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小型蔬菜移栽機的設(shè)計
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級
指導(dǎo)老師
日 期
前 言
蔬菜是人們賴以生存的的主食，它能提供人體所需的維生素和礦物質(zhì)。我國作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)民主要收入來源于經(jīng)濟作物的生產(chǎn)，而蔬菜的種植是其主要組成部分。我國農(nóng)業(yè)常年用種量在125億公斤以上，已成為繼美國之后的全球第二大種子市場，其中蔬菜常年用種量約4萬多噸，商品化率約為60%，與世界水平還有一定差距，意味著我國蔬菜市場有著巨大的發(fā)展?jié)摿1]。
移栽機的發(fā)展從側(cè)面反映出我國農(nóng)業(yè)機械的使用情況。在我國，移栽機發(fā)展處于起步階段，發(fā)展不夠成熟，又由于我國地域廣闊，東西部區(qū)域所使用的機械存在差異，對機械的要求也不同，同時生產(chǎn)商制造移栽苗缽存在差異，導(dǎo)致移栽機發(fā)展緩慢的原因[2]。
因此小型蔬菜移栽機的研究十分具有意義，尤其是個體承包戶用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面。我國市場上出現(xiàn)的小型蔬菜移栽機比較少見，而中等面積的蔬菜生產(chǎn)地又過多，小型蔬菜移栽機的使用，相對來說，使用機械移栽蔬菜將很大程度上緩解農(nóng)戶的壓力，提高蔬菜移栽的效率，增加工作進度，完全符合我國目目前城市周邊及農(nóng)業(yè)蔬菜生產(chǎn)的行情。
本文設(shè)計一種小型蔬菜移栽機。以滿足廣大農(nóng)民用戶的需求為目的，綜合考慮實際情況，從多種類型的蔬菜移栽機中進行對比選擇，設(shè)計出的移栽機株距和移栽深度穩(wěn)定，并且移栽苗缽適應(yīng)能力強，可以進行多種蔬菜的移栽，對移栽苗體的損傷低，直立度良好，同時有很好的工作效益的小型蔬菜移栽機。
關(guān)鍵詞：移栽機；蔬菜；苗體
目 錄
1 緒論 1
1.1 國內(nèi)外蔬菜移栽機發(fā)展狀況 1
1.2 國內(nèi)外蔬菜移栽機械存在的問題 1
1.3 研究的內(nèi)容和方法 1
1.4 預(yù)期目標 2
1.5 重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 2
1.6 工作條件及解決方法 2
2 移栽機總體結(jié)構(gòu)及主要零部件的設(shè)計 2
2.1 蔬菜移栽機的基本結(jié)構(gòu) 2
2.2 小型蔬菜移栽機的傳動原理 4
2.3 移栽器工作原理 5
2.4 主要設(shè)計參數(shù) 5
3 吊籃設(shè)計 6
3.1 吊籃運動分析 6
3.2 吊籃基本參數(shù)之間的關(guān)系 6
4 傳動比確定 7
4.1 總傳動比、株距及地輪半徑關(guān)系 7
4.2 鏈輪齒數(shù)的選擇與移栽株距的確定 8
5 鏈輪設(shè)計 9
5.1 鏈輪選擇及參數(shù) 9
5.2 鏈節(jié)數(shù)計算 9
6 凸輪設(shè)計 9
6.1 凸輪與鴨嘴的關(guān)系 9
6.2 凸輪導(dǎo)軌的設(shè)計 9
7 地輪軸的校核 12
7.1 地輪軸總體受力分析 12
7.2 地輪軸垂直面與水平面的支撐反力分析 13
7.3 地輪軸的校核計算 14
總 結(jié) 16
致 謝 17
