半自动烟苗移栽机设计

毕业设计说明书论文(全套CAD图纸)QQ36396305半自动烟草移栽机设计摘要：为了实现烟苗机械化移栽，分析了国内外各种移栽机的结构特点，确定以鸭嘴圆盘式栽植器为研究对象，在分析鸭嘴圆盘式栽植器的运动轨迹和特征参数的基础上，完整地确立了挠性圆盘式移栽机的基本参数：栽植频率、栽植株距、机组前进速度等。本文的设计结构对于鸭嘴圆盘式移栽机的设计和使用具有重要的指导意义。关键词：烟苗；移栽机；鸭嘴圆盘TheDesignofTobaccoSeedlingsTransplanterofHalf-automaticAbstract：Basedontheanalysisofthekineticofthetobaccoduringplanting,basicrelationshipsamongthecharacteristicparametersofthetransplanterwithischaemumtypemetaldisks：includingthevelocityofthetransplanted,therateoftransplantingandthespacingbetweenseedlingshavebeensetupinthispaper.theresearchresultsofthiskindoftransplanterinthepaperareveryimportantforthedesignandapplicationinfieldpractice.Keywords：tobaccoseedling；transplanter；Ischaemumtypemetaldisks

目录摘要……………………1关键词…………………11引言…………………12研究的目的和意义…………………23国内外研究现状……………………23.1国外研究情况分析………………23.2国内移栽机研究现状……………33.3烟草移栽机械化研究及发展现状………………34研究内容……………45移栽机的类型及特点………………55.1钳夹式移栽机……………………55.2链夹式移栽机……………………55.3导苗管式移栽机…………………65.4吊杯式移栽机……………………75.5挠性圆盘式移栽机……………76栽植器方案的选取………………86.1方案一滑道分钵轮式栽植器…………………86.2方案二双输送带式栽植器……………………96.3方案三分土靴式栽植器………106.4方案四鸭嘴圆盘式栽植器…………………116.5小结……………127传动部分设计……………………138凸轮轨迹设计计算………………149烟草移栽机的总体结构…………179.1烟草移栽机总体结构…………179.2烟草移栽机的用途及适用范围………………189.3移栽机工作原理………………199.3.1移栽机膜下水栽作业………199.3.2移栽机膜上水栽作业………189.3.3移栽机干栽作业……………199.4烟草移栽机的总体特…………199.5技术参数………………………2010栽植器的运动分析……………2010.1栽植器组成…………………2010.1.1平行四杆机构………………2010.1.2凸轮机构Ⅰ…………………2010.1.1凸轮机构Ⅱ…………………2110.2栽植器运动分析………………2210.2.1零速投苗原理………………2210.3鸭嘴运动轨迹分析……………2210.4放苗点分析……………………2410.5其它影响烟苗直立度的因素…………………2411移栽机各参数之间的关系………2512设计总结…………2613移栽机发展方向…………………2613.1现有移栽机主要问题…………2613.2移栽机未来发展方向…………27参考文献……………27致谢…………………281前言烟草是我国的主要经济作物之一，种植烟草已成为增加农民收入和财政税收的重要组成部分。据统计，目前我国烟区生产成本在12000—15000元／hm2，其中用工成本没有完全计算在内。导致烟叶生产成本较高的主要原因除了化肥、农药、地膜和煤炭等烟用物资成本较高之外，土地租金和聘用劳力的投入也在逐渐增加。为了降低劳动强度、改善生产条件、提高生产效率及满足扩大烟田生产规模的需求，迫切要求改进生产方式，进行烟草田间机械化生产作业。人工移栽烟苗作业时生产效率低，劳动强度高。因此，开发和推广简单适用的烟草移栽机械具有十分重要的应用价值。2选题研究目的与意义烟草是以育苗移栽方式为主的作物，其主要分布在西南、华南、长江流域、黄淮海、东北部的二十几个省（区）。其栽植密度一般为1300～1800株/亩。