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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
班 級(jí)
09機(jī)械類(lèi)（四）班
姓 名
劉曉冕
課題名稱(chēng)
旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
目 錄
1 選題的背景與意義
1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.2 多指手研究意義
2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題
2.1 基本內(nèi)容
2.2 擬解決的主要問(wèn)題
3 研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果
3.1 研究思路方案
3.2 可行性分析
3.3 預(yù)期研究成果
4 研究工作計(jì)劃
答 辯
意 見(jiàn)
（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個(gè)方面）
答辯組長(zhǎng)簽名：
年 月 日
系
主
任
審
核
意
見(jiàn)
簽名：
年 月 日
旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
(機(jī)械類(lèi)09(4)班 B09300418)
1.1本文研究目的與意義
水稻是我國(guó)第一大糧食作物，全國(guó)有近60%的人口以水稻為主食，在糧食安全中占有極其重要的地位。我國(guó)水稻常年種植面積約3000萬(wàn)公頃，占全國(guó)谷物種植面積的30％，占世界水稻種植面積的20％；稻谷總產(chǎn)量近20000萬(wàn)噸，占全國(guó)糧食總產(chǎn)的40％，占世界稻谷總產(chǎn)的35％；在主要糧食作物生產(chǎn)中，水稻種植機(jī)械化水平最低。
移栽是水稻種植過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，它具有對(duì)氣候的補(bǔ)償作用和使作物生育提早的綜合效益，可以充分利用光熱資源，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益均非?？捎^。與其他國(guó)家和地區(qū)相比，我國(guó)水稻種植機(jī)械化程度較低，絕大部分是移栽作業(yè)；與國(guó)內(nèi)的水稻生產(chǎn)其他工藝流程相比，機(jī)械化程度也是最低的（收獲機(jī)械化50%以上，種植機(jī)械化約12%）。
目前，水稻移栽機(jī)械主要有水稻拋秧機(jī)、插秧機(jī)、缽苗栽植機(jī)，相應(yīng)的移栽技術(shù)分別為拋秧、插秧和缽苗栽植。其中，水稻拋秧技術(shù)栽植淺、植傷輕、返苗快、分蘗早、分蘗節(jié)位低、淺層根分布廣，提早成熟，且增產(chǎn)增收，但是拋秧容易使秧苗倒伏、直立性不好，影響緩苗，進(jìn)而影響產(chǎn)量；與拋秧技術(shù)相比，水稻插秧方式可以保證栽植秧苗有較好直立性，但與拋秧移栽采用缽盤(pán)育秧不同，插秧技術(shù)采用毯狀秧苗，毯狀苗幾乎不能保留秧苗的成長(zhǎng)土質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，插秧時(shí)秧苗斷根多，緩苗期較長(zhǎng)，要10天左右；而水稻缽苗栽植技術(shù)也采用缽盤(pán)育秧，綜合了以上兩種水稻移栽方式的所有優(yōu)點(diǎn)，克服了不利的因素，缽苗栽植直立性好，無(wú)緩苗期，增產(chǎn)明顯，成為當(dāng)今水稻機(jī)械化移栽技術(shù)的研究重點(diǎn)。
另外，目前超級(jí)稻種植都是采用手工移栽，要求每穴種植1到2株秧苗，用現(xiàn)有的毯狀苗插秧種植方式根本無(wú)法滿足此精準(zhǔn)移栽要求；用水稻拋秧移栽技術(shù)，難以保證栽植秧苗的直立性，影響產(chǎn)量；而用本課題提出的水稻缽苗栽植技術(shù),即可以解決超級(jí)稻機(jī)械化種植需要每穴1到2株苗，又可以保證栽植秧苗的直立性要求，有利于超級(jí)稻種植的推廣。
水稻缽苗栽植是一種水稻高產(chǎn)的移栽技術(shù)。具有壯苗淺栽、緩苗快、分蘗早、分蘗節(jié)位低、有效分蘗多、根系發(fā)達(dá)、提早成熟增產(chǎn)增收等優(yōu)點(diǎn)，一直以來(lái)深受農(nóng)民歡迎。水稻缽苗栽植在保證栽植缽苗的直立度后（與水平面夾角不低于60度），缽苗栽植方式較插秧方式增產(chǎn)10%-15%，因此增產(chǎn)效果明顯。日本研究出的水稻缽苗栽植機(jī)（又稱(chēng)水稻缽苗擺栽機(jī)）價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且又是采用半硬塑膠穴盤(pán)，成本高，育苗要求也高，使想迫切改變手工勞作并提高稻谷產(chǎn)量的廣大農(nóng)村農(nóng)民望而卻步，黑龍江墾區(qū)五年前曾引進(jìn)日本的兩種水稻缽苗擺栽機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，到現(xiàn)在一直也沒(méi)有推廣，不適合中國(guó)國(guó)情。