毕业设计（论文）-幼苗移栽机结构设计

上海XXX大学毕业设计（论文）幼苗移栽机结构设计摘要事实上，目前国内研制的部分移栽机在性能方面与国外目前广泛采用的移栽机的性能几乎机同，但是，国外的移栽机与育苗技术已成为一体，密不可分，因此应用广泛。移栽机的研究开发应当仍以半自动为主，半自动移栽机尽管栽植速度不快，还需要一定的辅助工，但是它结构简单、价格低、适应性好、使用方便，适合我国国情。移栽机研究开发不应当单纯追求自动化和高速度。国内移栽机械目前研究开发的重点，仍应放在半自动机型方面，形成标准化、系列化和规格化，以满足农业生产的不同需要。许多作物的移栽要求比较特殊，需要开发专用移栽机，国内在这方面存在空白。根据作物钵苗移栽的农艺要求，在分析了国内外众多移栽机的基础上优化设计了适合棉花营养钵育苗移栽的的关键部件，并通过作业效果调查，分析研究了机械栽苗的一般规律，找出了影响栽苗效果的若干因素，确立了主要的工作部件的参数选择，从而我设计出了这台棉花幼苗移栽机。它具有很强通用性，可以实现一机多用，机的利用率提高移栽。降低移栽机成价格，充分发挥现代大工业的特点，性能优异，能够进行批量生产，降低移栽机成本。关键词：移栽机，农业，半自动，钵苗，棉花TheStructureDesignofSeedlingsTransplantingMachineABSTRACTInfact,therearecurrentlypartofthetransplantingmachineintermsofperformanceanddevelopmentisalmostthesameaswhatarewidelyusedinforeigncountries,butthetechnologyofbreedingseedlingsandtransplantingmachineabroadhavebecomeone,andtheyareinextricablylinked,sotheycanbewidelyused.Theresearchanddevelopmentoftransplantershouldstillbedominatedbysemi-automatic.Despitesemi-automatictransplantingmachinegrowingslowlyandalsorequiresacertainamountofauxiliaryworkers,butithastheadvantagesofsimplestructure,lowprice,goodadaptability,suitablityforChina'snationalconditions.Theresearchanddevelopmentoftransplantingmachineshouldnotbesimplythepursuitofautomationandhighspeeds.Domesticmachinerydevelopedinthepresentstudyshouldfocusedontransplantingandremaininthesemiautomaticmodelsintostandardization,serializationandstandardizationtomeetthedifferentneedsofagriculturalproduction.Accordingtospecialrequirementsofmanycrops,weneedtodevelopspecialtransplantingmachines,buttherearegapsaboutthis.Accordingtotherequirementforagronomytransplantationtogrowseedlings,wehavefoundagoodmethodtotheonesthataresuitableforthecottonnutritionearthenbowlandgrowseedlingsandtransplantinoptimizationdesignonthefoundationofanalyzingnumeroustransplantingmachinesbothathomeandabroad,andthroughtheinvestigationoftheresultofthehomework,wehaveanalysedandresearchedtheuniversallawoftheplantshootsinmachineryandfoundsomefactorsthataffecttheresultofplantshoots,andhaveestablishedtheparameterofthemainpartofthemachine.SoIdesignedthistransplanter.Ithasstronguniversality,canrealizeonemachinewithmultiplefunctionsandimprovetheutilizationrateoftransplantingmachine.Itreducedthepriceofatransplantingmachine,andgivefullplaytothecharacteristicsofmodernindustry.Withexcellentperformance,itcanbeusedformassproductiontoreducethecostoftransplantingmachine.Keywords：transplantingmachine,agriculture,semi-automatic,seedling,cotton目录1引言 52移栽机发展现状 92.1国内移栽机发展现状 102.2国外移栽机发展现状 122.3现有移栽机存在的问题 132.4移栽机未来发展趋势 153设计方案的选择 183.1方案论证 183.1.1钳夹式移栽机 183.1.2链夹式移栽机 203.1.3挠性圆盘移栽机 223.1.4吊篮式移栽机 243.1.5导苗管式移栽机 263.1.6带式移栽机 283.2研究内容 283.3总体设计方案选择 293.4栽植器选取 303.4.1滑道分钵轮式栽植器 303.4.2双输送带式栽植器 313.4.3分土靴式栽植器 323.4.4鸭嘴圆盘式栽植器 