湖南省是我国重要的产烟区之一，全省常年种植烟草6-8万hm2，收购烟叶10-12万t，烤烟种植面积和收购量在全国排第三位。烤烟种植主要分布在湘南(郴州市、永州市、衡阳市)、湘中(长沙市、邵阳市、娄底市、益阳市)和湘西北(湘西自治州、张家界市、怀化市、常德市)三个生态区域。烟苗的移栽是烟草生产的关键工序之一，移栽时采用地膜覆盖栽烟可以改善土壤和近地面的温度及水分状况，起到提高土壤温度，保持土壤水分，改善土壤性状，提高土壤养分供应状况和肥料利用率，改善光照条件，减轻杂草和病虫危害等作用，提高烟株抗旱防涝性能并可以防止烟叶黑暴。采用覆膜移栽并选用合适移栽时间，可使产量提高20%，品质提高25%左右。目前，烟草栽植主要采用覆膜移栽方式，烟草覆膜移栽劳动强度较大，占烟草生产的总劳动量的30%-40%，因此设计性能优良的烟草覆膜移栽机械已非常重要。当前地膜不仅用于露地栽培，也用于早春保护设施内的覆盖。烟草的地膜覆盖栽培，不但产量增加，而且使中上等烟叶比重增大，我国已推广应用。我国虽然是世界上最大的烟叶生产国，但是烟叶生产的机械化水平非常低，目前采用人工移栽烟草的劳动效率很低，约0.3亩/人每天，人工覆膜移栽的成本大约为80-100元/亩，且存在劳动强度大，移栽质量差等问题。采用机械化移栽效率约12.5亩/人天且价格大约为20-40元/亩，实现从育苗到移栽的机械化作业，不仅可以提高烟草幼苗的质量，降低育苗成本，还能提高经济效益，特别是对春旱严重，或春季少雨，夏旱来得较早的地区的烟草播种或移栽具有重要实用意义，因此设计适合我国国情的、性能优良的烟草移栽机已成为烟草生产机械化生产的迫切需要。3国内外研究现状3.1国外研究情况分析美国Kennco农机生产公司研制的半自动膜上打穴移栽机［1］，可以进行没有覆膜的垄上移栽，实现单行和多行的膜上移栽作业且能根据生产实际需要调节单株注水量，其结构简单和经济实用，主要适合于大株距的蔬菜移栽，既可以移栽裸苗也可以移栽钵苗，还生产了“火焰燎膜”的膜上移栽机，配备液化气罐，在打穴之前用火焰先在地膜上燎一个小孔，防止在打穴过程中出现地膜撕裂，但该系列产品移栽速度慢，需要专人放苗，自动化程度不高。美国移栽机公司(MechanicalTransplanter)生产的吊杯式膜上移栽机，采用了四杆机构吊杯，作业时能完成膜上移栽、注水、覆土镇压等作业，由于对育苗的要求低，因此在生产中得到了广泛应用，但该机械很复杂成本太高。日本久保田公司研发的一种全自动鸭嘴式膜上移栽机［2］，作业时可以在一垄上实现往返多行移栽,移栽株距也可以进行任意调节,在移栽的同时还可以完成注水和施药等作业，该机结构非常复杂,成本高，对育苗要求非常苛刻,仅适合专业育苗方式的集约化生产。此外日本秋山产业株式会社生产的高架管理作业式AP-1H型专用烟草移栽机，主要用于烤烟大田移栽作业，每分钟可移栽30多株烤烟，每天可移栽10～20亩，比人工移栽快3～4倍，同时配4置了一次可喷雾五滴的水泵喷雾机，可用于机械喷雾，还具有烟叶采收装卸功能，能减少人工运输的劳力用工。加拿大某公司研制的烟叶“转植机”，融开沟、栽烟、浇水、施肥、培土为一体，由一台30匹马力的拖拉机进行牵引，由4个人操作，一人负责驾驶拖拉机，一人负责添加水、肥料，二人负责分装烟苗，每天可移栽烟叶50英亩以上。3.2国内移栽机的研究现状我国常年种烟面积在100万以上，适合于机械化作业的烟田面积约为53万。20世纪80年代以来，科技人员研制出了许多烟草田间生产专用机械，如烟地深松施肥起垄犁、烟田松耙除茬机、小型烟田耕作机和烟田专用覆膜机等。此外，吉林工业大学机械科学与工程学院对导苗管机构进行了研究［3］，分析了秧苗在导苗机构中的运动情况，找出了影响移栽机性能的主次因素，对导苗机构与开沟器的参数进行了优化，为移栽机导苗机构的设计提供了科学依据。中国农业大学机械工程学院，对玉米移栽机的取苗机构进行了结构设计和参数确定的研究，并进行了性能实验。该机构可以完成移栽机的取苗功能，移栽后秧苗长势良好，为玉米移栽机的自动化，迈开了关键性的一步。山东工程学院对钵苗移栽机栽植率进行了研究［4］，找出了影响移栽的因素，并通过对有关部件结构与参数的改进，使得移栽机工作性能得到了改进。今后我国将加大对移栽机具的研究，开发自主产权的移栽机具及自动化半自动化的移栽机具。3.3烟苗移栽机械化研究及发展现状移栽烟苗是烟草田间作业的重要工序之一。使用烟苗移栽机能够一次完成开沟、栽烟、培土等工序。移栽烟苗的过程中，可以做到不伤苗、不漏栽，株距均匀，烟苗直立，深度较一致，大大提高了烟苗移栽效率。