近幾年來(lái)，我國(guó)吉林省有幾家企業(yè)一直在研究水稻缽苗栽植機(jī)，并進(jìn)行了小規(guī)模的應(yīng)用推廣，基本能夠保證栽植缽苗有較好的直立度。其移栽機(jī)構(gòu)采用多桿式移栽機(jī)構(gòu)，移栽效率低，單行效率只有80株/分鐘左右，由于多桿式機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)限制，移栽效率很難再提高了。其移栽效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于步行式插秧機(jī)的插秧效率，更不用說(shuō)與高速插秧機(jī)相比。為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)水稻缽苗栽植技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，滿足廣大農(nóng)民的對(duì)水稻缽苗栽植機(jī)械化的需求，研究出一種新型高速水稻缽苗栽植機(jī)，具有非常重大的科學(xué)意義與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。具有取苗與栽植苗功能的移栽機(jī)構(gòu)，作為水稻缽苗栽植機(jī)的核心工作部件，已經(jīng)成為制約高速水稻缽苗栽植機(jī)械發(fā)展的“瓶頸”問(wèn)題，開(kāi)展該移栽機(jī)構(gòu)理論與創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究已迫在眉捷。
本課題通過(guò)開(kāi)展水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的工作機(jī)理分析，依托課題組多年研究水稻種植機(jī)械的研究平臺(tái)，對(duì)水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)明一種新型的高速水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)，并建立相應(yīng)的設(shè)計(jì)理論與方法，將促進(jìn)我國(guó)水稻缽苗栽植技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。為今后高速水稻缽苗栽植機(jī)的研發(fā)提供重要理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)依據(jù)，將直接指導(dǎo)水稻缽苗有序移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),特別是水稻缽苗栽植方式非常適合于超級(jí)稻的機(jī)械化種植，有利于促進(jìn)超級(jí)稻種植的推廣，提高我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究水平。因此,開(kāi)展本課題研究，不僅具有重要的科學(xué)意義，也具有重大的實(shí)際應(yīng)。
1.2水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的發(fā)展概況
自水稻拋秧或擺秧技術(shù)應(yīng)用以來(lái)，國(guó)內(nèi)外不少專(zhuān)家學(xué)者開(kāi)始對(duì)有關(guān)水稻缽苗移栽機(jī)械進(jìn)行研究。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，從事這方面研究的國(guó)家主要是日本和中國(guó)。
1.2.1 國(guó)外發(fā)展概況
日本是水稻移栽機(jī)械化程度最高的國(guó)家，日本在完成工業(yè)化的進(jìn)程中，逐步實(shí)現(xiàn)了水稻種植機(jī)械化。根據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，黑龍江省曾分別引進(jìn)日本井關(guān)農(nóng)機(jī)公司和實(shí)產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的水稻缽苗擺栽機(jī)，如圖1.1（a）所示，該擺栽機(jī)一次可栽6行，采用半硬塑膠缽盤(pán)育秧苗，缽盤(pán)中的每個(gè)缽穴是上粗下細(xì)的圓錐杯，杯的底部有一小孔。采用從半硬塑膠缽盤(pán)底部將秧苗頂出的取苗方式，其工作過(guò)程示意如圖1.1（b）所示。頂桿對(duì)準(zhǔn)小孔有兩種形式：一種是頂桿平移，另一種是缽秧盤(pán)平移。從結(jié)構(gòu)發(fā)明的角度看，機(jī)構(gòu)作用于土缽，土缽是固體，個(gè)體差異小，工作可靠，但是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是直線間歇運(yùn)動(dòng)。需要一套完成精確移動(dòng)定位的機(jī)構(gòu)，加工精度要求高，機(jī)構(gòu)磨損后容易頂偏，造成塑料秧盤(pán)損壞，有時(shí)缽苗的秧根掛住缽盤(pán)，造成秧苗脫離不成功，這對(duì)育秧要求比較高。