334移栽机的机构 354.1整体机构的特点与原理 354.2主要技术参数 364.3主要工作部件的结构特点及作用 364.3.1地轮 364.3.2开沟器 384.3.3镇压轮 394.3.4覆土器 404.4移栽机结构设计 434.4.1零速原理 434.4.2移栽机结构设计 445传动部分设计计算 496地轮轴的校核 516.1轴的受力分析 516.1.1支承反力的计算 516.1.2轴的受力图 516.2轴的弯矩图 536.3轴的转矩图 546.3.1轴的转矩的计算 546.3.2许用应力的计算 556.4校核轴径 567三维机械设计软件的应用 577.1SolidWorks软件设计机构的优势 577.2基于SolidWorks的三维参数化特征建模 577.2.1建模步骤 577.2.2建模实例 58结论 61致谢 62参考文献 63幼苗移栽机结构设计1引言我国是棉花种植大国，无论是种植面积还是单位面积产量，都位于先进植棉大国的前列。20世纪90年代，我国年平均植棉面积达550万公顷，居世界第一位；皮棉总产450万吨，单产亦位居世界棉花高产国家的前列。与先进植棉大国相比，我们的棉花生产方式落后、经营规模小、劳动生产率低、生产成本比较高。我国平均生产50千克皮棉的用工量为30～40个工日，而美国只要0.5个工作日。同样等级的皮棉，国产棉每吨进厂价要比进口棉高出2000多元。由于进口棉价格低，造成国产棉库存急增，储备量过大，国家每年为此付出的财政补贴高达数拾亿元。加入WTO以后，棉花及其制品还将进一步市场化、国际化。此外，由于我国面临着可耕土地逐年递减、人口迅速增加和粮食需求不断增长的形式。同时，由于生态平衡不断遭到破坏、干旱日趋严重，使一些地区不得不把提高农业产量作为农业发展战略中的一个重要目标。面对形势，围绕节本增效，建立技术、资金、信息密集的现代化棉花生产体系已成为当务之急。其中包括不失时机地推广适用的棉花生产机械化技术。例如棉花移栽机的推广。棉花移栽的优点主要体现在以下几个方面：(1)有利于培育壮苗和实现全苗密植。缺苗断垄和弱苗迟发是棉花生产上一直存在的重要问题，实行营养钵育苗塑膜覆盖后，由于塑膜的透光性较好，可迅速提高苗床温度，加之苗床内水分适宜，满足了种子发芽出土的需求，从而有效地克服了早青低温干旱或低温高湿对播种保苗带来的不利影响。苗床内水分适宜，满足了种子发芽出土的需求，从而有效地春服了早青低温干旱或低温高湿对播种保苗带来的不利影响。苗床内播期可提早20～30天，不仅实现了棉苗早、全、齐、匀、壮、还有效地延长了生育期，为以后棉花早发早熟奠定了基础。移栽时可按计划行株距栽苗，实现了全苗密植，有效地解决了直播棉存在的出苗不易、保苗也难的问题。(2)有利种植制度改革。作物育苗移栽能提前播种育苗、增加有效面积、延长生长期保证按时成熟，移栽的作物根系发达、茎杆粗壮、成熟一致抗倒伏、产量高。黄河流域的两熟棉区，大多实行麦棉套种。由于麦棉共生期长，争水、争肥、争光矛盾十分突出，棉花难于实现全苗早发，常易造成晚熟晚产。棉花实现麦行套栽，既缩短了麦棉共生期，又延长了棉花生育期，因此，棉花产量可比麦行套种增产2～4成。同样，在长江中下游地区，麦子，油菜均为满幅种植，不预留棉行。麦、油收获后，通过移栽棉花的方法，实现了提高复种指数，一地两收，麦棉、油棉双增产，大大提高了农民的经济收入。(3)有利于增强棉花抗逆力，盐碱为害。是盐碱地植棉的主要障碍。黄河流域棉区的次生化盐碱地和沿海盐渍土，采用棉花育苗移栽后，克服了直播播种保苗困难和棉苗晚发晚熟问题，实现了全苗密植和棉苗早发早熟，棉花的抗逆力提高，产量增加了2～3成。因此，棉花已成为改良利用盐碱地的先锋作物。长江流域的稻棉轮作区，由于稻茬土性较冷，土质透气性较差，第一年播种棉花很难出苗，而且迟发晚熟。采用育苗移栽能够有效地解决直播棉难于保全苗和棉棵迟发晚熟带来的产量低、品质差等问题。(4)有利于提高农作物的产量，有利于提高土地的复种指数，有利于减轻农民的劳动强度，提高工作效率，同直播相比，有着无可比拟的优势。(5)避开春旱或秋冻，改套种为移栽，解决套种机械化收获困难的问题等，并且机械移栽的行距、株距和深度一致，质量稳定可靠。(6)在北方，棉花经过育苗移栽之后，生育器增长，产量增加，经济效益显著，这是众所周知的。但是人工栽苗存在着保苗率低、栽植均度差和成活率低等缺陷，不能完全发挥出玉米育苗移栽后产生的巨大增产优势，另外巨大的劳动强度也使那些棉花种植户难以忍受，为实现棉花育苗移栽规模化，必须实现机械化。棉花是我国重要的经济作物之一，在种植业中起着举足轻重的作用。棉花的高产、稳产、优质很大程度取决于所采取的育苗、栽培技术体系。我国植棉历史悠久，随着植棉技术的发展，我国的棉花种植方式呈多样化，主要有：种子直播、营养钵育苗、水浮育苗、基质育苗等。其中以工厂化育苗、机械化移栽为特点的基质育苗技术，以其突出的优点成为多种植棉形式的典型形式之一，是棉花简化栽培、提高棉花产量和品质的一项重要技术措施。近年，随着新农村建设的不断推进深化，农村经济模式及种植业结构出现较大调整，集约化﹑规模化﹑机械化、产业化农业经营将成为主流趋势，也标志着我国育苗移栽技术已经步入快速发展阶段，种植产业必然走统一供种、统一育秧而后移栽的技术路钱，最终实现种苗的工厂化生产、商品化供应、机械化移栽。因而，本文旨在通过对棉花基质育苗、旱地移栽技术的发展现状分析，指出应用中存在的实际问题与对策，并探讨了今后棉花育苗移栽技术的发展方向，以期为该技术的迅速推广应用提供帮助。自20世纪50年代起，我国就开展营养钵育苗移栽研究。到80年代棉花育苗移栽技术在我国逐步发展，并已在我国棉区被广泛应用，成为当前棉花的重要种植方式。生产主要应用营养钵育苗技术，该技术虽在解决粮棉矛盾和加快棉花生育进程等方面取得了很好的效果，但存在成本高、费工费时、劳动强度大、烂籽烂苗率高、生产管理繁琐、育苗和移栽质量无法保障等问题。随着我国经济的快速发展，人力成本的不断攀升，直接加剧了该技术的严重“退化”，越来越难以适应棉花生产发展的新形势。为了解决农村劳动力向城市转移、劳动力缺乏、植棉技术老化和成本过高的问题。近年来，国内学者结合各地自然环境条件、生产条件和耕作制度，以简化种植和节省成本为突破口，对新的育苗方法进行了探索和研究。长期以来，我国育苗播种多为手工撒播或点播，劳动强度大、效率低，制约了工厂化育苗机械化移栽技术的推广。