目前，我国烟苗移栽机相关的专利产品有三项。一是由河南省邓州丰奇集团孙重泽等人发明的烟苗移栽，专利号01222774.9［5］，其特点是在机架上分别设置了储苗、分苗装置、投苗装置、链式苗筒带、覆土镇压装置及悬挂装置。机器前进过程中，开沟器开沟，机架上部的储苗分苗装置分苗，机架中下部的投苗装置投苗，烟苗落下后，机架下部的覆土镇压装置随即由两侧将土封好压实，完成移栽任务。二是由山东省潍坊市青州市经济开发区青州华龙机电张桂荣等人发明的烟苗移栽机，专利号：ZL0820020765.1［6］此机具有机架，机架上具有内燃机和变速装置，机架下面具有支撑和行走的前轮和后轮，在机架的后部具有扶手，在机架上还有一个做上下往复移动的移栽鸭嘴，在该移栽鸭嘴的后面具有一对悬挂在机架上的覆土轮，在移栽鸭嘴的上面的机架上具有一个可以水平旋转的烟苗盘，其上具有均布的烟苗筒。其优点是机架上自带柴油机或者汽油机等动力可以自行走，烟苗盘水平转动，因此，可以缩小移栽机的体积，使其更加适合保护地、山区小地块和边角地快的烟苗移植栽植，减轻烟农的劳动强度，提高烟农机械化作业水平。三是由黑龙江省牡丹江烟草分公司的邓晓光设计的烟苗移栽机，专利号02280848.5［7］他发明的烟草移栽机，主要包括支撑轮、链条、机架和驱动轴等，其特点是在驱动轴上固定有驱动圆盘，在驱动圆盘上通过支撑架连接有储水箱，在储水箱的下部设置有鸭嘴形栽苗器；在机架中后部的两侧下方依次固定有铧式开沟犁、覆膜轮、压膜轮和覆土轮，在机架的前方设置有开沟器。可一次性完成开沟、栽植、施肥等作业。实践证明，1个人使用烟苗移栽器比4个人挖穴、栽苗或施肥还快，而且可以节省肥料。4研究内容（1）移栽机类型的选取根据国内国外各种移栽机机型，分析各自的结构及特点，了解它们的工作原理，从中得出本课题所需机型。（2）栽植器类型的选取根据各种现有的栽植器，分析各自工作原理以及各自适用移栽秧苗的类型，选择适合烟苗移栽的、成本低廉的、结构简单实用的栽植器。（3）移植器的运动轨迹分析根据选择的鸭嘴圆盘式栽植器，运用零速投苗原理，分析投苗规律、鸭嘴运动规律以及放苗点等。（4）栽植器结构分析分析栽植器具体结构，透彻了解其工作原理及工作过程。其中包括鸭嘴开启控制原理以及动力传动路线等。（5）链条链轮选取根据移栽机的功率、速度等参数，选择适合传动的链条和链轮，并对其进行设计计算。（6）凸轮轨迹计算根据鸭嘴开启角度以及烟草最大叶直径设计计算鸭嘴调节凸轮，并保证其工作顺畅，适合生产需要。5移栽机的类型与特点国内移栽机种类较多，主要有钳夹式、链夹式、导苗管式及挠性圆盘式等类型。5.1钳夹式移栽机［8］（1）钳夹式移栽机结构形式与特点钳夹式钵苗移栽机多采用链条钳夹式，这种移栽机最大的优点是移栽平稳，种苗1.横向输送链2.嵌夹3.机架4.栽植盘5.覆土镇压轮6.开沟器图1钳夹式移栽机Fig1TheClip-onChaintypeTransplanter直立度较高，工作效率在较低速的情况下，可以保证不漏苗；在高速的情况下，由于是人工喂苗，工作效率大大下降，漏苗、缺苗率大大增加。这种移栽机的应用较少，有被淘汰的趋势。

钳夹式移栽机的主要优点是结构简单，株距和栽植深度稳定，适合栽植裸根苗和钵苗。缺点是栽植速度慢，株距调整困难，嵌夹容易伤苗，栽植频率低，一般为30株/min。5.2链夹式移栽机（1）链夹式移栽机的结构形式与特点链夹式移栽机与钳夹式移栽机的工作过程基本相同。入图4所示，链夹式移栽机的钳夹安装在栽植环行链上，链条一半由地轮驱动，当嵌夹转动到上不处于水平位置时，由人工将烟苗喂入到打开的嵌夹内，当嵌夹转动进入滑道后，嵌夹关闭，烟苗被夹住，并随嵌夹向下输送，当烟苗达到与地面垂直时，嵌夹脱离滑道，自动打开，烟苗随着落入开沟器开出的沟内，此时烟苗根部被回土流覆盖，在镇压轮的压力下将土壤压实，完成栽植过程。链夹式移栽机的性能与钳夹式移栽机相似。1.开沟器2.机架3.滑道4.秧苗5.栽植环形链6.嵌夹7.地轮8.传动链9.镇压轮图2链夹式移栽机Fig2TheTypeofInsertClip-onTransplanter5.3导苗管式移栽机［9］（1）导苗管式移栽机的结构与特点导苗管式钵苗移栽机是一种新型的钵苗移栽机械。这种移栽机的特点是：有一个水平喂苗盘和一个垂直或倾斜的将钵苗送入开沟器的导苗管。根据钵苗进入苗沟的形式不同又分为推落式、指带式和直落式三种。我国导苗管式移栽机主要有(1)水平回转喂入杯式：黑龙江农垦科学院研制的2ZB-4型杯式钵苗移栽机；中国农大研制的2ZDF型半自动导苗管式移栽机［10］；山东泰安与吉林工大合作研制的2ZY-200型移栽机。