高速水稻插秧机四轴移箱机构原理设计

1、毫巳！曼隈，。妻曼毫塾竖苎氅氅墨塾巳坠曼唑跫登篓鬯垡蔓羹曼坠麓鬯娶！壁蔓。鬻高速水稻插秧机四轴移箱机构原理设计杨文珍，杨友东，张毅，赵匀摘要：移箱机构是水稻插秧机的重要组成部分，无论何种插秧机都必须有与其功能相配的移箱机构。本文设计了一种能与旋转式分插机构高速水稻插秧机相配套的移箱装置。该移箱装景能为高速水稻插秧机定时、定量的进行横向和纵向送秧，并给分插机构提供可靠的动力。利用虚拟样机技术，本文还构造了四轴移箱机构的虚拟样机。关键词：移箱机构；水稻插秧机；虚拟样机中图分类号：￥，文献标识码：文章号：（），：，：；，引言水稻机械插秧以节省秧苗、提高工效、缓解劳力矛盾、减轻劳动强度、降低直接成本及

2、增产作用明显等诸多优点，一直在水稻种植机械中占据重要地位，是水稻集约化、商品化生产的必由之路。当高速水稻插秧机以旋转式分插机构代替传统曲柄摇杆式分插机构】，使得插秧速度比传统插秧机提高一倍时，就对插秧机的移箱装置提出了较高的性能要求，比如：输给分插机构所需的动力增大；要有更高的动力传送可靠性和稳定性；能进行高速送秧等。目前全国大面积推广应用的插秧机有国产一型和一型机动水稻插秧机，国产一型人力水稻插秧机；进口的机型有日本久保田￥万方数据型、井关型、洋马型和三菱型等水稻插秧机。不同的插秧机设计的移箱装置不尽相同】。但这些机型的移箱装置均不能满足高速插秧机的性能要求。因此设计出高效可靠的移箱装置已成

3、为国产高速插秧机开发的一个重要组成部分。移箱机构的功能移箱机构在水稻插秧机中主要的功能是连续、定量的进行横向和纵向送秧，并担负着传递驱动栽植臂的动力。为保证插秧均匀度，横向送秧时必须保证栽植臂每插一次秧的秧箱移动距离均匀。纵向送秧是指秧箱移动到左右两个端点位置时，将整个秧盘向秧门推送一段距离，每次纵向送秧距离要相等，并且必须将秧盘推送至紧贴秧门。首先。移箱机构的动力输入部件要与变速箱插秧动力输出轴相接，实现动力的衔接；接着，在移箱机构中完成动力的再分配，一是横向送秧动力输出，二是纵向送秧动力输出。三是驱动分插机构进行插秧的动力；然后，通过移箱机构中的相关装置实现横向送秧功能，并保证插秧栽植臂每

4、插一次秧的横向送秧移动距离相同；同时，通过移箱机构中的装置驱动送秧轴，以实现秧箱的纵向送秧功能，并通过送秧轴每次旋转的角度相同来保证插秧栽植臂每插一次秧的纵向送秧移动距离相同。高速水稻插秧机四轴移箱机构的工作原理移箱机构的设计有两种形式：一是齿条式，一是螺旋轴式。近年来，移箱机构多采用螺旋轴式。水稻高速插秧机四轴移箱机构也是采用螺旋轴式来设计研制的，其机构简图如图所示。高速水稻插秧机四轴移箱机构中包括装在移箱箱体内的分插机构的动力传送装置、横向送秧装置和纵向送秧装置。分插机构的动力传送装置是在箱体内的传动轴上装有与动力输入轴相配的一对等比圆锥齿轮，传动轴的左侧装有齿轮，实现分插机构的动力传送。

5、横向送秧装置是在箱体内的螺旋轴左侧装有左送秧凸轮、齿轮，螺旋轴右侧装有右送秧凸轮，带有滑块的滑套装在螺旋轴上。滑套上的螺栓与移箱轴固麟曼曼查塑些二！罂翌！矍。垒鲤！坚婴坠！墨！鲤竺翼垒曼旦翌。兰艘黧接，螺旋轴转动时滑套沿送秧轴和螺旋轴作横向往复移动，同时带动移箱轴沿箱体孔作横向往复移动，齿轮与传动轴上的齿轮相啮合，实现横送秧。纵向送秧装置是在箱体内的送秧轴左、右侧分别装有左、右摆杆，能分别与螺旋轴上的左、右送秧凸轮相连接，左摆杆与左侧箱体和右摆杆与右侧箱体间的送秧轴上分别套有左、右回位弹簧。在箱体内装有移箱轴，装在螺旋轴上的滑套跨接在送秧轴和移箱轴上，并与送秧轴和移箱轴配合，使粒枣占士怕肚拍亚