随着传统农业向现代化农业的转变，育苗播种装置在生产实践中日益受到人们的重视。棉花工厂化育苗播种机作为育苗移栽成套设备中的重要组成部分，其性能直接影响棉花育苗播种的均匀度、出苗质量等，其研究与开发在国内尚处于起步阶段。当前，应用于工厂化育苗成套设备中播种装置的分类，国内并没有统一的标准。按其育苗生产方式可分为苗床播种机和穴盘播种机；穴盘播种机按其结构形式可分为针式播种机、板式播种机、滚筒式播种机等；按自动化程度可分为手执、半自动和全自动播种机。虽然市场常见机型较多，但多针对蔬菜、花卉等小粒种子作物育苗设计。以棉种为研究对象开发的育苗播种机较少，典型机型有：新疆农科科学院与科神农业装备公司联合研制的机械夹持式棉花苗床播种机、石河子大学研制的棉花抛振气吸式穴盘育苗播种机和重庆北卡公司的振动式育苗精量播种机。然而由于机器自身成本高、认知度低、设计制造或清种效果不好、性能达不到足够精度等多方面原因，致使播种装置并未真正大量应用于棉花育苗生产实际中，还没有形成市场规模。2移栽机发展现状2.1国内移栽机发展现状我国在旱地栽植机械方面的研究开发工作始于六十年代，七十年代开始研制裸根苗移栽机，最早用于甜菜移栽，八十年代研制成半自动蔬菜移栽机。近几年来，随着育苗技术的发展以及劳动力成本的上升，推动了栽植机械的研制开发工作，又出现了新的栽植机械。但从总体上讲，目前我国研制使用的移栽机械都是半自动式的，全自动移栽机械因结构复杂，成本高而处于研究起步阶段。目前国内主要采用人工移栽的方法，根据使用的移栽工具不同主要有扎孔移栽法、鸭嘴移栽器移栽法、垄上开沟法和穴栽法等。无论何种人工移栽方法，都存在劳动强度大、生产效率低、移栽质量不能保证等问题。我国是个棉花种植大国，棉花生产在国民生产总值占着相当重要的作用，但由于上述原因使得广大农民朋友失去了种植棉花的积极性，对我国的经济造成了一定的损失。国外已广泛采用机械化移栽方法，如钳夹式移栽机、吊杯式移栽机和导苗管式移栽机。所以虽然国外农民比较少，但是他们却能够大量种植棉花，实现利润增值的目的。尽管当前我国对移栽机的研究设计投入了大量的人力和物力，进行了大量的研究，也研制出不少机型，如中国农业大学研制的2ZDF型导苗管式移栽机，黑龙江农垦科学院研制的2Z-2型玉米移栽机，山东泰安研制的2ZM-2型和2ZM-2A1型棉花移栽机，黑龙江农业机械科学院研制的2ZX-2型悬挂式秧苗移栽机和2YZ-1型烟苗移栽机及四川研制的2ZYS-4型油菜移栽机等，但型号繁多，形式各异，没有统一的标准，“三化”程度低，甚至钵型也各不相同，不便于育苗移栽技术的发展。另一方面，目前移栽机的机型和技术都不很成熟，都存在着诸如栽植手劳动强度大、作业速度满足不了农艺要求、机具可靠性以及育苗、配水等措施不配套等问题，从根本上限制了该技术的进一步推广与应用。事实上，目前国内研制的部分移栽机在性能方面与国外目前广泛采用的移栽机的性能几乎机同，但是，国外的移栽机与育苗技术已成为一体，密不可分，因此应用广泛。移栽机的研究开发应当仍以半自动为主，半自动移栽机尽管栽植速度不快，还需要一定的辅助工，但是它结构简单、价格低、适应性好、使用方便，适合我国国情。移栽机研究开发不应当单纯追求自动化和高速度。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，使育苗和移栽有机的结合，研制出多种全自动移栽机，实现我国农作物的育苗工厂化和移栽机械化。显而易见，实现栽植机械化已成为农业生产的迫切需要。我们应当充分吸取发达国家的成功经验，从我国育苗技术的实际情况出发，研制开发出适合我国国情的结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的育苗移栽机具和设备。诸类蔬菜、花卉等(如白菜、花卉、林果木、水稻、棉花、草皮等)种植前期为便于培育、发芽、生长和苗期管理，常选择一优良土地进行整平、施肥等细作之后(做成培养基)，进行种植前的育苗培植，待幼苗长到一定程度时，再进行优选良苗移栽。传统移栽幼苗的方法是人工用瓜铲(手持小型铲刀)把蔬菜幼苗挖出后，放到盛幼苗的器具中，然后再进行栽植。移植过程中存有多项难题：一是由于传统手工铲挖，而导致土壤松散，幼苗根系易与培养基苗胚散裂；二是导致幼苗主根及毛细根系断折，移植后幼苗易萎蔫，复苏缓慢(一般需养苗10天左右)，从而影响幼苗正常生长；三是幼苗移植成活率低，易造成幼苗大量死亡浪费；四是传统移苗速度慢、移栽时间长，错过幼苗最佳复苏生长期；五是用工多，费用高，工作效率低，劳动强度大；六是贻误最佳种植时机，错过生长季节，而影响丰收。为提高移栽幼苗的成活率，确保幼苗的正常发育生长，减少幼苗死亡率，避免造成大量的幼苗资源浪费，我们对传统幼苗移栽法进行了观摩革新，制造了HHLJKJ一1型蔬菜幼苗多用移栽器(该器具还适用于：白菜、花卉、林果木、水稻、棉花等，本文以下简称：多用移栽器)。多用移栽器的应用，解决了以上难题，还显示了一器多用的功能。该项新技术既适用于各类蔬菜幼苗移栽，又适用于花卉、林果木幼苗移栽，还可用于农作物与经济作物棉花和黄河工程草皮等幼苗移植、补栽。经过实践证明，其创造的经济效益十分理想。实践中创造出的新技术成果，它解决了农民蔬菜种植、大棚菜农、果农几十年传统手铲移栽速度慢、成活率低、费用高等项难题。多用移栽器技术的应用，将在今后蔬菜、林果树木、农作物等幼苗移植、补栽中展现其更大的社会效益和经济效益，其前景广阔。近年来，国内学者研究形成了多种无土育苗新技术，虽然这些技术从育苗到移栽方式都有了重大改进，但仍然存在一些需要解决的问题:1.新的技术都和营养钵育苗移栽棉一样，取苗移栽时易伤根，栽植后缓苗时间长，前期生育进程迟缓，花铃期后棉株抗倒伏能力较差，高产潜力受到制约，进一步高产难度加大。育苗操作复杂，附加技术环节过多，育苗移栽过程中需要使用生根剂和保叶剂，且大多只适宜于工厂化设施育苗。2.多数育苗新技术普遍缺乏生理生态基础的系统研究，存在注重育苗与移栽技术的创新研究，轻育苗理论研究的问题。3.基质育苗移栽技术推广中，遇到竞争性企业抵制、承接企业积极性不高等问题，因而示范转化速度慢。由于基质育苗移栽是一项节本简化的种植新技术，属于农业公益性技术，如：烂籽烂芽等一系列技术难题的攻破，使种子经营企业和承接企业利润空间下降，造成其积极性不高。4．领导重视不够，棉农顾虑多，管理技术不配套。新技术的引进示范后，在实际操作中，领导者认识上仍存在不足，没有发挥应该发挥的宣传、引导和推广作用。