參考文獻 18
1 緒論
1.1 國內(nèi)外蔬菜移栽機發(fā)展狀況
1.1.1國外蔬菜移栽機的發(fā)展狀況
世界上移栽技術(shù)發(fā)展較早的主要是歐美、日本等國家。國外出現(xiàn)的蔬菜移栽機有兩種發(fā)展方向。一種以美國為首的，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人少，農(nóng)業(yè)人口人均耕地面積大，移栽技術(shù)走向?qū)I(yè)化，實現(xiàn)聯(lián)合收割，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度自動化和機械化[3]。另一種是以日本為首，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)土地面積較小，蔬菜移栽機精密度高，專用性強，這種蔬菜移栽機實現(xiàn)半自動移栽，人工輔助，即可完成生產(chǎn)進度，保證小面積移栽蔬菜的需求。
國外移栽機類型多，移栽通用性能較強，相對成熟。由于全自動蔬菜移栽機造價太高，機械化水平較高的國家大多采用半自動移栽機械，人工喂入[4]。國外蔬菜移栽機械配套設(shè)施比較全面，工作效率高，而且移栽蔬菜時能保證移栽的株距和移栽深度，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整。國外的蔬菜移栽機能做到不傷苗體，移栽后苗體依然保持直立狀態(tài)，這樣能使移栽后蔬菜的成活率提高。
1.1.2 國內(nèi)蔬菜移栽機械的發(fā)展現(xiàn)狀
我國蔬菜移栽機起步較晚，上個世紀50年代開始研制移栽機，在70年代開始研制裸根苗移栽機，80年代出現(xiàn)半自動蔬菜移栽機[5]。到目前為止，蔬菜移栽機依然沒有得到廣泛的應(yīng)用，只有機械化程度發(fā)展較高的地區(qū)可以見到蔬菜移栽機。
我國蔬菜移栽機的發(fā)展受到農(nóng)藝的限制，兩者發(fā)展不平衡，移栽機的發(fā)展忽略了綜合經(jīng)濟效益，而且在移栽過程中出現(xiàn)的問題沒有得到很好的解決，所以蔬菜移栽技術(shù)發(fā)展緩慢。不同地區(qū)間蔬菜種類、苗體大小和高度等都有一定的差異，蔬菜移栽機的通用性沒有得到很好的解決，也是蔬菜移栽機不能普及的一個原因。國內(nèi)已有的移栽機主要適用于秧苗株高小于30cm，株距大于20cm的玉米、甜菜和煙草等作物的移栽。
國內(nèi)生產(chǎn)蔬菜移栽機有多家公司，多為煙草、甜菜、棉花移栽機。如青州火絨機械責(zé)任有限公司制造的黃煙移栽機，該機采用了聯(lián)動控制裝置帶動投苗機器隨栽苗器挖穴、施肥、栽苗、封埯等功能的實現(xiàn)，并且無漏栽苗和傷苗現(xiàn)象發(fā)生，確保了秧苗移栽的質(zhì)量和成活率，完全可以彌補人工移栽過程中的深淺不一、株距不均、生產(chǎn)效率低等缺點。
1.2 國內(nèi)外蔬菜移栽機械存在的問題
國內(nèi)自主研發(fā)的蔬菜移栽機有很多不能解決的問題。機身不穩(wěn)定，導(dǎo)致移栽苗體的株距、列寬程度都有不同的變化[6]。引起這種情況的原因很多。首先是土壤條件，多數(shù)農(nóng)民文化層次不高，對土壤了解很少，每年留存在土地內(nèi)的殘留物較多，在耕地整地上沒有完全做到標準。其次是蔬菜移栽機本身設(shè)計問題，我國生產(chǎn)的蔬菜移栽機械化正處于緩慢發(fā)展階段，理論部分和實際有一些差距，導(dǎo)致移栽效果與農(nóng)民期望相差較遠[7]。