頂出的缽苗，通過(guò)分秧供秧機(jī)構(gòu)將秧苗水平分送到兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)分插部件，由旋轉(zhuǎn)分插部件將水平放置的秧苗轉(zhuǎn)換成垂直方式入土，完成秧苗的田間擺栽作業(yè)。具有可成行擺栽帶缽秧苗，株距準(zhǔn)確，均勻性好，作業(yè)質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。但擺栽機(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，對(duì)整地和育秧質(zhì)量要求均較高，同時(shí)半硬塑膠穴盤(pán)成本也高，從國(guó)內(nèi)引進(jìn)試驗(yàn)來(lái)看，并不適合我國(guó)國(guó)情。
再如日本洋馬農(nóng)機(jī)株式會(huì)社的竹山智洋發(fā)明了另一種缽苗移栽機(jī)（專(zhuān)利號(hào)為：ZL200480007602.4）,由驅(qū)動(dòng)裝置和兩個(gè)栽植爪組成，如圖1.2示。該移栽機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置由兩套行星輪系機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，回轉(zhuǎn)箱相當(dāng)于行星架，第一回轉(zhuǎn)箱內(nèi)有9個(gè)齒輪（其中2個(gè)是扇形齒輪）和一套擺動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，第二回轉(zhuǎn)箱與第一回轉(zhuǎn)箱中的行星輪固接，內(nèi)有5個(gè)齒輪，由第二套行星輪的行星軸輸出運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)栽植爪實(shí)現(xiàn)取苗和栽植苗動(dòng)作，該移栽軌跡較為復(fù)雜，如圖2所示。該缽苗移栽機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，可靠性不高，它的設(shè)計(jì)制造成本相對(duì)也比較高，所以該缽苗移栽機(jī)構(gòu)未能得到實(shí)際應(yīng)用。
1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展概況
我國(guó)在90年代后期,水稻缽體育秧技術(shù)有了較大的發(fā)展,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉林大學(xué)、江蘇大學(xué)、八一農(nóng)墾大學(xué)等院校都開(kāi)始進(jìn)行缽體育秧技術(shù)與移栽技術(shù)研究。我國(guó)目前的有序缽苗移栽機(jī)構(gòu)有較多種方式，現(xiàn)介紹幾種如下：
(1) 對(duì)輥式拔秧機(jī)構(gòu)
1.機(jī)架 2.托盤(pán) 3.撥桿 4.輸秧輥 5.秧苗
6.壓盤(pán)板 7.支座 8.上拔秧輥 9.下拔秧輥
圖1.3 對(duì)輥式拔秧機(jī)構(gòu)
由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院研制的2ZPY—H530型水稻缽苗行栽機(jī)，采用對(duì)輥式拔秧機(jī)構(gòu)(如圖1.3)，實(shí)現(xiàn)了水稻穴盤(pán)育苗的自動(dòng)拔秧。2ZPY—H530型水稻缽苗行栽機(jī)輸秧拔秧裝置主要由輸秧輥4、壓秧板6、上拔秧輥8和下拔秧輥9等組成。其工作原理是：缽盤(pán)苗通過(guò)人工放在托板上并喂入到輸秧輥4上，拔秧輥按一定傳動(dòng)比帶動(dòng)輸秧輥4轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)上下拔秧輥（8、9）的夾秧板對(duì)接時(shí)，靠夾秧板外緣彈性材料變形產(chǎn)生的夾緊力，將位于上下拔秧輥中間的缽苗夾持并帶動(dòng)其一起運(yùn)動(dòng)，最后使得缽苗與缽盤(pán)脫離；當(dāng)上下拔秧輥轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后夾秧扳松開(kāi)，缽苗落入導(dǎo)苗管，完成拔秧工作。但試驗(yàn)結(jié)果表明，秧苗營(yíng)養(yǎng)缽濕度對(duì)拔秧力影響較大，作業(yè)效率低，拔秧輥釋放缽苗后，缽苗沿導(dǎo)苗管滑落入水田中。該缽苗行栽機(jī)栽植苗方式是采用導(dǎo)苗管式，秧苗容易倒伏，很難控制栽植秧苗的直立度，將影響緩苗。
(2)機(jī)械手式拋秧機(jī)構(gòu)
黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)設(shè)計(jì)的機(jī)械手式拋秧機(jī)構(gòu)如圖1.4所示。其工作原理為：秧鉗的固定套4與滾筒6剛性聯(lián)接，隨筒回轉(zhuǎn)。滾筒內(nèi)是固定不動(dòng)的凸輪5，它的最大突變點(diǎn)離秧盤(pán)最近，并對(duì)應(yīng)于取秧位置。當(dāng)擋鐵8撞擊開(kāi)閉凸輪7使秧鉗閉合夾秧時(shí)，伸縮桿3在彈簧2的作用下迅速縮到凸輪的凹處，將秧苗的缽體從秧盤(pán)孔中拔出并離開(kāi)盤(pán)面。秧鉗在隨滾筒6回轉(zhuǎn)過(guò)程中，伸縮桿3的端斜面與凸輪5的外輪廓接觸并受其作用向外逐漸伸長(zhǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí)，開(kāi)閉凸輪7的撞桿受擋鐵9的撞擊，使其轉(zhuǎn)過(guò)90°將秧鉗撐開(kāi)，秧苗在秧
1.秧鉗 2.壓縮彈簧 3.壓縮桿 4.秧鉗固定套 5.固定凸輪 6.滾筒 7.開(kāi)閉凸輪8.取秧?yè)蹊F 10秧盤(pán)
圖1.4 機(jī)械手式拋秧機(jī)構(gòu)
鉗回轉(zhuǎn)慣性力及重力作用下拋向地面。秧鉗拋出秧苗后一直保持張開(kāi)狀態(tài)，直至取苗位置后又開(kāi)始重復(fù)上面所述的動(dòng)作。
該機(jī)械手抓取秧苗的準(zhǔn)確度和傷秧是該機(jī)構(gòu)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。該機(jī)構(gòu)在栽植苗時(shí)，由秧鉗通過(guò)回轉(zhuǎn)慣性力和重力作用將秧苗拋向地面，是一種拋秧移栽作業(yè)方式，因此，秧苗移栽的直立度也很難保證，將影響緩苗。
圖1.5 空間連桿移栽機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
(3)在空間連桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研究開(kāi)發(fā)了一種水稻缽苗精準(zhǔn)栽植機(jī)械手機(jī)構(gòu)，與撥桿式夾鉗配合使用．該機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)機(jī)械完全不同，它屬于空間閉式鏈機(jī)構(gòu)。圖1.5所示為栽植機(jī)械手機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，該機(jī)構(gòu)由可控變桿長(zhǎng)RRRSR機(jī)構(gòu)和撥桿式夾鉗裝置兩大部分組成。而可控變桿長(zhǎng)機(jī)構(gòu)是由機(jī)架、主動(dòng)件、連桿、工作桿和擺桿組成，并選取主動(dòng)件桿1為桿長(zhǎng)變化桿，且將桿1分解為凸輪、滾子從動(dòng)件和曲柄三部分，源動(dòng)力通過(guò)鏈條鏈輪傳遞動(dòng)力給與機(jī)架運(yùn)動(dòng)副連接的曲柄，再由曲柄傳遞動(dòng)力給滾子從動(dòng)件，使?jié)L子沿凸輪表面做圓周運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)桿長(zhǎng)變化．滾子從動(dòng)件傳遞動(dòng)力給其它桿件3、4，使其作連續(xù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)使得與桿2連接的工作桿7和夾鉗一起運(yùn)動(dòng)，從而完成夾秧、取秧，移秧、栽秧等一系列動(dòng)作。此機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要檢測(cè)桿之間的干涉問(wèn)題，能保證各桿工作的連續(xù)性，該移栽機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，工作效率低。
(4)2007年，吉林省延吉市光華機(jī)械廠公開(kāi)了一種水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)(如圖1.6)。這種移栽機(jī)構(gòu)包括有動(dòng)力傳送齒輪箱10、移栽四軒機(jī)構(gòu)和移栽穩(wěn)定三連桿機(jī)構(gòu)。其中移栽四桿機(jī)構(gòu)是由上曲柄7、栽植臂連桿6、栽植臂桿23、鎖臂搖桿14依次鉸接組成，在栽植臂桿上設(shè)有夾秧裝置；移栽穩(wěn)定三連桿機(jī)構(gòu)是由下曲柄19、穩(wěn)定連桿18和上述的鎖臂搖桿14依次鉸接組成，移栽四桿機(jī)構(gòu)和移栽穩(wěn)定三連桿機(jī)構(gòu)共同完成取秧、移秧、栽秧的運(yùn)動(dòng)
圖1.6 七桿移栽機(jī)構(gòu)及移栽軌跡
軌跡。該發(fā)明機(jī)構(gòu)移栽運(yùn)行軌跡穩(wěn)定，取秧栽植過(guò)程中取秧爪開(kāi)閉準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)確，基于缽盤(pán)育秧，保證了完整的根系，不傷苗，減少了秧苗的緩蘇周期，增產(chǎn)效果顯著。但是多桿機(jī)構(gòu)工作配合復(fù)雜，要快速提高移栽的速度，將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。該移栽機(jī)構(gòu)已有樣機(jī)在田間試驗(yàn)，但是工作效率低，振動(dòng)大，單行移栽效率只有80次/min左右，機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)本身限制了該機(jī)構(gòu)無(wú)法再提高移栽效率。
