水稻插秧机的机械原理课程设计

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除水稻插秧机的机械原理课程设计1.水稻插秧机设计要求水稻插秧机是用于栽植水稻秧苗的机具。结构简单、体积小，使用寿命长。它主要包括送秧机构、传动机构、分插机构、机架和船体等组成。本设计主要完成分插机构和送秧机构的设计。设计要求：1）水稻插秧机应包括连杆机构、凸轮机构等常用机构。2）插秧频率120次/min。3）插秧深度1025mm之间.4）发动机功率2。42kw,转速2600r/min,传动机构始末传动比；26。5）对移箱机构（送秧机构）的设计要求：a.每次移箱距离应与秧爪每次取秧宽度相配合，要求保证取秧准确、均匀。bo移箱的时间应与秧爪的运

2、动相配合。Co传动平稳，结构简单，加工方便，必须使用可靠、耐久。2.工作原理及其动作分解分插机构是水稻插秧机的主要工作部件，由取秧器（栽植臂和秧爪）,2 / 22资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除驱动机构和轨迹控制机构组成.取秧器在驱动机构的驱动和轨迹控制机构的控制下，按照一定的轨迹从秧箱中分取一定数量的秧苗并将其插入土中，然后返回原始位置，开始下一次循环动作。秧爪在栽植臂的带动下完成取秧和插秧工作，图1中虚线给出秧爪的静轨迹图,h为插秧深度。图1送秧机构的作用是按时、定量地把秧苗送到秧门处，使秧爪每次获得需要的秧苗.按照送秧方向的不同，送秧机构分为纵向送秧机构和横向送秧

3、机构.横向送秧机构，其送秧方向同机器行进方向垂直，采用的是移动秧箱法。因此，乂称移箱机构.本设计采用横向送秧箱机构.工艺动作分解：1） 秧爪按照特定静轨迹（如图1所示）做往复运动.2） 秧箱做横向直线往复运动。（在秧爪取秧过程中，秧箱3 / 22资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除需保持连续不断的匀速运动；在移至两端极限位置后，秧箱自动换向。）3.分插机构，送秧机构运动方案设计及确定1）分插机构的设计方案方案甲：评价：采用曲柄摇杆机构，主动件为曲柄，使秧爪按照特定轨迹运动。此机构设计简单，传动准确,快速.方案乙：3 / 22资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或

4、者删除评价：本机构采用连杆机构，利用油缸作为主动件，来实现秧爪的特定轨迹运动。此机构设计简单,但是需要额外的液压油路.结论:方案甲结构简单，制造方便，符合设计要求，故分插机构选用方案甲。2）送秧机构的方案设计评价：采用凸轮机构，通过凸轮的回转运动，实现从动件（秧箱）的横向直线往复运动。木机构结构简单，传力小，传动准确，运动灵活。但凸轮廓线的设计较复杂.方案B：评价：此系统以电动机为驱动元件，通过PLC控制系统，来控制齿轮的转动，从而影响齿条的运动，使齿条进行直线往复运动.此机构设计简单，传动平稳，效率高，传动比准确，可靠.但此方案需要PLC控制设备，成本较高。结论：方案A采用凸轮机构，结构简单

5、，传动平稳，成本较低，故送秧机构选择方案A。3）方案设计的确定综上所述，考虑到插秧机的设计要求（水稻插秧机应包括连杆机构、凸轮机构等常用机构，送秧机构传动平稳、，结构简单，加工方便，必须使用可靠、耐久。）以及自身所学知识,本设计的分插机构选择方案甲，送秧机构选择方案A。如图:8 / 22资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除7 / 22运动仿真图:4.机构尺寸的设计1）送秧机构M2资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除在设计要求中，电动机的转速为2600r/min.由于传动机构始末传动比i=26,故皮带轮与齿轮1的转速为100r/min-在设计要求中，插秧频

6、率为120次/min,故齿轮2的转速为120r/min,即齿轮1与齿轮2的传动比为5:6.两齿轮的设计如下：名称齿轮1齿轮2模数m3齿数3630分度圆直径d10890齿顶高L66齿根高hf7.57.5基圆直径A10084传动比i5:6啮合角a22.19°22.19°齿轮1与齿轮2之间的中心距为99mmo10 / 22齿轮传动如图:连杆机构:杆AB为曲柄，杆CD为摇杆，BE与连杆BC固结.本设计的要求中,点E的轨迹如图1中所示。假设AB长为10mm,BC长为30mm,CD长为20mm,AD长为30mm,BE长为55mm,以A为原点，AD所在直线为x轴，建立平面直角坐标系。由1

7、0*cos81+30*cos02=30+20*cos03,10*sin0l+30*sin92=20*sinG3,得，资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除92=2*arctan(2*sin9116(2*cos91+1)2)/(4*cos9111)点E的轨迹方程如下：x=10*cos8l+55*cos(02+0)y=10*sin91+55*sin(02+e)利用MATLAB软件，通过改变角0的大小(9的值依次取10°,15°,20°,25°,30°,35°,40°,45°,50°),来获得