因棉农受自身技术水平不高、文化素质低影响。担心基质育苗如果失败，会影响整个季节，思想上有顾虑，且基质育苗一次性投入较大，如购置基质、河沙、农膜等因素，影响了基质育苗技术的普及推广。工厂化育苗棉苗素质好，但炼苗困难，移栽成活后产量表现好，但缓苗时间长，不同移栽方式表现不一，容易忽略移栽质量和栽后管理。棉花裸苗移栽技术,定义为将采用基质育苗等技术获得的裸苗移栽到大田并获得成活的一种技术。它是一项省工、节本、省力、简捷的新技术,分为人工移栽和机械化移栽两种。人工裸苗移栽技术具有起苗方便,运苗快捷,栽苗简单,人员机动灵活,方式多样等特点，但劳动强度大，费工费时，作业效率低，限制了移栽种植大面积实施，适宜移栽数量很少的移栽；机械化移栽适宜中大规模移栽，具有移栽效率高、需人工少、劳动强度低、有利于抓住移栽时机等优点。按照被移栽的幼苗有无附着物分为：裸苗移栽和非裸苗移栽机（钵苗、穴盘式育苗）两种方式。移栽是农作物和蔬菜的幼苗走向大田的第一步，是大田管理的关键技术之一，有土移栽往往由于幼苗的负荷过多，例如棉花营养钵移栽时土重是苗重的100～300倍引起移栽的不便，例如移栽送苗费力、费时，苗钵易碎，移栽效率低、动力消耗大。而无土和少土的轻便移栽具有输苗、喂苗快捷，作业效率高，不伤苗，裸苗育苗、移栽成本低等优点。2.2国外移栽机发展现状20世纪30年代国外发达国家出现了手工喂苗的栽植机具,50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。70年代末一些设计师发明了适合自动移栽的空气整根育苗技术,以此为基础提出了钵体移栽的系统方案,并设计了精密苗盘播种机和自动移栽机。这种移栽机能够移栽多种农作物,通用性好,缺点是体积大,成本高。80年代初美国出现了自动移栽机,这些发明者经过多年研究、改进、设计出箱式移栽机。目前,一些发达的国家已实现甜菜、玉米、蔬菜和烟草等旱地作物的育苗工厂化和移栽机械化。我国在20世纪70年代开始研制裸根苗移栽机,80年代研制成半自动蔬菜移栽机,但是由于育苗技术落后,配套性能差,综合效益低等原因都未得到推广。2009年4月,新疆天业集团从意大利Ferrari公司引进一台吊篮式移栽机,该机移栽质量好,可以方便地调节行距和株距,在使用过程中得到了农机工人的好评，并得到广泛应用。据农机工人反映,该机喂苗不方便,受喂苗人员工作频率的影响,工作时机组车行走速度较慢,移栽效率低;若机车提高作业速度,吊篮转速将提高,容易造成喂苗人员喂苗不及时,漏苗率提高,并使喂苗人员劳动强度得到极大的提升。因此,为了提高吊篮式移栽机的作业效率和移栽质量,在吊篮式移栽机投苗理论的基础上设计了一种喂苗机构。国外本世纪30年代就出现了手工喂苗的移栽机具，50年代研制出多种不同结构型式的半自动移栽机和简易制钵机，到80年代，半自动移栽机已在生产中广泛使用，制钵机已成系列。十多年来，又研制出多种全自动移栽机，使育苗过程实现机械化，工厂化和设施化。而且，目前发达国家的移栽机也是以半自动化机型为主，全自动化仍然处于研究开发阶段。国内移栽机械目前研究开发的重点，仍应放在半自动机型方面，形成标准化、系列化和规格化，以满足农业生产的不同需要。许多作物的移栽要求比较特殊，需要开发专用移栽机，国内在这方面存在空白。另一方面，应当注意移栽机的通用性，一机多用，提高移栽机的利用率。降低移栽机成价格，必须充分发挥现代大工业的特点，选择性能优异的产品，进行批量生产，降低移栽机成本。2.3现有移栽机存在的问题我国旱地移栽机械的研究与应用都起步晚，现在大多数地区都以手工栽植为主，少数地区虽有机械移栽，但还存在着许多问题。1.功能单一，通用性差我国目前生产的半自动栽植机功能单一，通用性和互换性差，部分机型性能较差。应当完善现有机型的性能和功能，增加注水、起垄、铺膜以及免耕作业等功能，完善常用零部件，形成标准，增加互换性。发达国家半自动栽植机械已经比较成熟，型式丰富，性能稳定。在适合国内作物栽植作业特点的情况下，应汲取国际上的成功经验。2.农机与农艺不配套我国在旱地栽植机械的研究中，农机和农艺明显脱节。许多栽植机是在借鉴国内外先进技术的基础上直接研制出来的，育苗技术并不配套，为此应研究开发成本低、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，实现工厂化。对于苗，钵苗形状和尺寸的设计尤其应当与移栽机相配合。农机和农艺相结合尤其体现在对全自动栽植的研究过程中，应当吸收国外发达国家全自动栽植机研制过程中的经验和教训，从我国的育苗技术和实际情况出发，研制适合我国国情的、稳定可靠的全自动栽植机，这样就可以提高生产率。3.对众多作物栽植经济性缺乏研究作物栽植的综合经济效益是关系到栽植机械能否对这种作物推广使用栽植技术的关键问题之一。我国应当深入研究各种作物的移栽经济性，为移栽机的推广提供理论依据。4.缺乏完善和科学的栽植评价方法或标准虽然已有文献对栽植机的性能评价和检测方法进行过论述，但具有约束力的统一标准尚未形成。如何科学地评价栽植机的性能，是目前仍待解决的问题。5.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。6.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。7.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。8.存在许多低水平的重复研究、农机和农艺脱节等问题。以玉米移栽机为例，到目前为止，国内研制的玉米移栽机已超过l2种规格型号。在生产实践中，这些移栽机存在移栽速度低、性能不稳定、机械化程度不高等各种各样的问题。大多数蔬菜都是采用育苗移栽方式种植，但是我国在蔬菜移栽机方面的研究几乎是一片空白。应当研究开发适合特殊要求的栽植机，可以单独设计性能卓越的移栽机．2.4移栽机未来发展趋势1.旱地栽植机械的研究开发与育苗技术相结合我国研制的部分移栽机在性能方面与国外目前广泛采用的移栽机的性能几乎相同，但是国外的移栽机与育苗技术已成为一体，因此应用广泛。提高喂苗频率，完善其栽植性能和可靠性2.半自动移栽机需要较多的辅助人员，且是人工喂苗，栽植速度有限，喂入频率不能超过60株/min，否则就会使人感到紧张，容易出现漏苗现象，生产率不高，仅为人工栽植的2～5倍。但是其结构简单，价格低，适应性好，使用方便，是与我国国情相适应的机型。