6、衙可贵图水稻高速插秧机四轴移箱机构简图圆锥齿轮传动轴送秧凸轮摆杆送秧轴动力输入轴螺旋轴滑套回位弹簧棘爪座移箱轴等比传动齿轮链轮高速水稻插秧机四轴移箱机构的特点四轴移箱机构与现有国产型、一型机动水稻插秧机，日本久保田￥型、井关水稻插秧机的移箱机构技术相比，有如下特点。）变速箱输出的动力传给移箱的动力输入轴，由等比圆锥齿轮改向之后，直接将动力传给驱动分插机构转动的传动轴，减少了动力传输路程，从而使得分插机构的取秧、插秧、推秧及自身的旋转有足够的动力供给。）采用传动轴、送秧轴、螺旋轴和移箱轴的四轴结构设计，使得各轴功能单一，工作性能稳定，动作准确，且强度较高，抗振性能强。）采用两个送秧凸轮和两个摆杆

7、的设计方式，比大多数移箱装置的单对凸轮设计可以减少的凸轮磨损量，且凸轮和摆杆安装在有润滑油的箱体内，将凸轮磨损减少到最低点。）一对等比的圆锥齿轮传动，保证传动轴与螺旋轴的同步转动，螺旋轴的螺距为一次横向取秧距离，也就是分插机构一次横向取秧量。因此，也保证了在横向上的送秧要求。）滑套纵跨三轴的结构设计，在保证移箱轴带动万方数据秧箱动力需求的同时，也增加了机构的强度和稳定性，更为重要的是减少滑套、螺旋轴、凸轮等零件的加工精度要求和移箱轴的变形。采用回位弹簧，可以保证摆杆的非工作位置，使之与送秧凸轮脱离处于不工作状态；同时，在秧箱转向时，对移箱装置的冲击起一定的缓冲作用。四轴移箱机构虚拟样机的实现综

8、合了多种先进方法的虚拟样机技术，在缩短产品研发周期，降低成本，提高效率，提高产品可靠性等方面起到明显作用嘲。在完成二维模型基础上，利用软件实现了四轴移箱机构的虚拟样机。图是四轴移箱机构的箱体，图是四轴移箱机构的内部总装。图四轴移箱机构的箱体图四轴移箱机构内部三维总装利用虚拟样机技术，通过移箱机构的总体参数和局部参数的确定，较好的实现了设计意图和对概念模型的快速修改、优化和评估；通过自顶而下的设计思想，建立动力传输机构部件级的几何关联结构和约束层次，实现部件级的相关修改：在四轴移箱机构的详细设计阶段，通过参数化和变量化技术建立零件级的数字化模型，为整机的性能仿真提供数据来源；通过虚拟装配技术嘲，

9、方便实现了制钵机的装配并检验机器是否干涉及几何结构是否合理，也验证了上面理论分析的正确性；通过对关键零件的加工仿真和工装仿真，及时发现设计缺陷和工艺实现问题，减少制造物理样机开发风险。在计算机上建立四轴移箱机构的数字样机，伴之以可视化处理，可模拟现实环境中机构的运动和 动力特性，并根据仿真结果优化机构设计。目自“。日￥自一型坐水播种机施水效果初步研究裴泽莲，张旭东，姚志刚，尤晓东，李秀娟，张旭摘要：一型坐水播种施肥机是在一型免耕气吸播种施肥机基础上，配置了供水系统研制成的。它一次作业能完成开沟、施水、施肥、播种、覆土等多道工序，达到坐水播种的目的。通过对施水前后土壤坚实度与土壤含水率测试数据分

10、析，表明用本播种机施水后可改变土壤坚实度与含水率。在阜新褐土土壤上，玉米发芽临界土壤含水率为，施水作业满足了作物发芽生长的条件。在干旱情况下充分得用有限的水资源，采用施水播种对保证种子发芽出苗是十分有效的。关键词：坐水播种；土壤坚实度；土壤含水率中图分类号：￥文献标识码：文章：（）二氅！墨一！曼！鬯唑：璧嘎！璧缝墨曼骢戮翼篓塑墨毫！燮溅哆，：，引言坐水播种技术就是在播种的同时，将适量的水注入种沟或种穴里。水不流动而自然渗入土壤以确保种子正常发芽、出苗。机械坐水播种是利用坐水播种机具，在机械播种同时施水。有效地利用有限的水资源进行补墒，以保证出苗率，不误农时。机械坐水播种技术操作简单，有利于改善