我國適用于蔬菜的缽苗移栽機還不夠成熟，缽苗栽植入大田后直立度差，現(xiàn)有機具在扶苗、覆土、壓實上都存在一定問題[8]。國內(nèi)移栽機基本上實現(xiàn)了株距和移栽深度的調(diào)整，但其穩(wěn)定性差，株距和移栽深度的不同對幼苗在移栽后的生長狀況有很大影響。同時容易漏栽，生產(chǎn)效率不高。
國內(nèi)與移栽機相配套的其他機械少，機械化育苗移栽程度比較低。國內(nèi)目前所生產(chǎn)的移栽機多數(shù)是借鑒外國機型，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易出現(xiàn)問題，給后續(xù)的維修帶來不便，導(dǎo)致移栽機在我國的推廣進度緩慢。
國外移栽機械較為成熟，多數(shù)以大型移栽機械為主，自動化程度高，移栽性能良好，一般用于大面積移栽，但同時其成本太高，不適合我國目前的移栽發(fā)展狀況。
1.3 研究的內(nèi)容和方法
根據(jù)我國小型蔬菜移栽機的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對機械化要求，設(shè)計小型蔬菜移栽機。小型蔬菜移栽機主要由動力機械、傳動裝置、喂入裝置、導(dǎo)苗裝置、扶苗裝置、鎮(zhèn)壓裝置等組成[9]。其中，動力機械是小四輪拖拉機，只需要把蔬菜移栽機懸掛牽引，即可實現(xiàn)工作。
先確定符合我國蔬菜移栽機的類型，根據(jù)已有的蔬菜移栽機的參數(shù)和構(gòu)造，設(shè)計出符合我國移栽行業(yè)的小型蔬菜移栽機，使小型蔬菜移栽機的工作效益能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的需求，尤其是移栽后的株距和深度穩(wěn)定，保持在合理的控制范圍內(nèi)，移栽后苗體的直立度較高，同時覆土、壓實較好[10]。
1.4 預(yù)期目標
（1）整機操作方便，結(jié)構(gòu)簡單，噪音小，使用壽命長。
（2）移栽后的苗體直立度好，損傷少，株距和深度基本保持一致，覆土性能優(yōu)良。
（3）可以在溫室、中小面積的土地上作業(yè)，小巧靈活，移栽速度快，人工勞動量少，同時動力消耗上要盡量少。
（4）制造價格便宜，實現(xiàn)半自動化，能滿足大多數(shù)蔬菜的移栽。
1.5 重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路
該機動力源為小四輪拖拉機，通過地輪驅(qū)動、鏈輪傳動實現(xiàn)動力的傳輸，苗體通過人工喂入，由偏心裝置帶動移栽器做圓周運動，將苗體投入移栽器后，移栽器每次接近最低點打開，即可完成苗體的移植。最后覆土輪進行覆土壓實。
（1）選擇移栽機類型，設(shè)計傳動裝置、苗盤裝置、喂入裝置、苗體傳送裝置。
（2）運用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。
（3）運用三維設(shè)計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。
1.6 工作條件及解決方法
塔里木大學(xué)位于南疆中心位置，校內(nèi)有溫室實驗基地，土壤條件較好，為項目開展提供了場地和基本條件。校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境，機械電氣化工程學(xué)院擁有先進的機械加工制造設(shè)備，并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿足小型蔬菜移栽機的工作條件。