提高其喂苗频率，完善其栽植性能和可靠性，是今后的发展趋势。3.专用移栽机和通用移栽机的研究相结合一方面由于栽培技术不同，许多作物的栽植要求比较特殊，需要开发专用移栽机，国内在这方面存在空白，如小株距的大葱移栽机，短茎的草莓移栽机，能够在温室作业的蔬菜移栽机和花卉树苗移栽机等。另一方面，应当注意移栽机的通用性，使一机可以多用，提高移栽机的利用率。4.批量生产，降低移栽机成本我国农民对农机的热情高，购买能力低，这是制约我国农机发展的客观事实。为了降低移栽机的价格，必须发挥现代大工业的特点，选择性能优异的产品，进行批量生产，降低移栽机的成本。综上所述，机械化裸苗旱地移栽将逐步取代钵苗移栽，成为移栽方式的发展趋势。5.在棉花旱地栽植机械的研究中农机和农艺结合不紧密，农机不能适合农艺的技术要求。许多栽植机是在借鉴国内外机型的基础上或直接由其它作物移栽机改造、仿制而成，与棉花育苗、栽培技术并不配套。移栽的质量不稳定，如秧苗的直立度、株距、深度等不能完全达到农艺技术要求。此外，鉴于农民购买力的不高，机型均采用的是半自动化。使用中需要较多的辅助人员，当喂苗速度超过60株/min时，人工就会跟不上节奏，易出现漏苗，使栽植速度受到限制。此外，多数机器的结构相对复杂，体积庞大，动力消耗多，大田作业不灵活，同时增加了农民负担，而且也给使用和维修增加了困难。6.育苗及移栽机具市场低迷，生产者意识淡薄。当前，国内育苗播种、移栽设备的市场需求，主要源于大量的国家政府、专业单位的示范建设与投资，并非源自市场驱动力。实际中因为育苗移栽技术所需的前期投资较大，门槛过高，导致生产者对育苗移栽产业以及机具设备的认知程度和积极性仍然不高。同时国内在设施条件、技术规范化程度、商品苗质量、推广力度及生产经营规模相对国外差距较大，难以形成大规模的育苗移栽产业化链条，致使科技人员专业化、管理技术体系规范化薄弱。7.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。研究解决分苗、喂苗和输送等中间环节工作过程的机械自动化问题，使育苗和移栽有机的结合，研制出简单实用的全自动移栽机。同时完善现有栽植机械的性能和功能，增加可控施水和铺膜以及免耕作业等功能。8.加强科研院所与农机企业的广泛合作，建立行业标准。集科研院所的科技实力和企业的资金优势于一体，可达到资源优势互补，使科技成果快速转化为生产力，推动栽植机械制造工艺和作业精度水平的提高。这种结合还能促成地域性的行业统一标准，提高配套设施的互换性，通用性。生产出适合国情现状的国产化设施设备，降低生产者前期及生产维护的硬件投资，从而降低育苗移栽的生产成本，以利于种苗产业的发展和移栽的大面积推广应用。9.从西方发达国家相关经验来看，政府要加大扶持力度。应表现在：列入农业重大推广项目和科技兴棉计划，增加前期资金投入，给予必要的倾斜政策，加大宣传力度，鼓励种植者改变传统的生产观念和生产方式，使生产者真正认识到育苗移栽技术较传统栽植技术无可比拟的优越性。同时加强引导现代化的管理体制、市场化的运作机制、社会化的服务体系建设。从育苗移栽技术在国内外的蔬菜、花卉等作物应用的成功经验来看，专业化、规模化的经营策略是可持续发展的政策保障，而强大的研发队伍与雄厚的科技储备是推进育苗移栽产业可持续性发展的技术保障。借鉴蔬菜、花卉等基质育苗移栽技术来简化棉花栽植技术,降低劳动强度,利于扩大种植规模,降低劳动成本,节省用工、地、膜、药，提高效益以提升竞争力。随着我国现代化农业的快速发展，育苗工厂化、移栽机械化已经成为大势所趋，在未来的农业发展中必然会起到重要作用，对于我国棉花的产业化、规模化和现代化将产生重大影响。3设计方案的选择3.1方案论证移栽机械是育苗技术的关键设备。只有移栽技术过硬，才能降低制造成本，成本降低了才有可能使移栽机械得到普及。我国在70年代中期就研制了第一台玉米移栽的机械之后继续投入大量的精力和人力。又开发和引用了多种适用于蔬菜，棉花，玉米，甜菜等经济作物的栽植机械，但均因为育苗技术太落后，配套性能差，综合效益低等原因，均未得到推广应用。近几年来，随着育苗技术的发展以及劳动力成本的上升，推动了栽植机械的研制开发工作，又有多种新型栽植机的出现。但从总体上讲，目前我国研制使用的移栽机械都是半自动式的。全自动的移栽机因结构复杂，成本高，而仅处在研究起步阶段。而从国外进口的移栽机械又由于和中国的农业大环境不能够很好的融合而没有得到认可。所以为了推广农作物的种植，提高农民种植的积极性，就必须有一种价格既经济又能够大大降低农民的劳动强度的移栽机的出世。为此，我们可以从国内外现有的移栽机入手，取其精华，优化设计。归纳起来，我国研制的或使用的半自动的移栽机及国外的移栽机不外乎有以下几种结构形式：3.1.1钳夹式移栽机依靠人工将秧苗喂入到在转动轮上的钳夹，秧苗被夹持着强制性随着转动，到达苗沟时，钳夹张开，将秧苗插入到土层之中。随着秧夹的转动，秧苗和秧夹就会被分开，于是秧苗被栽植到土壤中。这种机械的结构简单，株距和栽植深度稳定，但作业速度低，一般为30～45株/分，而且容易夹伤秧苗，栽植的秧苗容易倾倒和被土壤埋没。这种机型由于栽植速度慢而没有得到推广应用。图3.1钳夹式移栽机钳夹式移栽机典型代表是1979年山西省运城地区农机所研制的2ZMB-2型钵苗移栽机（如图3.1）。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。所以这类机械现在在实际作业中应用的很少。图3.2钳夹式移栽机结构图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3.1.2链夹式移栽机工作原理与钳夹式移栽机相似，栽植部件安装在环形链条上，秧苗由人工喂到链夹上，由链夹将秧苗栽植到土壤中。由于只改变了传动方式，因此其性能与钳夹式移栽机相同。如黑龙江省农垦科学院2Z-2型玉米钵苗移栽机（如图3.3）。链夹式移栽机与钳夹式移栽机的工作过程基本相同。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。图3.3链夹式移栽机链夹式移栽机的性能与钳夹式移栽机相似。这样的结构设计使机构更加简单，并且操作便捷，有利于快速移栽，提高种苗效率。链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。