11、作物生长环境，保墒增产效果显著，非常适用于我国广大旱作农业区。一型坐水播种机是在一型免耕气，姻，（，）：吸播种施肥机基础上配置供水系统而研制成的，可一次作业完成开沟、施水、施肥、播种、覆土等多道工序，达到坐水播种目的。工作时，排肥器和排种器动力来一，自地轮，行走与播种、排肥同步，保证株距不变。施肥与施水利用同一开沟器。设置在播种开沟器侧前方。化研究【】，结论本文针对高速水稻插秧机的分插机构插秧速度快，要有可靠且稳定的动力传输，按时、定量的送秧等要求，设计了一种能与旋转式分插机构高速水稻插秧机相配套的移箱装置。该移箱装置能为高速水稻插秧机提供定时、定量的横向和纵向送秧，为分插机构提供可靠的动力。

12、四轴移箱机构虚拟样机的开发提高了【】，【】，：，（）：整机设计的可靠性和真实性，减少了机器开发周期，为物理样机制造提供保证。此机构已获国家发明专利。参考文献：来稿期：年月杨文珍讲师浙江理工大学机械与自动控制学院杭州市杨友东讲师浙江工业大学之江学院机械系张毅上虞镇海炼化东海燃气有限责任公司赵匀浙江理工大学机械与自动控制学院【】陶冶，温兆麟水稻插秧机的研究与发展阴农机化研究，【】苏守礼，姜富插秧机的移箱机构【】农牧与食品机械，【】姜富，惠丽敏凸轮轴式移箱机构在播秧机的应用【】农机万方数据 高速水稻插秧机四轴移箱机构原理设计作者：作者单位：杨文珍， 杨友东， 张毅， 赵匀， YANG Wen-zhe

13、ng， YANG You-dong， ZHANG Yi，ZHAO Yun杨文珍,YANG Wen-zheng(浙江理工大学， 杨友东,YANG You-dong(浙江工业大学， 张毅,ZHANG Yi(上虞镇海炼化东海燃气有限责任公司,312300， 赵匀,ZHAO Yun(浙江理工大学机械与自动控制学院中国农机化CHINESE AGRICULTURAL MECHANIZATION2005，(51次刊名：英文刊名：年，卷(期：引用次数：参考文献(5条1. 陶冶. 温兆麒 水稻插秧机的研究与发展期刊论文-农机化研究 1999(32. 苏守礼. 姜富 插秧机的移箱机构 19933. 姜富. 惠丽敏

14、 凸轮轴式移箱机构在播秧机的应用期刊论文-农机化研究 1993(44. Dai F. Gobel M Virtual prototyping- an approach using VR-techniques 19945. Jayaram S. Jayaam U. Wang Y. Tirumali H VADE:A Virtual Assembly Design Environments 1999(6相似文献(4条1.学位论文 徐飞军 高速水稻插秧机移箱机构优化设计 2008水稻是我国主要的粮食作物之一，在我国粮食生产中占有举足轻重的地位。在国家和社会对农业问题越来越重视的今天，解决水稻插秧机械

15、化问题是实现水稻生产机械化的重要部分。但目前我国的机插率只有7.1，其主要原因是国产插秧机的可靠性低，而进口的高速插秧机价格太高且对我国南方双季稻的晚稻大苗栽插适应性差，因而研究适合我国国情的高速水稻插秧机势在必行。 移箱机构是水稻插秧机的重要工作部分，其功能是连续、定量地进行横向和纵向送秧，并且担负传递驱动分插机构栽植臂的动力。随着高速水稻插秧机速度的提高，再加上秧箱高度的增加，移箱机构工作受到的冲击载荷大大增加。同时，我国插秧机占有量较少，南方的双季稻和正在推广的跨区作业，使一台高速插秧机年工作量是日本的10倍以上。因此研究移箱机构对最终研制出符合我国国情的水稻插秧机具有理论价值和重大现实

16、意义。 本论文主要研究内容有： 1在充分参阅相关文献、研究成果和生产实践的基础上，对几种典型国内外移箱机构进行分析。详细阐述了移箱机构的工作原理，对螺旋轴回转曲线和移箱机构的缓冲装置作了理论分析，使之能够降低滑道和滑块之间的磨损。通过改变齿轮传动比，实现了横向取秧量的可调，使插秧机能插大小秧苗。 2针对螺旋轴制造复杂、要求精度高的特点，重点研究了螺旋轴实体的数学模型和建模方法。在三维软件UG中建立了移箱机构各部件的实体模型，并对其进行了虚拟装配。其中参数化建立了齿轮模型，实现了尺寸驱动设计的目的。 3利用机械系统仿真软件ADAMS建立了移箱机构的虚拟样机模型，并对螺旋轴机构进行运动学和动力学仿