小型蔬菜移栽機的結(jié)構(gòu)應(yīng)在中型、大型蔬菜移栽機上改進，但必須保持移栽機所具有的工作性能，保證能夠滿足移栽作物對深度、行距和直立度等要求。在小型蔬菜移栽機設(shè)計時，可參考中型、大型蔬菜移栽機工作原理，對其結(jié)構(gòu)分析，找出符合移栽狀況的移栽機類型。選定移栽機類型后，分析其運動特征及軌跡，從而確定投苗點位置或鴨嘴開口位置，設(shè)計凸輪導(dǎo)軌。
2 移栽機總體結(jié)構(gòu)及主要零部件的設(shè)計
根據(jù)導(dǎo)師的指導(dǎo)和設(shè)計的要求，經(jīng)過反復(fù)的討論和研究，確定了移栽機的類型及機構(gòu)組成。該蔬菜移栽機主要有動力源（拖拉機牽引）、傳動機構(gòu)、移植苗體機構(gòu)、移栽深度調(diào)節(jié)機構(gòu)、放苗機構(gòu)、覆土鎮(zhèn)壓輪等。
2.1 蔬菜移栽機的基本結(jié)構(gòu)
移栽機總體方案如圖2-1所示。
圖2-1小型蔬菜移栽機總體方案圖
蔬菜移栽機是一種組合式裝備。它是由牽引架總成、地輪總成、移栽器總成、放苗架總成及覆土鎮(zhèn)壓輪總成組合而成。
牽引架總成由懸掛橫梁、懸掛與拖拉機連接機構(gòu)、地輪總成與懸梁連接機構(gòu)、移栽器總成和懸梁連接機構(gòu)組成，其各部分零件均與懸掛橫梁通過U型螺栓固定。
地輪總成由地輪、地輪軸和地輪機架組成。地輪軸端有鏈輪進行動力傳動，通過改變地輪上的鏈輪齒數(shù)，即可改變移栽機傳動比，從而改變株距。地輪機架上端為移栽深度調(diào)節(jié)裝置，其主要部分為絲杠，通過旋轉(zhuǎn)絲杠可以改變懸掛橫梁與地面的相對高度，從而改變移栽器與地面的相對高度。
移栽器總成由牽引臂、移栽器擋板、移栽圓盤、偏心圓盤、曲柄連桿機構(gòu)、凸輪、鴨嘴和彈簧等組成。移栽器整體固定在牽引臂上，可隨拖拉機向前運動。移栽圓盤與移栽軸固定，移栽軸端有鏈輪，地輪傳遞動力至主傳動軸后，再由主傳動軸傳遞到移栽軸的鏈輪上，從而完成整個移栽器的傳動。
放苗架總成與牽引臂通過螺栓固定在移栽器后上方，作業(yè)人員可在座位上取苗。放苗盤上下面均為有一定厚度的鐵皮板，與腳架焊接為整體。放苗盤與放苗支架通過螺釘連接，調(diào)整行距時同時調(diào)整螺釘即可。
覆土鎮(zhèn)壓輪總成在牽引臂末端，由覆土連桿、連桿套管、橡膠輪連桿、橡膠輪組成。通過覆土連桿套管上的擰緊螺釘，可調(diào)整橡膠輪連桿的上下位置及角度，從而滿足移栽覆土的需求。
小型蔬菜移栽機整體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。
1、牽引點 2、U型螺栓 3、懸掛橫梁 4、橫梁與地輪架連接件
5、地輪架 6、地輪 7、鏈輪 8、鴨嘴 9、凸輪 10、覆土鎮(zhèn)壓輪 11、吊籃主圓盤
12、吊籃偏心圓盤 13、擋板 14、放苗架 15、牽引臂 16、移栽深度調(diào)節(jié)絲杠 17、座椅
圖2-2 移栽機整體結(jié)構(gòu)圖
2.2 小型蔬菜移栽機的傳動原理
1、地輪 2、移栽器 3、鏈輪組a 4、鏈條 5、主傳動軸 6、鏈輪組b
圖2-3 移栽機傳動簡圖
該小型蔬菜移栽機實現(xiàn)固定株距的蔬菜移栽，所以使用鏈輪傳遞動力較為適合。
如圖2-3為移栽機傳動簡圖。移栽機的傳動由拖拉機牽引下，地輪轉(zhuǎn)動時，使得鏈輪組a轉(zhuǎn)動，將動力傳遞到主傳動軸。同時主傳動軸與移栽器通過鏈輪組b傳動，這樣便完成了整個移栽機的二級傳動方式。其中，通過更換鏈輪組a齒數(shù)，可以改變地輪與移栽器的傳動比，從而改變株距。
2.3 移栽器工作原理
移栽器的工作原理如圖2-4所示。