(5) 專(zhuān)利號(hào)為200820072816.5的發(fā)明中提出了一種能直接栽插軟塑體缽盤(pán)秧苗的缽苗水稻插秧機(jī)，如圖1.7（a）所示。該水稻缽苗插秧機(jī)的核心工作部件——五桿水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)，如圖1.7（b）所示。該機(jī)構(gòu)采用雙曲柄67、66分別作正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，是一個(gè)雙自由度機(jī)構(gòu)，栽植臂10往復(fù)直插式控制取秧夾61按特定曲線軌跡進(jìn)行取秧與栽插秧苗作業(yè)，栽植臂10內(nèi)有夾緊與釋放苗裝置，包括凸輪68、撥叉70、彈簧63和控制桿71，控制桿71相對(duì)栽植臂10作往復(fù)移動(dòng)，控制取秧夾61張開(kāi)與閉合。曲柄旋轉(zhuǎn)一周，取秧夾61夾取缽苗插秧一次，移栽效率單行為80次/min左右，該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)水稻缽苗有序移栽，但工作效率也較低，振動(dòng)也大。
(a)五桿水稻缽苗移栽機(jī) （b）五桿水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)
圖1.7
2 研究的目的與實(shí)現(xiàn)方案
通過(guò)以上分析可知，國(guó)內(nèi)外雖然對(duì)水稻缽苗有序移栽技術(shù)及移栽機(jī)構(gòu)已做了較多的分析與研究，并有部分樣機(jī)投入試驗(yàn)或應(yīng)用。目前的移栽方式分為二種：拋秧方式和栽植苗方式。拋秧方式很難保證栽植秧苗的直立度，影響緩苗，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量,到目前為止,一直未能推廣應(yīng)用；栽植苗方式移栽缽苗能有效地保證栽植秧苗的直立度，無(wú)緩苗期，但現(xiàn)有的缽苗移栽機(jī)構(gòu)，工作效率太低（只有80株/分鐘/行），機(jī)構(gòu)工作時(shí)振動(dòng)大。但是上述的缽苗移栽機(jī)構(gòu)所采用的夾取式取苗方式可以為本課題研究提供參考。
2.1 研究目標(biāo)
1.靜軌跡 2.缽苗 3.缽盤(pán)
圖1.8 水稻缽苗移栽軌跡要求
近年來(lái)，本課題組對(duì)水稻缽苗有序移栽的工作機(jī)理與機(jī)構(gòu)創(chuàng)新進(jìn)行了詳細(xì)研究，機(jī)械移栽秧苗為塑料缽盤(pán)苗，塑料缽盤(pán)可重復(fù)使用。本取苗方式采用兩片取苗爪夾住水稻缽苗的莖桿根部，夾緊莖桿，將缽苗從缽穴中撥出，完成取苗動(dòng)作，取苗后夾持苗至推秧位置，取苗爪張開(kāi)，釋放缽苗并推苗入土，完成栽植苗動(dòng)作。為了實(shí)現(xiàn)該缽苗的有序移栽方式，同時(shí)考慮機(jī)構(gòu)工作效率和平穩(wěn)性。
本論文提出了一種旋轉(zhuǎn)式有序移栽機(jī)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)箱體上對(duì)稱(chēng)布置三個(gè)移栽臂，提高了工作平穩(wěn)性，旋轉(zhuǎn)一周移栽三次，移栽效率高，移栽效率將不低于300株/分鐘/行，其移栽效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)正在應(yīng)用的有序移栽機(jī)構(gòu)，本論文研究的旋轉(zhuǎn)式有序移栽機(jī)構(gòu)是一種高速水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)。
2.2 方案實(shí)現(xiàn)
1.水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求
通過(guò)了解水稻缽苗移栽的農(nóng)藝要求，提出如圖1.8的移栽軌跡，該機(jī)構(gòu)的取秧方式為彈簧片夾取式取秧，為了避免取秧時(shí)彈簧片與秧苗的干涉，移栽軌跡在取秧部分為“環(huán)扣狀”。即由兩個(gè)彈簧片運(yùn)行到土缽表面時(shí)，彈簧片從缽苗的下方D運(yùn)行到缽苗莖部開(kāi)始取秧，夾緊秧苗的莖桿根部，在圖中的E位置從穴盤(pán)中取出帶土缽苗，再沿FAB夾持缽苗至圖中的B位置，在推秧?xiàng)U的作用下，彈簧片松開(kāi)，釋放并推出缽苗，植入水田中，然后彈簧片經(jīng)圖中C位置，為重新下次取秧做準(zhǔn)備，完成一次移栽周期。
2.機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方案
