此曲柄的完全旋转就完成了。 (7)获得连杆角度之后,连结点的位置将由下列式子计算出来，其中表示横座标，表示纵座标。 (8)表示连结点F在横座标上的座标值，表示连结点F在纵座标y上的座标值。连杆延长的长度，是在连杆和连杆延长之间包括的角度。4.2.5 连杆尺寸的确定假定最长的连杆长度不应该是比最短的连杆长50 倍。 当被假定为 1.00 单位长的时候，因为连杆的长度比在决定连杆运动曲线方面很重要，最短的连杆假定为1个单位长。和的长度可以在 1.00 50.00的范围内取。最大值根据下列的二种情况确定: (9)连杆的长度范围是从 1.00 到 100.00，连杆角度是从 0 到 360度。符合这一标准的连结数目在第一阶段被确定为84 。在第一阶段被确定的连杆延长的五个值和连杆延长角度的 12 个值。这些根据上面所述的程序进行分析，每个运动的路径也被确定下来。将近七个可能是正确的设计也在这一阶段被确定下来。第二个阶段由表 4-1 所显示的尺寸范围开始。 一些设计是在更近的研究时被放弃。这一个阶段的分析将产生最有可能是正确的设计。同样地，第三和第四个阶段接着完成了。 在这一个阶段结束的时候连结点的各个参数在表 4-2 中列出来了。在这一阶段结束的时候秧爪的运动路径在勾4-4中显示出来。一个附加的特征是秧爪在移栽后以大约180度的角度返回初始位置。这非常有用并且由于秧苗自身的惯性将会在秧爪的回返运动期间让未受破坏的秧苗插栽植到土壤中。表4-1 各个连杆的尺寸范围 组数 尺寸范围（单位长度）分析次数L1L2L3L4LF(deg)111.000.00-1.001.00-5.001.00-5.001.00-100001.00-3.991.00-7.071.00-7.073.16-31.62180-3604521.005.41-7.621.00-7.072.66-18.801.00-31.62270-360,0-1203531.0017.14-21.001.00-7.077.07-50.003.16-100.00300-360,0-12044241.0048.34-50.001.00-7.0718.80-50.0010.00-100.00330-360,0-1202051.003.89-15.142.66-18.802.66-18.801.00-31.62240-360,0-302161.0012.73-18.502.66-18.807.07-503.16-100001.00-6.217.07-50.007.07-50.001.00-10.00300-360,0-12036311.001.17-1.591.92-2.961.92-2.964.08-6.81300-34055411.001.34-1.442.22-2.442.22-2.444.57-5.42310-33030合计338表4-2 初步确定的连杆尺寸名称符号尺寸1曲柄的长度L1（单位长度）1.002连杆的长度L2（单位长度）1.653摇杆的长度L3（单位长度）2.304机架的长度L4（单位长度）2.505摇杆延长杆尺寸LF（单位长度）5.006延长杆和摇杆的夹角454.3 连杆的运动轨迹分析4.3.1 运动分析1.种植点位于F ( 图 4-3 ) 在该点上秧爪到土壤的需要的深度而且在那里迅速的折回。 因此，秧苗以相对地面接近为零的速度被插入土壤中, 使秧苗保持良好的直立度。2. 如果秧爪从 K 到 F向下运动 ，然后秧爪的回返运动在路径的右侧，并将秧苗种植在左侧。秧苗在F点种下后不受秧爪的破坏，这正是我们想要达到的效果。3. 秧爪在向下运动时，秧苗在K点进入投苗机构。4. 秧爪在种植点和取苗点之间时，在返程运动是有个分离的运动轨迹的。 表4-3 最终确定的连杆尺寸名称符号尺寸1曲柄的长度L1（单位长度）1.002连杆的长度L2（单位长度）1.653摇杆的长度L3（单位长度）2.304机架的长度L4（单位长度）2.505摇杆延长杆尺寸LF（单位长度）5.006延长杆和摇杆的夹角42.54.4 机械设计的初步研究1. 在上面所说的机械装置，10 cm 至 1.00个单位的尺寸将会依据水稻秧苗的具体尺寸。这就需要育苗盘到种植点处有一个35cm的垂直距离。2. 曲柄在转动时曲柄销经过它运动的最低点F。从动件绕固定点D做回转运动。如果我们可以将机器安置地使这两个点在距地面的同一水平高度，则可能得到机器距离地面的最大间隙。固定连结的夹角计算出为20。因此，固定连结的夹角应该选择为接近这个数值。3. 机器可以被设计为在K点取秧苗在F点将秧苗插入土中。在秧苗插入土中后，秧爪将从另一个路径回到初始位置。应该的是秧爪在回程的途中不应该损坏已经种下的秧苗。曲柄的旋转方向也根据这点被确定下来为顺时针旋转。4. 秧爪在前进过程中产生的速度叠加将会产生如图4-4的一个运动轨迹。秧爪的运动路径会对秧苗的移栽质量产生重大的影响。在机器的前进过程中，秧爪在插完秧后应该有一个旋转或一个曲线路径回到初始位置，而不是直接以180的角度迅速回转。5. 在连杆延长的长度方面或连杆的角度的大小改变被证明可以调整插秧点的位置。因此，这些参数的改变可以得到一个急剧回程的路径。图4-6 最终确定的载插机构的运动轨迹表4-4 不同的y角和b角时机器前进速度的最佳值S1.No.连杆延长角度()不同的值时的最佳前进速度，单位是距离/转20.024.529.01351.