8、点E的9个轨迹图。在MATLAB编译器中输入以下语言：fori=1:9theta1=0：pi/100：2*pi；theta2=2*atan(2*sin(theta1)-sqrt(16(2*cos(theta1)+1)。A2)o/(4cos(theta1)11);x=10*cos(theta1)+55*cos(i1)*3。75pi/180+pi/12+theta2);y=10*sin(theta1)+55*sin(i-1)*3.75*pi/180+pi/12+theta2)；subplot(3,3,i)；plot(x,y);end11/22资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除

9、得出轨迹图:4019 / 22（第一行，e的值依次为10°,15°,20°,第二行，。的值依次为25°,30°,35°,第三行，8的值依次为40°,45°,50°。）经过比较这9个轨迹图，发现第二行第二列的轨迹图（。=300）中的轨迹与图1中的轨迹近似，故选择第二行第二列的轨迹图（e=30"）。考虑到设计要求插秧深度在1025mm之间，而通过观察此轨迹图，发现点E轨迹最右端点的x坐标（略小于40）与点D的x坐标（等于30）之差小于10mm且大于5mm,所以需改进方案尺寸：将各杆的长度增加一倍，即

10、AB=20mm,BC=60mm,CD=40mm,AD=60mm,BE=110mm,0=30°在此情况下，点E轨迹最右端点的x坐标与点D的x坐标之差必大于10mm且小于20mm,即方案可以满足插秧深度在1025mm之间的要求。2）送秧机构/从动件（秧箱）运动线图的设计，采用摆线运动修正等速运动规律的加速度曲线（从动件无柔性冲击，运行平稳），如下所示：从动件的运动线图分为6个阶段，各阶段运动方程式如下：1) 0<中/小1(秧箱做加速运动)S=S1力/61-sin(n*/61)/nv=Slwl-cos(Ji力/61)/<t>1a=jiSI32sin(n/<b1)/4

11、)I22) 61V巾V62(秧箱做匀速运动)S=S1+(S2-S1)(力1)/(<t>2-4>1)v=2S13/61a=0冗（秧箱做减速运动）S=S1（力-62）/61sin兀（力-62+61）/6l/n+S2v=S1w1cosJi（力一62+61）/61/<i）1a=jiSIw2sinJi（i|）-4）2+4）1）/4>l/4>I24）兀WWW兀+61（秧箱做加速运动）S=SI（261+62-力）/61sin兀（361+62-力）/61/兀）v=Sl3cosn（力-624）1）/4）1-1/61a=-JiS1w2sin兀（力一6261）/61/4）I25）

12、n+61<力<丸+。2（秧箱做匀速运动）S=S1+（S2S1）（262+61）/（6261）v=2S1w/（t）1a=06）冗+4>2W0W2冗（秧箱做减速运动）S=S1（262+261-力）/61sin兀（262+261力）/4>1/兀v=S13cos兀（力+261）/61-1/61a=JiSIw2sin兀（力262-61）/4）1/4>I2设计要求“每次移箱距离应与秧爪每次取秧宽度相配合”，即取秧宽度/点E的往复运动周期=从动件（秧箱）的匀速运动速度点E的往复运动周期己知，周期大小为0.5s。设取秧宽度为10mm,则v=2XS1Xco/4）l=20mm/s,即

13、从动件（秧箱）的匀速运动速度的大小为20mm/s。根据实际需要，设定61,62,SI,S2的值，且满足2*S1大3/1=20mm/s.4>bS1应尽量小些,以减小从动件从启动达到稳定速度所经过的时间和位移。取4>1=兀/6,4>2=5冗/6,S1=10mm,S2=U0mm,将61,4>2,S1,S2的值代入行程S的表达式，得S=60力/n10sin（6中）/兀，（0<2兀/6）S=1504）/Ji-15,（n/6<<5n/6）S=60力/nlOsin（63）/Ji+60,（5"/6W©Vji）S=7060力/n+10sin（6力）/

14、兀，（冗W2W7冗/6）S=285150巾/兀，（7冗/6VqViln/6）S=12060力/兀+10sin（6力）/Ji.（11n/6W4<2兀）由2*S1*3/4>l=20mm/s,Sl=10mm»4>1=冗/6,得w=n/6rad/s,即凸轮转速为5r/mino根据己求出的从动件的行程S的表达式，则对心从动件凸轮机构的凸轮廓线方程式为可写：X=（rb+S）*sin力Y=（rb+S）*cos3（rb为凸轮基圆的半径值）取rb=20mm,滚子半径为10mm,在制作运动仿真过程中，得到理论廓线和实际廓线，如下图所示：凸轮机构的运动仿真图:5。心得体会：本课程设计考察了我们所学的机械原理知识。在设计过程中，要综合多方面的要求和需要来进行合理的选择，这是一个并不简单的过程。由此可以了解到，自己的能力远不能解决复杂的实际问题.我们还应不断地学习和积累。在对水稻插秧机完全不了解的情况下，通过网络，查找了大量的相关资料。尽管对现实生活中的水稻插秧有了一定的了解,但这些资料对其工作的描述仍不够详细和清晰。我们未能对水稻插秧机的工作流程和原理完全清楚，比如秧箱的具体结构和工作方式.这是设计过程中