这种栽植机机构简单，栽植频率高达240株/min，但是，在工作可靠性方面需要进一步改进。从总体上讲，目前我国研制使用的移栽机械都是半自动式的。全自动的移栽机因结构复杂，成本高，而仅处在研究起步阶段。而从国外进口的移栽机械又由于和中国的农业大环境不能够很好的融合而没有得到认可。所以这种机器在国内应用比较广泛。图3.4链夹式移栽机结构图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3.1.3挠性圆盘移栽机此移栽机的主要特点是夹持秧苗可以不受钳夹或链夹数量的限制，因此对株距的适应姓能好。人工将秧苗放置到两片可以变形的挠性圆盘内，由圆盘的转动将秧苗栽植到土壤中，完成栽植过程。圆盘一般采用橡胶材料制成，结构简单实用，但株距和栽植深度不稳定，也容易出现埋苗。同时，挠性圆盘的受命较短。如新疆农科院农机所的2ZT-2型纸筒甜菜移栽机（如图3.5）。图3.5挠性圆盘移栽机圆盘式移栽机主要由机架、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。由于秧苗在导苗管式移栽机的运动是自由的，不是强制性的，因此不易伤苗。另一方面，喂入器是由多个水平转动的喂入桶或者是较长的输送带构成，人工喂苗时，不必像上述移栽机一样逐个喂入。图3.6挠性圆盘移栽机结构图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3.1.4吊篮式移栽机吊篮式移栽机主要适合钵苗移栽，由人工将钵苗放入到型如吊篮式的栽植爪内，栽植爪随着机构转动，当快要到达投苗点时，栽植爪开始被强制性打开，钵苗开始脱落，在拖拉机的前进速度和钵苗的下落速度的合成速度在水平方向等于零时，钵苗开始被定点栽植（当然，这种现象只可能在理论上实现，我们所要做的就是使钵苗的栽植时刻尽可能的接近这个点）。随着撞在偏心圆盘上的栽植爪进入开沟器开好的沟内。此时，在固定轨道的作用下。栽植爪的下部张开落下并立即被覆土定植，而栽植爪在离开固定轨道后自动关闭，如图3.7。图3.7吊篮式移栽机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3.7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。图3.8吊蓝式移栽机结构图1.偏心环2.吊杯3.圆盘4.覆土器5.开沟器3.1.5导苗管式移栽机在前面的几种移栽机中秧苗或钵苗的运动都不是自由的，都是被强制性做着运动，所以很容易伤到苗，而导苗管式移栽机与上述几种移栽机相比较就有所不同了。秧苗在导苗管式移栽机的运动是自由的，不是强制性的，因此不易伤苗。另一方面，喂入器是由多个水平转动的喂入桶或者是较长的输送带构成，人工喂苗时，不必像上述移栽机一样逐个喂入。人只需往喂入器里面不断的放苗即可保证露苗现象的发生，所以其喂如速度可以大大提高，作业速度能达到每分钟60～70株，比钳甘式移栽机提高30％～50％。这种移栽机的优点是速度快、效率高，但缺点也很明显，那就是不易控制钵苗的栽直质量且结构比较复杂。如中国农业大学的2ZDF型导苗管式移栽机，其结构图如图3.9所示。图3.9导苗管式移栽机结构图1.导苗管2.扶正器3.分钵器4.输送带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；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。3.1.6带式移栽机带式栽植机由水平输送带和倾斜输送带组成，两带的运动速度不同，钵苗在水平输送带上直立前进，在水平输送带末端翻倒在倾斜输送带上，运动到倾斜输送带末端，钵苗翻转直立落到苗沟中。这种栽植机机构简单，栽植频率高达240株/min，但是，在工作可靠性方面需要进一步改进。如山东工程学院的2ZG-2型钵苗移栽机。3.2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。这些都是重点要分析的，这样才能保证机构的可用性。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。3.3总体设计方案选择目前的移栽机由于大部分是半自动化，且是人工喂钵，栽植速度有限，喂入频度不能超过60株/min，否则就会使人感到紧张，容易出现漏苗现象，劳动强度大，生产率不高，仅为人工栽植的2～5倍。全自动化移栽机，理论上可以提高喂苗频率，但由于结构复杂，制造成本高，而且对育苗技术要求高，因此，仍处于试验阶段。移栽质量不稳定，尤其是没有扶苗装置的移栽机，秧苗的直立度、株距、深度等都不能完全达到农业技术要求。农业全程机械化就是要农作物生产的各个环节运用先进适用的机械装备进行生产，以改善农作物生产条件，实现农作物栽植、施肥灌溉、采收等过程的机械化、一体化，提高农业生产的技术水平，经济效益和生态效益，从而推动农作物生产向规范化和产业化方向发展。栽植作业过程中，由于地形，土壤条件以及秧苗本身的差异性，秧苗的运动存在随机误差，影响栽植作用质量。任务重点对喂苗、送苗、开沟、覆土、打埂、镇压，及栽植过程中影响株距和秧苗直立状态的主要因素进行研究分析。通过调查研究，得知农民在移栽农作物的过程中遇到的最大问题不是移栽的速度，而是来回往返的挎苗所消耗的时间和精力，尤以时间问题更为突出。半自动移栽机尽管栽植速度不快，还需要一定的辅助工，但是它结构简单、价格低、适应性好、使用方便，适合我国国情。鉴于此，作者本次设计的主要目的是降低农民的劳动强度，所以这套移栽机械并不追求高速度，而是以保证移栽质量为前提。链夹式栽植株距准确，栽植后秧苗的直立度较好，喂苗送苗稳定可靠。但是生产率低，易伤苗，而且喂苗区苗夹数少，并呈上下排列，栽植速度偏高时易出现漏栽现象。吊篮式移栽机是一种适合于钵体尺寸较大的钵苗移栽机械，它具有可以进行膜上打孔移栽的独特优点，且钵苗在移栽过程中不受任何冲击。缺点是结构相对复杂，喂苗速度不能过高，否则会出现漏栽率增加、生产率不高等问题。综合比较以上几种机具，针对棉花，我将从最优的角度出发设计出一套集吊篮式移栽机和链夹式移栽机优点的机械。将吊篮式移栽机中的总体结构设计与链夹式移栽机中的开沟器和传动方式相结合，这样既可以保证幼苗的直立度，并且使幼苗在移栽过程中减少冲击，同时也改善了机器结构复杂，生产率不高等问题。3.4栽植器选取3.4.1滑道分钵轮式栽植器1.