1、牽引機架 2、偏心導(dǎo)軌 3、鏈輪
4、吊籃 5、曲柄機構(gòu) 6、主動圓盤 7、從動圓盤
圖2-4 移栽器結(jié)構(gòu)簡圖
牽引臂1固定在機架上，機架在小型拖拉機牽引下向前做直線運動，同時移栽器圓盤在鏈輪3帶動下做圓周運動。移栽器圓盤由偏心圓盤6和主動圓盤7構(gòu)成，保持同角速度圓周運動。曲柄機構(gòu)5連接在主動圓盤與偏心圓盤上，構(gòu)成平行連桿機構(gòu)，隨其做圓周運動，吊籃鉸接在曲柄5上，故吊籃在運動時保持垂直于地面。吊籃4運動到上方時，將苗體投入吊籃中，當(dāng)?shù)趸@運動至接觸地面，與吊籃連接在一起的鴨嘴在兩側(cè)凸輪作用下，強制開啟。鴨嘴在吊籃最低點開口最大，苗體此時已落入穴中。吊籃繼續(xù)運動，在鴨嘴將出地面時，鴨嘴開口保持最大一段時間，苗體完全脫離鴨嘴后，在兩側(cè)凸輪及鴨嘴上的彈簧作用下，鴨嘴緩慢閉合。吊籃在與牽引臂1平行處完全閉合。吊籃再次運動到上方時，人工再次投苗，完成一次循環(huán)。
2.4 主要設(shè)計參數(shù)
表2-1 主要技術(shù)參數(shù)
參數(shù)項目
數(shù)據(jù)
外形尺寸（長×寬×高）（mm）
作業(yè)行駛速度（m/s）
作業(yè)行數(shù)
掛接方式
1445×1478×1245
0.2~0.4
2
三點懸掛
配套動力
行距調(diào)整范圍（mm）
株距（mm）
移栽深度范圍（mm）
18kW以上輪式拖拉機
300~500
342mm、370mm、402mm
40~120
3 吊籃設(shè)計
3.1 吊籃運動分析
圖3-1 吊籃運動特征及軌跡
吊籃運動是由機車牽引向前的直線運動和吊籃繞吊籃中心的圓周運動復(fù)合而成的。如圖3-1所示，以吊籃圓盤中心為原點，前進方向為X軸，豎直方向為Y軸，建立直角坐標系，可求出吊籃運動軌跡方程：
（3-1）
（3-2）
其中，為拖拉機前進速度，為吊籃轉(zhuǎn)盤半徑，為吊籃轉(zhuǎn)盤角速度。
將3-1式及3-2式對時間一階求導(dǎo)，可得出吊籃的運動方程：
（3-3）
（3-4）
令，則吊籃運動軌跡取決于大小。
如圖3-1 所示，當(dāng)時，為軌跡I；當(dāng)時，為軌跡II；當(dāng)時，為軌跡III。
按照“零速投苗[11]”原理，當(dāng)時，苗體在與地面接觸處，相對于地面速度為0，此時移栽直立度最好。但實際狀況是，當(dāng)時，最低點處為圖3-1中C點，吊籃鴨嘴投苗后，苗體并未完全脫離，故不是最佳投苗條件。
實際應(yīng)選投取苗條件。如圖3-1所示，此時在A處吊籃鴨嘴張開，苗體與地面接觸鴨嘴張開最大，至最低點后，苗體并未脫離吊籃鴨嘴，而在B處苗體完全脫離吊籃鴨嘴，繼而鴨嘴緩慢閉合。
3.2 吊籃基本參數(shù)之間的關(guān)系
3.2.1 吊籃的基本參數(shù)
吊籃基本參數(shù)有：
（1）吊籃數(shù)量，一般小于或等于6個；
（2）株距，選取常見作物株距，一般選取30cm~40cm；
（3）吊籃轉(zhuǎn)速，單位為r/min，可知吊籃角速度；
（4）移栽頻率，單位為株/min，一般頻率為40~70株/min；
（5）拖拉機進速度；
（6）吊籃轉(zhuǎn)盤半徑。
3.2.2 移栽頻率、株距與拖拉機前進速度的關(guān)系
不考慮其他因素的影響，移栽頻率、株距與拖拉機前進速度的關(guān)系為：
（3-5）
該蔬菜移栽機采用人工投苗，頻率不宜過高，取一般值60株/min，即。3-5式中，頻率選定后，株距S與成正比關(guān)系，其關(guān)系如下表：
表3-1 株距與機車前進速度的關(guān)系
株距（）