根據(jù)移栽軌跡要求，設(shè)計(jì)出一種旋轉(zhuǎn)式橢圓－不完全非圓齒輪行星輪系水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)，在一個(gè)旋轉(zhuǎn)箱體上對(duì)稱(chēng)布置了兩套移栽臂，旋轉(zhuǎn)一周移栽兩次。如圖1.9所示為旋轉(zhuǎn)式橢圓－不完全非圓齒輪行星輪系水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖示為機(jī)構(gòu)的初始安裝位置），該機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)部分和移栽臂兩部分組成，驅(qū)動(dòng)部分是一個(gè)非勻速間歇傳動(dòng)行星輪系機(jī)構(gòu)，由4個(gè)橢圓齒輪、1個(gè)不完全非圓齒輪、2個(gè)凹鎖止弧、1個(gè)凸鎖止弧組成，行星架作為輸入運(yùn)動(dòng)構(gòu)件順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，行星輪為輸出運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，其運(yùn)動(dòng)形式是彈簧片尖點(diǎn)形成工作軌跡的關(guān)鍵。
3 本文的工作安排
1) 根據(jù)水稻移栽的農(nóng)藝特點(diǎn)與軌跡要求，研究出一種新型的水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)，使之達(dá)到高效率、低振動(dòng)的工作要求。本文采用的是橢圓齒輪－不完全非圓齒輪行星輪系作為傳動(dòng)部件，設(shè)計(jì)出一種新的水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)——橢圓齒輪-不完全非圓齒輪行星輪系水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)。
2) 對(duì)該移栽機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性進(jìn)行分析，包括橢圓齒輪-不完全非圓齒輪的傳動(dòng)特性分析、行星輪的相對(duì)角位移和角速度分析以及秧針尖點(diǎn)的相對(duì)位移、速度和加速度分析，并建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。
3) 根據(jù)建立的移栽機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，自主開(kāi)發(fā)移栽機(jī)構(gòu)輔助分析與優(yōu)化軟件。利用該軟件對(duì)移栽機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，分析該機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)移栽工作軌跡的影響，找到一組較優(yōu)的能滿足移栽機(jī)構(gòu)軌跡要求的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
4.以優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)作為初始參數(shù)，對(duì)移栽機(jī)構(gòu)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。利用VB導(dǎo)出齒輪的點(diǎn)，在CAD中繪出二維圖，導(dǎo)入到UG中進(jìn)行建模生成三維圖，再進(jìn)行整體的裝配。為了減小機(jī)構(gòu)的沖擊振動(dòng)，對(duì)機(jī)構(gòu)添加了緩沖裝置，并與未加緩沖裝置的軌跡進(jìn)行比較。對(duì)該移栽機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出2套消除齒隙裝置，消除齒隙，提高機(jī)構(gòu)取苗的成功率。
４ 研究工作計(jì)劃
起止時(shí)間
內(nèi)容
2012.11.15~2012.12.10
調(diào)研、信息匯總，文獻(xiàn)查閱分析
2012.12.10~2012.12.31
外文翻譯、文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告，并熟悉理論力學(xué)、機(jī)械原理等相關(guān)知識(shí)
2013.01.01~2013.01.10
提交開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯
2013.03.8
開(kāi)題答辯
2013.03.8~2013.03.30
欠驅(qū)動(dòng)多指手的整體方案設(shè)計(jì)
2013.03.30~2013.04.10
三關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零部件設(shè)計(jì)
2013.04.10~2013.04.25
三維CAD建模
2013.04.25~2013.04.26
三維運(yùn)動(dòng)裝配
2013.04.26~2013.05.02
結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)及畢業(yè)論文撰寫(xiě)
2013.05.03~2013.05.10
完成并提交畢業(yè)論文
2013.05.11~2013.05.24
整理材料準(zhǔn)備答辯
2013.05.25~2013.05.29
論文答辯