(2)带喂入式：山东工程学院研制的2ZG-2型喂入式钵苗移栽机［11］。1.导苗管2.扶正器3.分钵器4.输送带图3导苗管式移栽机Fig3TheTypeofMillerTubeTransplanter5.4吊杯式移栽机5.4.1吊杯式移栽机结构形式与特点吊杯式移栽机适合于栽植钵苗，它由偏心圆环、吊环、开沟器、覆土器等工作部件构成。吊杯式栽植器结构如图4所示，工作时，由驱动轮驱动栽植器圆盘转动，吊杯与地面保持垂直，并随圆盘转动，当吊杯旋转到上面时，由人工将秧苗喂入吊杯中，当吊杯转动到下面预定的位置时，吊杯上的滚轮与压板接触，将吊杯鸭嘴打开，秧苗自由落入开沟器开出的沟内，随即由覆土轮覆土，在弹簧的作用下使鸭嘴关闭，等待下一次喂苗。由于吊杯对秧苗不施加强制夹持力，它适宜于柔嫩烟苗及大钵秧苗的移栽，吊杯在投放秧苗的过程中对秧苗有扶持作用，有利于烟苗直立，可进行膜上打孔移栽。1偏心环2吊杯4覆土器5开沟器图4吊杯式移栽机Fig4TheTypeofHangingCupTransplanter5.5挠性圆盘式移栽机5.5.1圆盘式移栽机结构与特点圆盘式移栽机［12］主要由机架、开沟器、栽植器、镇压轮、放苗架、以及传动系统组成。挠性圆盘一般由两个金属圆盘组成。工作时，开沟器开沟，由人工将烟苗一株一株地放到栽植器的钵体内，秧苗进入鸭嘴待栽，当栽植器旋转到最低点的时候，由凸轮控制鸭嘴打开，这时秧苗在自身重力作用下，落入穴中。设在机架后部的注水装置，在栽植器支臂的作用下开启，将肥料、药水注入穴坑，此时土壤正好从开沟器的尾部流回到沟内，形成回土流，将烟苗扶持住，镇压轮将秧苗两侧的土壤压实，完成栽植过程。1左盒轴2右盒轴3主动轮盘4鸭嘴上盖5被动轮盘6鸭嘴右下盖组合7鸭嘴开启凸轮组合8鸭嘴左下盖组合9鸭嘴调节凸轮10丫板11曲轴图5挠性圆盘式移栽机Fig5flexibledisctransplanter6栽植器方案选取6.1方案一滑道分钵轮式栽植器（1）工作原理滑道式栽植器［13］主要工作部件为滑道和分钵轮(见图6)。滑道采用宽50mm、高80mm的槽形结构，可以有效防止钵苗的侧翻，它可以分为上滑道和下滑道两段，其工作原理为：钵苗在自身重力作用下，自间歇工作的喂入机构成排滑入栽植器的上滑道并排队等候，分钵轮在地轮的带动下有序地将钵苗逐个送入下滑道，在弧形导向滑道的导引下保持直立状态落入由开沟器开出的苗床内。为了保证栽植器正常工作，首先是滑道的倾角必须满足要求，使钵苗在滑道内能够在重力作用下自动下滑并且不会翻倒。钵苗在滑道内滑动的影响因素很多，钵苗的湿度、形状以及所受的重力、支持力和摩擦力都会对栽植器的工作稳定性产生影响。栽植器工作稳定性，即栽植器在进行移栽工作时，钵苗能够顺利下滑通过上、下滑道，并被分钵轮按次序逐个分钵而不出现翻滚和卡堵。1.分钵轮2.上滑道3.下滑道图6滑道式栽植器结构原理图Fig6Frameandelementsofslide-waypartingbowl-wheeltransplanter（2）优缺点优点:钵苗自动喂入，无需人工操作，速度快，频率高，能达到180株/min。缺点：钵苗在移栽过程中易滑落和翻到，稳定性较差。6.2方案二双输送带式栽植器（1）工作原理如图7所示，钵苗2呈直立状态成组依次送到栽植器水平输送带上（a-b段），水平带带动直立的钵苗沿水平方向输送至带端沿圆周顺时针翻转90°（b-c段）平躺在输送带上，再由倾斜输送带向斜下方输送到带端（c-d段），沿带缘又逆时针翻转90°直立（d-e段）后落至开沟器开出的沟内（e-f段），经覆土轮覆土和镇压轮镇压完成整个栽植过程。1.水平输送带2.钵苗3.倾斜输送带图7双输送带移栽机［14］Fig7Dual-conveyorbelt-styletransplanter（2）优缺点优点：多株喂入，速度较快，结构简单，经济性好。缺点：钵苗容易被抛起，立苗率较低。6.3方案三分土靴式栽植器（1）工作原理栽植器由喂入机构和栽植装置组成。喂入机构由喂入盘、拨轮、槽轮机构、齿轮传动等组成。栽植装置结构如图8所示，由导苗管、分土靴、弹片、摆臂、导杆、连杆等组成。工作原理是：人工将钵苗送入到喂入机构的拨轮上，在拨轮的带动下绕喂入盘面作间歇转动，到达导苗管上方时，经导苗管落入分土靴中，此时拨轮处于停止状态，分土靴也在弹簧的作用下处于关闭状态；槽轮转动，分土靴在槽轮(此时槽轮也起凸轮作用)、摆臂、导杆以及连杆的作用下打开，释放保存在分土靴中的钵苗，在弹片的扶持下，将钵苗送入穴坑内，完成栽植作业。1.导苗管2.摆臂3.导杆4.连杆5.分土靴6.