工作原理滑道式栽植器主要工作部件为滑道和分钵轮（图3.10)。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。这种设计还是十分合理的。图3.10滑道式栽植器结构原理图1.分钵轮2.上滑道3.下滑道2.优缺点优点:钵苗自动喂入，无需人工操作，速度快，频率高。缺点：钵苗在移栽过程中易滑落和翻到，稳定性较差。3.4.2双输送带式栽植器1.工作原理如图3.11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。图3.11双输送带移栽机1.水平输送带2.钵苗3.倾斜输送带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。3.4.3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3.12所示，由导苗管、分土靴、弹片、摆臂、导杆、连杆等组成。图3.12分土靴式结构简图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。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。3.4.4鸭嘴圆盘式栽植器1.工作原理如图3.13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。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。从而达到高效的工作目的，这类机械虽结构复杂，但效率十分高。2.优缺点优点：立苗率高，稳定性好。缺点：速度相对较慢。图3.13鸭嘴圆盘式栽植器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.曲轴综上所述，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，决定采用类似于输送带式的链轮式栽植器。4移栽机的机构4.1整体机构的特点与原理1.特点该器具设计构造简单、造价低，移动、使用方便，耐用易保管。其最大特点：一是操作简单、方便；二是适用性强，可适用多种幼苗移栽，实现一器多用；三是确保幼苗根系与培养基的原装结合，幼苗移栽成活率高；四是该器具坚固耐用，使用寿命长；五是制造成本低；六是降低了菜农、果农、棉农移栽劳动中的强度；七是缩短移栽时间，赢得移栽幼苗最佳生长时机；八是创造经济的效益理想。图4.1移栽机结构图1.拖拉机后轮2.钵苗架3.轮4.座位5.链轮6.链轮7.链轮8.链轮9.开沟器10.吊杯11.覆土板12.镇压轮2.原理移栽器是利用重压力入土控制采集、机械滑动、减压分离、压力推出、平行移动。（1）集中控制：利用桶型采集器控制幼苗坯土成型，使移栽体可远近距离移动。（2）压力采集：脚踏手持柄架连接桶型采集器两侧的脚踏踩柄，脚踏加压迫使采集器平行入土，使集中控制幼苗坯土体压力平行上升人采集器。（3）减压分离：转动手持柄架使采集器减压分离，平行提取幼苗坯土体。（4）压力推出：脚踏滑动推顶环(组件)平行下压，使柱状苗坯顺利推出人坑。（5）防扰控散：桶型采集器入土扰动小，控制幼苗坯土集中，防止散毁。（2）工作时，由拖拉机后轮（1）驱动，带动后面的机构前行。同时，地轮（3）在驱动力的作用下转动，带动和地轮（3）同轴的链轮，然后此链轮带动链轮（5）转动，同链轮同轴的链轮被迫转动，继而将力传给链轮（6），于是放有棉花钵苗的吊杯（10）在链轮（6），链轮（7）和链轮（8）的共同作用下转动。当到达图示位置时，吊杯在强制力的作用下打开，将钵苗放入由开沟器（9）开出的沟内，随后在覆土器（11）的作用下钵苗被固定，然后在镇压轮（12）的作用下，钵苗被牢牢压实，完成栽植工作。为使结构简单，在工作过程中，由坐在座位（4）上的人将放在钵苗架（2）上的钵苗放到吊杯里面。根据拖拉机的速度和链条的长度，将吊杯设计成共六个均匀分布在链条上。4.2主要技术参数作业行数1行、2行挂接方式悬挂式配套动力8.8KW轮式拖拉机行距60——100cm（可调）株距35cm送苗方式人工送苗4.3主要工作部件的结构特点及作用4.3.1地轮地轮在移栽机的整个工作过程中起着举足轻重的作用，首先地轮起到驱动力的作用，地轮大多由一些具有凹凸不平花纹的轮胎或者是放有一些爪钢制品，其目的就是能够牢牢抓住松软的土面，将力传给后面的机具。图4.2地轮由图4.1可知拖拉机带动整个机具前进，在此过程中，地轮被迫转动，从而将转矩经过链轮逐次传给吊杯，使吊杯转动，于是坐在座位上人就可以轻松的将钵苗放入吊杯中，继尔使移栽机的循环使用成为可能。其次，地轮还起着仿行的作用，由于受工作环境的影响，移栽机主要在凹凸不平的土地面上工作，当通过较陡的坡或者是碰到沟时，容易出现漏栽和重栽的现象，对种子的使用是一种浪费，而当移栽机的仿行效果好时，这种现象就不会出现。所以，移栽的效果和仿行的程度有着直接的影响。通过对大量资料的整理和实践证明，地轮和开沟器离的越近，仿行效果越好。为此，将移栽机的地轮和开沟器设计的较近。这样就可以达到上面所提到的效果，可以更好的进行移栽工作，达到稳定，高效等目的，是非常合理的设计。4.3.2开沟器开沟器是移栽机的主要工作部件之一。图4.3开沟器三维图小铧的表面是推开表层干土及杂草，防止干土和杂草进入开的沟内，产生夹干土现象，使钵苗的成活率大大提高，翼板的作用是通过调整长短使钵苗在最佳的时间段落入开沟器开出的沟内。为了扩大移栽机的使用范围，设计整个开沟器在框架上的高低位置、前后位置均可调。开沟器的结构设计就是这样的，开沟器是整个机构中非常重要的一个部分，它是用来在土地中开沟从而来移栽幼苗的第一步工序，所以，在设计的时候也需要考虑到很多因素，这样才能够使这个移栽过程更加顺利。图4.4开沟器二维图4.3.3镇压轮镇压轮也是移栽机的主要部件之一。工作时通过地面与镇压轮的摩擦从而产生一推动镇压轮前进的力，镇压轮呈对称倾斜分布，设置在开沟器后端，其作用是强制性往中间挤土并且压实苗眼土壤。从而使被移栽的幼苗有充分的保护，不被破坏，而且可以正常生长，吸收土壤的营养和水分，提高成活率。图4.5镇压轮镇压轮倾斜越大，往中间挤土的能力也就越强，苗眼周围的土壤也就越结实。两镇压轮之间的距离越大，越不容易将苗眼周围的土壤压实，但镇压轮之间的距离过小时，又有可能伤到钵苗。