100
200
300
400
500
機車速度（）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
3.2.3 吊籃數(shù)量、株距S及吊籃轉(zhuǎn)盤半徑關(guān)系
由移栽機運動特征知為其基本條件，即：
（3-6）
將帶入上式，整理得到：
（3-7）
吊籃盤半徑為固定值，取=200mm，吊籃數(shù)量與株距之間關(guān)系如表3-2和表3-3所示：
表3-2 吊籃數(shù)量與最大株距的關(guān)系
吊籃數(shù)量（個）
1
2
3
4
5
最大株距（mm）
1256
628
419
314
251
表3-3 株距與最大吊籃數(shù)量的關(guān)系
株距（mm）
200
300
400
500
600
最大吊籃數(shù)量（個）
6
4
3
2
2
由表3-2與表3-3，可確定吊籃數(shù)量及株距的選擇。
一般蔬菜移栽株距在300mm~400mm間，當(dāng)主動圓盤=200mm固定時，應(yīng)選擇吊籃數(shù)量為3。注：該株距范圍可移栽番茄、辣椒等作物。
4 傳動比確定
4.1 總傳動比、株距及地輪半徑關(guān)系
總傳動比為：
（4-1）
由4-1式知，吊籃數(shù)量及地輪半徑確定情況下，選定不同的株距即可得到不同總傳動比。
取地輪半徑=305mm，根據(jù)實際移栽情況選取移栽株距為最大為400mm，最小為300mm，則總傳動比可確定：
即總傳動比在1.597~2.129之間，可實現(xiàn)300mm~400mm的蔬菜移栽株距。
4.2 鏈輪齒數(shù)的選擇與移栽株距的確定
鏈輪本身是二級傳動，則：
（4-2）
式中地輪上的鏈輪齒數(shù)為，與地輪用鏈條傳動的鏈輪齒數(shù)為；吊籃主動圓盤上的鏈輪齒數(shù)為，與吊籃主動圓盤用鏈條傳動的鏈輪齒數(shù)為；鏈輪與在同一根軸上。
由于空間的限制，齒數(shù)稍大取23齒，齒數(shù)較小取17齒， 取27齒，取23齒，則有：
其中為地輪軸上的鏈輪齒數(shù)為23時的總傳動比，下同。
將式4-1變形，可得到株距：
（4-3）
則地輪軸上的鏈輪齒數(shù)為23時，其株距為：
當(dāng)改變地輪軸上的鏈輪齒數(shù)時，可得到不同的傳動比，從而滿足蔬菜的移栽株距的要求。
當(dāng)時，則有
當(dāng)時，則有：
5 鏈輪設(shè)計
5.1 鏈輪選擇及參數(shù)
由于小型蔬菜移栽機動力為拖拉機，其整機結(jié)構(gòu)較小，靠地輪傳動。該小型蔬菜移栽機設(shè)計為一個地輪傳動帶動一個移栽器單體，所以鏈輪上受力不大，選擇08A鏈條與鏈輪搭配。
08A滾子鏈節(jié)距為=12.7mm，滾子外徑=7.95mm，可設(shè)計與計算出鏈輪參數(shù)[12]，如下表：
表5-1 鏈輪參數(shù)
齒數(shù)
齒寬（mm）
倒角寬（mm）
總長度（mm）
分度圓直徑（mm）
齒頂圓直徑（mm）
齒根圓直徑（mm）
17
7.3
1.5
20
69.1
74.8
61.2
23
7.3
1.5
20
93.3
99.3
85.4
25
7.3
1.5
20
101.3
107.4
93.4
27
7.3
1.5
30
109.4
115.5
101.5
5.2 鏈節(jié)數(shù)計算
鏈節(jié)數(shù)為：
（5-1）
小型吊籃蔬菜移栽機中鏈輪與鏈輪中心距=645mm，則該鏈節(jié)為：
節(jié)
與鏈輪中心距=619mm，則該鏈節(jié)為：
節(jié)
查詢可知，一般可取中心距為，中心距與復(fù)合條件，故設(shè)計合理。
6 凸輪設(shè)計