扭簧7.铰链8.弹片9.钵苗图8分土靴式结构简图Fig8Sub-soiltypeboots（2）优缺点优点：减少钵苗损伤率，立苗率高。缺点：结构复杂，成本高。6.4方案四鸭嘴圆盘式栽植器（1）鸭嘴式圆盘栽植器的结构和工作原理如图9所示，挠性圆盘鸭嘴式栽植器，共有四组鸭嘴式苗夹。栽植器由主动轮盘、被动轮盘、曲轴、鸭嘴上盖、左盒轴、右盒轴、鸭嘴左下盖、鸭嘴右下盖、鸭嘴调节凸轮及压板组成。1.鸭嘴左下盖2.主动轮盘3.左盒轴4.鸭嘴调节凸轮5.鸭嘴6.浇水装置7.鸭嘴上盖8.右盒轴9.被动轮盘10.鸭嘴开启凸轮11.鸭嘴右下盖12.曲轴图9鸭嘴圆盘式栽植器Fig9Ischaemumtypemetaldiskstransplanter移栽机工作时，机器前进，开沟器破土成沟，由人工将烟苗放入旋转到上部的鸭嘴内，鸭嘴在平行四杆机构作用下始终指向地面，随同圆盘旋转。当鸭嘴到达最底部时，鸭嘴在鸭嘴调节凸轮与压板的相互作用下打开，烟苗脱离鸭嘴接触地面，落入开沟器开好的沟中，随后覆土轮覆土、镇压轮镇压，烟苗即被栽植。机器不断前进，人工连续有节奏地将秧苗送入鸭嘴，秧苗被成行地栽入土中。（2）优缺点优点：立苗率高，稳定性好。缺点：速度相对较慢。6.5小结根据我国现阶段经济现状，对于成本较高的不太适用。考虑到移栽机一般都由农民直接使用，所以应采用结构简单，便于操作的移栽机。经上述分析考虑，决定采用鸭嘴圆盘式栽植器。7传动部分设计计算由于移栽机是在田间工作，工作环境恶劣，不宜采用齿轮传动。所以就选择了链轮传动，链传动主要用于要求可靠，两轴相距较远的场合。链传动是一种挠性传动，它由链条和链轮（大链轮和小链轮）组成。通过链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。由于移栽机的移动速度不超过15m/s，推荐适用的最大传动比不大于8。链轮轮齿要具有足够的耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮多，故小链轮应采用较好的材料制造。根据拖拉机功率得出移栽机的功率传动比有两个取值和，以便调整株距。由和可得株距（适合大株距作物）和。根据烟苗的栽植密度，所以本文采用第二种传动比，即计算取。根据移栽机工作速度，计算出地轮轴上链轮转速。1）选择链轮齿数取小链轮的齿数=9，大链轮的齿数，取大链轮齿数2）确定计算功率由表9-7查得，由图9-13［15］查得，单排链，则计算功率为主动链轮转速3）选择链条型号和节距由和查图9-11［15］，可选28A-1型。查表9-1［15］，链条节距为44.45mm。4）计算链节数和中心距由于链条的布置是中心线与水平面有夹角，松边在下，由表9-8［15］，初选中心距取，相应的链节节数为取链长节数节。查表9-8中得到，则链传动的最大中心距为5）计算链速，确定润滑方式由和链号28A-1，查图9-14［15］可知采用定期人工润滑。6）计算压轴力有效圆周力为链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力8凸轮轨迹的设计计算根据凸轮开启以及烟叶最大直径规律，设凸轮最大开启角，见图10图10鸭嘴开启图Fig10TheopenIschaemum由得鸭嘴打开最大直径129.2mm。根据测量统计烟苗最大叶子部分直径为200mm，最小直径60mm，但两个极限尺寸的烟苗很少。综合考虑，所选择的鸭嘴开启角符合要求。由得出鸭嘴调节凸轮的推程为11.4mm。由于鸭嘴调节凸轮，通过压板打开鸭嘴后，是通过弹簧的回复力使鸭嘴闭合的，所以对于这个凸轮只需设计它的推程，其余部分可根据与其配合机构设计选取。确定凸轮机构的基本尺寸设初步确定凸轮的基圆半径，推杆滚子半径。其次要选定推杆的运动规律，因其工作条件为低速轻载，但在鸭嘴完全开启的一瞬间，凸轮运动却是变速运动，在打开的那一点是凸轮运动的速度是最大的，应选用和较大的运动规律，所以对本凸轮推程部分选用余弦加速度运动规律。回程暂不考虑。（2）求理论轮廓线对于直动滚子盘行凸轮机构，由式（9-13）［16］得凸轮理论轮廓线方程式式中为偏距，，其中需要分段计算。推程阶段2）近休止阶段推程段的压力角取时间间隔为5°，将以上各相应值带入上式计算理论轮廓上各点的坐标值。计算时：在推程阶段，在近休止阶段。计算结果见表1。