因此，根据实验确定出镇压轮与地面之间的夹角为30º时，间距为80cm时，镇压效果最好，苗眼两侧的土壤挤压的越结实。4.3.4覆土器覆土器是棉花移栽机械的主要部件之一。工作时，覆土器可以将开沟器开出的土聚拢到一块，对钵苗进行覆土定植，以便使后面的镇压轮可以将钵苗压实，保证钵苗的栽植率。虽说覆土器只是由两快板构成，但里面有着相当的学问，首先是覆土板和地面的夹角，覆土板的夹角过大过小都不能够聚拢到足够多的土对钵苗进行覆土，容易产生裸露钵苗的现象，这是个需要避免的问题。所以，此设计对上述问题进行了针对性的改造，可以成功避免这一问题。图4.6覆土器二维图有这种现象发生，当然不能够保证栽植率，其次是覆土板后面的宽度，当宽度过大时，则回发生同样的事情，但是当宽度较小时，虽然能够实现前面不能实现的目的，但是同样会有问题，那就是覆土板有可能碰倒钵苗，这种现象较以上几种更为严重。所以只有设计了角度和宽度都合适的覆土板，才有能够保证钵苗的栽植率。所以，此设计特意为这一问题进行了仔细的研究，并得出了成功的解决方案，从而来解决这个问题，保证移栽机的正常工作。图4.7覆土器三维图4.4移栽机结构设计4.4.1零速原理1.零速原理绝大多数农作物的秧苗都要求地上茎杆为直立状态（部分特殊作物除外，如番薯），因而对栽植工序或栽植质量的要求也都是直立状态。因此欲要保持栽植秧苗的直立状态，必须要求定植瞬间秧苗或钵苗相对静止状态，也就是说，秧苗在绝对静止直立状态下进行覆土压实，因而要求在机器连续前进运动的情况下，为每一个栽植秧苗创造瞬间的相对静止状态，以便完成定植工作。这就栽植机械的零速原理。2.保持零速由上面的零速原理知，只有在钵苗保持绝对零速时投苗才能保证栽植率，下面便具体分析一下如何实现零速？由点的速度合成原理，知Va=Ve+Vr，其中设动力轮半径为R，链轮17的半径为r，角速度分别为ω1和ω2，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须使Rω1=故知道R及r后，就可以找到一适当的传动比，使Ve和Vr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的保证钵苗的栽直率。棉花移栽机械的栽植机构和玉米穴播式栽植机比较相似，只不过由于棉花钵苗个体比较大的原因，相应的此机构也较大。必须注意的是栽直率是每一种移栽机必须保证的一项数据。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。由点的速度合成原理，可知Va=Ve+其中Va钵苗的绝对速度Ve拖拉机前进速度Vr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Rω1=rω2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Ve和Vr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。4.4.2移栽机结构设计秧苗栽制的工艺过程主要包括开沟、送秧入土、扶正、覆土、压实、浇水等工序。由于输送机构和栽植机构是本次设计的核心，所以主要阐述这两个机构。1.输送机构栽植机构的输送机构如图4.1所示，移栽机输送部分主要由；固连在地轮上的链轮，张紧轮及固接在链轮上的吊篮构成。工作时，由人工将钵苗放入到吊篮中，由移栽机完成输送，栽植及覆土工作。传动比的选择：由图知，此移栽机的传动为二级传动。移栽机的地轮为标准件，直径为495mm，现选取使吊杯转动的链轮为17个齿，根据齿轮分度圆直径的计算公式可以得到17个齿的链论的分度圆直径为69.1mm。地轮每转一圈走过的距离为πd=3.14x495=1555mm链轮每转一圈走过的距离为πd=3.14x69.1=217mm所以可以得到两者之间的传动比为i=1555/217=7.2由此可以取得两组链轮进行配合，以实现传动比为7.2的目的。即地轮另一侧的链轮和链轮（5）一组，链轮（5）和链轮（6）一组，其中链轮（6）所在的轴上还有另外一个链轮。由设计要求知道棉花移栽的株距为35mm。取拖拉机的前进速度为0.40m/s，可以计算出吊杯的线速度为174x0.4/249=0.28m/s，此速度较低，在栽植手的时间控制范围之内。链选取08A，内链节b1取8mm，滚子链直径d取为7.95mm。链论的具体尺寸列表如下：表4.1链轮的具体尺寸单位：mm齿数分度圆直径轮毂长度齿宽倒角宽工作段直线部分长度齿顶圆直径齿根圆直径15612464.856.851769267365.054317440178.3170.352.栽植机构栽植机构由一圆柱钵管，一弹性装置和两个挡板组成，当钵苗到达底部时，栽植机构被强制性的打开，将钵苗放入土壤中，完成栽植工作。工作原理：当钵苗在链条上面接近投苗点时，打开杠杆开始接触到一弧形滑道并被强制性打开，与此同时，钵苗也开始沿着钵管壁从钵管中脱落。当到达投苗点时，打开杠杆已经全部打开，钵苗可以毫无障碍落入到开沟器开出的沟内，随后到来的覆土板开始对钵苗进行覆土，镇压轮开始镇压，完成栽植工作。吊杯的主要示图如下：图4.2吊杯示意图（1）钵管（2）弹簧（3）挡板（4）螺母（5）打开杠杆在从打开杠杆全部打开到恢复到原形的期间，杠杆并不是瞬间完成的，而是和打开一样也有一个滑道，使其慢慢关闭，所以对钵苗没有任何影响。从资料上面查到的吊杯和观察山东理工大学的玉米钵苗移栽机所得的吊杯均为一边打开，作者认为一边打开具有以下弊端；（1）主动挡板和从动挡板不能完全保持同步，阻碍钵苗的脱落，进而影响到钵苗的栽植率。（2）结构较复杂，不易维修。所以作者设计成两边均为主动打开，以克服上面两个弊端。吊篮式移栽机喂苗与栽植结构中,喂苗机构通过机架固定在移栽单体的上方。喂苗机构主要有喂苗筒、活门、拉杆、拨杆、滚动轴承和弹簧组成,活门与喂苗筒和拉杆分别铰接,拉杆一端有一根弹簧,不工作时,在弹簧力作用下活门关闭喂苗筒。拨杆的下端安装一个轴承,拨杆和拉杆之间连接一根弹簧,在弹簧力的作用下使拨杆与拉杆上的轴承始终接触。喂苗前,活门处于关闭状态,由人工将钵苗放入喂苗筒中,挡铁随着移栽单体的转动与拨杆下端的轴承接触,并推动拨杆,拨杆推动拉杆,拉杆打开活门,在喂苗筒中的钵苗落入栽植单体的吊篮中,这样就完成了喂苗工作,此时活门处于打开状态。喂苗筒下端斜口的角度对喂苗的可靠性有一定的影响。角度过小时,活门关闭太快,容易夹苗