17、真分析，重点研究了螺旋轴的角速度以及滑块的移动速度、碰撞冲击力，分析了模型的传动比，得到的数据与理论计算的结果基本一致，表明模型建立正确。通过添加缓冲弹簧的方法，使秧箱受到的碰撞力明显减小，达到了缓冲吸振的作用。 4通过对螺旋轴和箱体进行模态分析，得出两者的主要固有频率和振型的规律，并提出了改进箱体提高刚度的方法。利用有限元分析软件ANSYS建立了滑块的FEA模型，同时生成柔性多体动力学仿真所需的模态中性文件，结合运用ADAMS软件进行了仿真分析，对解决复杂机械系统设计及性能仿真方面具有理论意义与实用价值。 5研制出秧箱碰撞力测试装置，对秧箱移动过程中受到的冲击力进行测试。通过对信号采集和处理

18、分析，所得结果与仿真分析结果十分接近，为进一步动力学优化提供依据。2.期刊论文 徐飞军. 李革. 赵匀. XU Fei-jun. LI Ge. ZHAO Yun 水稻插秧机移箱机构的发展研究 -农机化研究2008(5移箱机构是水稻插秧机的重要部件,它担负着纵、横向送秧的工作,对插秧机的取秧量和工作可靠性有直接影响.随着机械插秧向高速化方向发展,对移箱机构也提出了更高的要求.为此,研究了国内外移箱机构的工作原理和结构特点,提出了移箱机构设计和制造的发展趋势.3.期刊论文 杨文珍. 赵匀. 李革. 俞高红 高速水稻插秧机移箱螺旋轴回转轨道优化设计 -农业机械学报2003,34(6高速水稻插秧机送秧

19、速度快,加剧了移箱机构磨损和冲击.针对这一问题进行了动力学分析,提出优化方法,建立优化模型,进行仿真模拟,得出螺旋轴回转轨道优化曲线;并应用于移箱机构设计中,改善了机构的工作状况.4.学位论文 李革 高速水稻插秧机关键技术研究 2006水稻是我国种植面积最大、单产最高、总产量最多的粮食作物，占我国粮食产量的40，在我国粮食生产中有着举足轻重的地位。但是，我国的水稻种植机械化水平确一直不高，严重地影响了我国水稻种植的发展。 近年来，随着我国农业机械化总体水平的提高，水稻生产机械化得到了长足发展。到2003年底，水稻机械化种植面积近135万hm，机械化种植水平达到了6，但与发达国家相比，我国水稻生

20、产机械化水平依然很低，尤其是水稻种植机械化水平更低。所以，开展高速水稻插秧机的理论和技术的研究对提高我国水稻种植机械化水平具有重要的理论意义和实际意义。 现代高速水稻插秧机械作业与传统的插秧机作业相比插秧的频次提高一倍多，工作幅宽加大和插秧机的工作负荷提高了许多。因此，出现了一系列的理论和技术问题。本文围绕高速插秧机关键技术这一主题，在大量相关文献阅读和理论研究的基础上，对高速水稻插秧机的核心工作部件旋转式分插机构和移箱机构的关键理论和技术进行了深入研究，取得了一些创新性成果和具有工程使用价值的分析方法，对高速水稻插秧机的设计和生产具有指导意义。主要研究内容和结论如下： 1研究了国内外水稻插秧

21、机械的发展状况，分析了我国水稻插秧机械存在的问题；论述了水稻栽植作业对插秧机的要求；提出了影响现代高速水稻插秧机械发展的关键技术问题。 2根据农业插秧的基本要求，分析了机械插秧时秧针的运动轨迹，提出了机械插秧工作时秧针在取秧、送秧、插秧、回转、避让和回程过程中机器前进速度与秧针速度之间应有的关系。在研究秧针运动轨迹和齿轮传动节曲线理论的基础上，以差速分插机构齿轮的节曲线为研究对象，分析研究了旋转式分插机构周转系齿轮的节曲线形状。从理论上证明，要完成农艺要求的插秧轨迹轨，旋转式分插机构必须采用非圆齿轮系，普通的圆齿轮系无法完成农艺上提出的秧针运动轨迹。并对高速插秧机的旋转式分插机构非圆齿轮系的传动比进行了研究，为旋转式分插机构的设计和参数优化提供了理论基础。 3在分析研究旋转式分插机构运动学模型的基础上，建立了栽植臂机构运动干涉点的位移模型，借助VB系统的特点和可视化功能，提出了基于VB的快速机构运动干涉判别法，借助VB平台，完全由计算机自动实时判别机构的干涉情况，为旋转式分插机构的优化设计和参数化设计提供了一个重要的理论平台。