（3）求工作轮廓线由式（9-17）［16］得推程段近休止阶段计算结果可得出工作轮廓线各点的坐标见表1表1计算结果Tab1CountResults（°）（）（）（）（）0°5°10°350°355°360°0.0004.5668.653-8.662-4.4650.00018.00017.80416.98617.10217.75218.0000.0003.9356.974-6.479-3.5840.00013.00012.87512.45712.43212.86513.000推程段的最大压力角为38.854°，相应的凸轮转角为108°；回程部分由于没有工作，所以直接采用弧线表示。凸轮的轮廓曲线如图11。图11凸轮轮廓曲线Fig11TheCamProfileCurve9移栽机总体结构9.1总体结构移栽机主要由悬挂部件、栽植工作部件组成、浇水施肥装置组成。（1）悬挂部件：由立柱、主梁及悬挂装置组成。（2）栽植工作部件组：包括地轮、仿行架、开沟器、栽植器、覆土轮、镇压器、苗箱、座位及传动机构。（3）栽植器结构栽植器是移栽机的核心机构，该机采用的是挠性圆盘式鸭嘴式栽植器，共有四组鸭嘴式苗夹。栽植器由主动轮盘、被动轮盘、曲轴、鸭嘴上盖、左盒轴、右盒轴、鸭嘴左下盖、鸭嘴右下盖、鸭嘴调节凸轮及压板组成。机构如图12所示。1.开沟器2.地轮3.踏板4.铧式分沟犁5.行走轮6.放膜架7.覆膜轮8.覆土镇压轮9.机架10.栽植器总成11.放苗架12座位13.水管14.调节丝杆图12鸭嘴圆盘式移栽机结构简图Fig12Ischaemumtypemetaldiskstansplanter主动轮盘的连接杆上端固定设有左盒轴，与其对应的被动轮盘的连接杆上设有右盒轴，左右盒轴上轴接鸭嘴上盖两边，苗盒底部为轴接在鸭嘴上盖上的鸭嘴左、右下盖组合，被动轮盘上固定有鸭嘴调节凸轮，压板与鸭嘴右下盖组合成一体。鸭嘴在鸭嘴调节凸轮与压板的相互作用下打开，而由鸭嘴左右下盖组合里外两侧的鸭嘴开启凸轮组合控制左右鸭嘴开启的同步性。

传动机构：移栽机的工作动力由地轮驱动，通过安装在地轮轴上的链轮与安装在栽植圆盘主动盘轴上链轮的传动，将动力传到栽植圆盘，带动栽植圆盘传动，株距的调整可通过更换不同齿数链轮的方法来实现。（4）施肥浇水装置：由肥料箱、排肥器和水管组成。9.2烟草移栽机的用途及适用范围移栽机适用于苗垄上移栽，采用13-21马力轮式拖拉机配套使用。具有平垄，成穴，栽苗，穴施水肥，打药覆膜的功能。可适用于烟草，辣椒，茄子，西红柿，甜菜，西瓜等营养钵体育苗作物的栽培。适用范围：移栽田应平整，无坷垃，起垄要直且高度一致，垄沟深浅一致，秧苗茎高（80-120mm）,带有作物营养钵体育苗的秧苗栽培。9.3移栽机工作原理9.3.1移栽机膜下水栽作业移栽机膜下水栽作业时，前部开沟器把垄整平破土成沟，地轮通过链条将动力输送到移植系统。供水系统开启，肥、药水通过输水管输入移植器上的水盒内。移植手（人力）将秧苗放入栽植器上旋转着的秧苗杯内，秧苗进入鸭嘴待栽，当移植器的鸭嘴旋转至最低点（接触垄体）时，鸭嘴入土，在压臂的作用下，鸭嘴迅速打开形成穴坑，这时秧苗在自身营养体的重力和水的作用下落入穴中。同时，在支臂作用下，水盒内的限水阀提起，水盒中的水通过鸭嘴随同秧苗一同注入穴坑。在每对鸭嘴的根部各开设4个出水孔，使部分水从出水孔喷出泛起土壤，起到培土作用。同时清洗鸭嘴，确保开挖坑穴质量。秧苗移植后，机架后部铧式分土犁入土，形成覆膜垄床，挂膜轴上的地膜在压膜轮的作用下与垄床接触，最后由覆膜轮将土压在膜上，镇压轮镇压，完成地膜覆盖作业。9.3.2移栽机膜上水栽作业移栽机膜上水栽作业时不需要开沟器，地轮轴上的链轮通过链条将动力输送到栽植系统，同时，移植手（人力）将秧苗放入移栽器上旋转着的秧苗杯内，秧苗进入鸭嘴上方苗杯待栽，随着移植器的鸭嘴旋转到最低点时，开穴器（鸭嘴）刺破地膜，破土成穴。在压臂的作用下鸭嘴迅速打开，这时秧苗在自身营养体的重力下落入穴中，设在机架后部的注水装置，在移植器支臂的作用下开启，将肥，药水注入穴坑，完成整个移栽作业。9.3.3移栽机干栽作业移栽机干栽作业时不需要浇水装置，其余作业过程和膜上水栽作业一样。把两个后支轮安装固定，移植手（人力）将秧苗放入移植器旋转着的秧苗杯内，秧苗进入鸭嘴待栽，当移植器的鸭嘴旋转到最低点时，鸭嘴入土，在压臂的作用下鸭嘴迅速打开形成穴坑，这时秧苗在自身营养体的重力下落入穴中，后部覆膜、覆土轮随即覆膜和覆土，完成整个移栽作业。9.4烟草移栽机的总体特性移植器核心件应用偏置双圆盘四连杆旋转工作原理，采用秧苗杯、鸭嘴一体结构形式，鸭嘴开闭通过凸轮控制。动力转动成穴系统为链式转动的方式确保标准一致。能实现烟草优质栽培技术要求的田间群体长势均匀一致的标准，达到关键环节的六个一致，“穴坑大小一致，穴坑距离一致，栽苗深浅一致，穴施水一致，穴施肥一致，穴施药一致”并能有效地解决了用手抓实施窝肥易伤根苗的现象。工作时简单省力，采用绞性连接，方便调整。支撑地轮兼做主传动力。移植与覆膜两个系统结构紧凑，配合合理，稳定性可靠。9.5技术参数配套动力（马力）13—21作业速度（km/h）1.5—3.0外形尺寸（mm）2330×1355×1240作业行数（垄）1开穴器机构（鸭嘴）4个，旋转式株距（mm）520、940适用垄距（mm）800—1200茎高(mm)80—120栽植深度（mm）60—120适用地膜宽度（mm）900—1200纯工作效率（hm2/h）0.17—0.33（2.5-5.0亩每小时）作业连接方式牵引运输连接方式悬挂10栽植器运动分析10.1栽植器组成(1)平行四杆机构图13平行四杆机构Fig13Parallelfour-barlinkage平行四杆机构（见图13）。主动轮盘上的连接杆为连杆AC，被动轮上的连接杆为DB，鸭嘴上盖为连杆AB。主动轮盘上的AC杆通过连杆AB与被动轮盘上的DB形成平行四边形机构，主动轮盘与被动轮盘的圆心处在同一水平面上，鸭嘴左右上下盖组合在弹簧作用下保持在水平位置，使鸭嘴处于闭合状态，且曲轴的长度与鸭嘴上盖的尺寸相等，即AB=CD，也就保证了鸭嘴的方向始终指向地面。(2)凸轮机构Ⅰ图14凸轮机构ⅠFig14CamMechanismⅠ凸轮机构Ⅰ（见图14）。将压板简化为杆AE，当烟苗随着圆盘转到最底部时，与鸭嘴连成一体的压板已位于鸭嘴调节凸轮的下端，继续转动则凸轮上的滚轮受挤压而迫使右鸭嘴打开，用凸轮副同时打开左鸭嘴，当转到压板离开鸭嘴调节凸轮的位置时，在弹簧的作用下使鸭嘴回位到闭合状态。(3)凸轮机构Ⅱ图15凸轮机构ⅡFig15CamMechanismⅡ凸轮机构Ⅱ（见图15）。以A为转轴的左鸭嘴（主动鸭嘴）开启时通过鸭嘴开启凸轮副的相互作用，在主动力F的作用下使以B为转轴的右鸭嘴打开，当鸭嘴回位时，在位于鸭嘴左右下盖组成另一侧的安装方向相反的鸭嘴开启凸轮副和弹簧的作用下，使左右鸭嘴回位。10.2栽植器的运动分析10.2.1零速投苗原理栽植率是每一种移栽机必须保证的重要参数，为了提高栽植率，就应当减少钵苗在落进苗床瞬间的相对移动，即实现零速栽植。由零速原理知，只有在钵苗保持绝对零速时投苗才能保证栽植率，下面具体分析这个移栽机是如何实现零速的。由点的合成原理，可知其中钵苗的绝对速度拖拉机前进速度钵苗相对于拖拉机的速度设地轮半径为R，链轮17齿的半径为r，角速度分别为QUOTE和QUOTE，欲使钵苗能够在绝对静止的情况下进行覆土压实，则必须使它的绝对速度等于零，从力学的角度来分析即必须使（此处的等式只代表数值，没有符号）。故知道R和r后，就可以找到一适当的传动比，使和大小相等，但方向相反，即保持零速。而在此刻投苗就可以最大限度地保证钵苗的栽直率。当拖拉机的前进速度为0.6m/s时，可计算出圆盘的线速度0.58m/s。此即为零速栽植时的最佳速度。10.3鸭嘴运动轨迹分析图16鸭嘴的工作轨迹Fig16Ischaemumworktrack在图16所示的坐标系下，可以得到鸭嘴圆盘上边缘上任意一点的轨迹和运动方程：QUOTE其中—鸭嘴水平方向位移—鸭嘴垂直方向位移—鸭嘴水平方向分速度—鸭嘴垂直方向分速度—机器前进速度—栽植盘半径—栽植盘转动的角速度—时间—特征参数，鸭嘴圆盘释放点的圆周速度与机组的前进速度的比值，即，鸭嘴的运动轨迹的形状取决于值的大小，的取值有三种可能：、、，如图16所示。（1）时，挠性圆盘的运动轨迹为短摆线，此时，挠性圆盘的水平速度与机组运动方向一致，因此，对于移栽秧苗来说，无论挠性圆盘在哪一点释放烟苗，烟苗都存在与及其前进方向相同的水平分速度，换言之，从理论上就可以说明栽植的烟苗会前倾，不能保证栽植烟苗的直立度要求。（2）时，挠性圆盘的运动轨迹为摆线，且摆线上只有一个拐点，挠性圆盘在拐点上的水平分速度为零即仅存在一个零点C，除该点外，在其他任意点都与的情况相同，因此，λ=1时理论上可以保证烟苗的直立度。但你C点位于挠性圆盘轨迹的最底端，挠性圆盘在C点将烟苗释放后立即沿轨迹向前运动，由于烟苗具有一定的长度，因此烟苗没有完全脱离挠性圆盘，挠性圆盘的运动仍将带动烟苗向前倾，故这种情况也不是理想的放苗条件。（3）时，挠性圆盘的运动轨迹为余摆线，即摆线上有环扣出现，在这种情况下，当挠性圆盘运动在A和B两个点上，其水平分速度为零。而在A、B两点之间都有向后的水平速度，且O点的向后水平速度最大。如果在A点释放烟苗，此时挠性圆盘具有垂直向下的速度分量，但是释放点较高，不利于秧苗的直立。如果在B点释放，挠性圆盘则具有垂直向上的分量，释放点同样较高。因此，实际的释放点应在余摆线的AB段之间，此时挠性圆盘有与机组前进方向相反的水平分速度，考虑到挠性圆盘释放烟苗后紧接着有回土流沿机器前进方向作用与烟苗，故在AB段之间释放烟苗较为适宜。10.4放苗点图17放苗点Fig11TheSeedlingsReleasePoint当时，如图17所示，余摆线的A点和C点的水平分速度值为零。如果在A点时开始放苗，即鸭嘴式秧夹开始打开，那么在向下的运动过程中，将会使秧夹夹土，从而影响秧苗的栽植深度。另外，此时的放苗点较高，鸭嘴在A点以后的水平速度分量，有将烟苗向后推的趋势；如果在C点放苗，即在C点时，鸭嘴就打开，那么烟苗就有可能放在回土流上，使烟苗容易向前倾倒，而且在C点以后鸭嘴的向前水平速度分量会使烟苗更加向前倾斜，同时，由于烟苗在回土流上，栽植深度将会改变。实际的鸭嘴张开时间如果在A点之后B之前，鸭嘴则可能夹土，所以鸭嘴打开的时间只能是在鸭嘴到达最低点时，即B处，而且理想状态是以较快速度打开。以降低放苗点，当烟苗接触地面后，并没有完全脱离鸭嘴，鸭嘴还有扶持作用，当鸭嘴完全离开烟苗时，覆土轮覆土、镇压轮镇压，完成栽植过程。10.5其它影响烟苗直立度的因素10.5.1覆土器由于我国地域辽阔，地形复杂，各地土壤质地也各不相同。在试验中发现，对于不同工况的土壤覆土方式也会对烟苗的栽直率造成严重的影响。对于质地松软的土壤，应采用刮板式覆土器。作业中在保证正常覆土量的前提下，应尽量减少覆土过程土壤对直立钵苗的冲击对于腐殖质较多的土壤．应改刮板式覆土器为圆盎式覆土器，以防残根断叶挂在覆土器柱上推倒秧苗。所以合理选用覆土器也能提高栽植效率和直立度。10.5.2开穴器（鸭嘴）。当开穴器开穴时，由于土的湿度不同，当土壤较湿时，可能导致部分部分泥土粘在鸭嘴上，从而使秧苗无法直接顺畅的落入穴坑中，因此就有可能漏栽，而且会损伤秧苗。所以要提高栽直率，降低漏苗率，还需改进设计鸭嘴部分。11移栽机各参数之间的关系烟草移栽机的基本参数包括：栽植频率QUOTE，即单位时间内每行栽植的烟苗株数，一般用株/min表示栽植株距QUOTE机器前进速度鸭嘴数量栽植圆盘转动半径栽植圆盘转动角速度驱动轮半径传动比(1)栽植频率、栽植株距与机器前进速度之间的关系栽植频率、栽植株距与机器前进速度之间的关系式为：因为该移栽机为半自动移栽机，喂苗为人工作业，烟草栽植频率受操作工的能力所限，一般为40～60株/分，所以在喂苗频率一定的条件下，机组的前进速度取决于栽植株距的大小。(2)鸭嘴数量、栽植圆盘转动半径与株距的关系鸭嘴数量、栽植圆盘转动半径与株距的关系式为：可求得(3)驱动轮半径、传动比与株距的关系驱动轮半径、传动比与株距之间的关系

由上式可以得出，当鸭嘴数量、驱动轮半径一定时，株距和传动比成反比，且株距只和传动比有关。(4)特征参数QUOTE与其它参数关系由上式可以得出，当栽植圆盘半径和驱动轮半径一定的情况下，特征参数的值只与传动比有关。由上式可以看出，当栽植圆盘转动半径和株距一定的情况下，可求得最大鸭嘴数量，当在栽植圆盘转动半径和鸭嘴数量一定的条件下，可求得最大栽植株距。12设计总结通过上述讨论得出以下结论：(1)圆盘鸭嘴式栽植器的特征系数是圆盘鸭嘴式移栽机机正常工作的必要条件,也是设计的依据。(2)圆盘鸭嘴式栽植器的投苗点应当设计在余摆线最低点B以后C点以前,并注意投苗点与开沟器的相对位置关系,以避免将秧苗投放在回土流上。(3)该机结构简单，操作调整方便，适应性强，配套动力合理，是农业生产的好助手。而且适合我国国情，便于推广。鸭嘴式烟草移栽机将开穴与移栽合为一体，实现了整棵秧苗从喂入到栽植，不仅动力消耗小，而且秧苗损伤率低，保证了机械鸭嘴的可靠性及后续烟苗的正常生长。13移栽机发展方向13.1主要问题［17］(1)与移栽相配套的育苗机具和设施非常薄弱，而适于盘育苗和营养钵育苗的高效精量播种机具更加缺乏．应研究开发成本低、管理方便、利于机械化移栽的育苗方式，完善育苗设施及相应的配套技术。对于钵苗，钵体形状和尺寸的设计，尤其应当与移栽机械相结合。(2)适用于玉米、烟苗、棉花大面积移栽的钵苗移栽机还不成熟，现有机具性能不稳定，且移栽后直立度差，采用人工喂苗的半自动方式喂入速度较低，劳动强度大，易漏栽，生产率低。应当完善现有栽植机械的性能和功能，增加注水、起垄和铺膜以及免耕作业等功能。(3)目前研制出的移栽机通用性差，规格单一，不能适于多种作物的移栽作业．应当完善常用零部件，形成标准，增加互换性。(4)存在许多低水平的重复研究、农机和农艺脱节等问题。