6.1 凸輪與鴨嘴的關(guān)系
凸輪是移栽機中重要的零件，其作用是控制移栽器上的鴨嘴開口。蔬菜移栽機凸輪成對稱結(jié)構(gòu)，分左凸輪與右凸輪。吊籃隨移栽器盤做圓周運動，當(dāng)?shù)趸@運動到移栽點時，與吊籃相連的鴨嘴滾輪和左右凸輪的導(dǎo)軌接觸，這時吊籃鴨嘴逐漸打開，至最低點鴨嘴開口最大。當(dāng)鴨嘴離地時，鴨嘴開口應(yīng)比苗缽底端土塊稍大，這樣苗體可以完全移栽到穴中。繼而鴨嘴緩慢閉合，至與牽引臂水平出完全閉合。
6.2 凸輪導(dǎo)軌的設(shè)計
6.2.1 凸輪導(dǎo)軌的角度設(shè)計
圖6-1 吊籃投苗簡圖
凸輪角度控制移栽器投苗點，確定投苗時機。吊籃在圓盤上繞自身中心旋轉(zhuǎn)，鴨嘴通過螺栓連接在吊籃上，由其運動過程可知，凸輪導(dǎo)軌為一圓弧。該圓弧分為3段，分別對應(yīng)鴨嘴有閉合至張開，張開最大并保持一段，鴨嘴張開最大值至閉合。
如圖6-1所示，吊籃隨移栽圓盤做圓周運動。A點開始投苗，鴨嘴張開，至B點開口最大，CD弧線對應(yīng)鴨嘴張開最大保持的一段，之后至水平處完全閉合。
如圖6-1所示左側(cè)，其移栽深度最小為，此時投苗點為主動圓盤上的A點，最低點為B點，轉(zhuǎn)過角度為，主動圓盤中心O與A點的延長線交地面為E點。
假設(shè)AE長度為，根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系有：
（6-1）
計算出，代入6-1式，可得到：
（6-2）
其角度為：
（6-3）
同理，圖6-1右側(cè)所示，當(dāng)最大深度為，有：
（6-3）
設(shè)計鴨嘴參數(shù)最小移栽深度與最大移栽深度參數(shù)，即可得到角度與的值。
小型蔬菜移栽機最小移栽深度為=40mm，最大移栽深度為=120mm，移栽圓盤半徑=200mm，則：
6.2.2 凸輪導(dǎo)軌偏移量的設(shè)計原理
圖6-2 凸輪結(jié)構(gòu)簡圖
凸輪除了控制鴨嘴開口時機，還通過凸輪的導(dǎo)軌曲面與底面的相對距離控制鴨嘴張開大小。
如圖6-2所示，平面中，凸輪導(dǎo)軌由內(nèi)側(cè)DH段弧線與外側(cè)AF段弧線構(gòu)成，DC段弧線對應(yīng)圖6-1中角度，CG段弧線對應(yīng)圖6-1中角度，GH段弧線對應(yīng)圖6-1中鴨嘴在最后閉合的角度。
通過改變凸輪導(dǎo)軌弧面與凸輪底面的高度，控制鴨嘴開口大小。由于凸輪導(dǎo)軌面比較復(fù)雜，故簡化其設(shè)計。按上圖，弧線AB與弧線DC相對凸輪底面為上升，組成一個簡單曲面，兩側(cè)凸輪擠壓左右鴨嘴上的小輪，鴨嘴開口變大；弧線BE與弧線CG在一平面上，相對凸輪底面距離最大，即鴨嘴上的小輪相對原始位置豎直的偏移距離最大，鴨嘴開口最大；弧線EF與弧線GH相對凸輪底面距離為減少，組成一簡單曲面，導(dǎo)軌曲面擠壓鴨嘴小輪，使鴨嘴小輪豎直偏移距離越來越小，并且左右鴨嘴在彈簧下作用下回復(fù)至閉合狀態(tài)。
圖6-3 左鴨嘴張開簡圖
如圖6-3所示，鴨嘴通過螺栓連接吊籃上，可繞O點轉(zhuǎn)動，鴨嘴閉合時小輪外側(cè)下端與吊籃自身旋轉(zhuǎn)中心垂直距離為，鴨嘴張開時張開角度為，張開時鴨嘴上的小輪外側(cè)上端與吊籃自身旋轉(zhuǎn)中心垂直距離為，閉合時鴨嘴小輪外側(cè)上端與張開時鴨嘴小輪下端豎直偏于距離為。
鴨嘴小輪外側(cè)與凸輪導(dǎo)軌接觸，參考圖6-2，則有長度等于凸輪導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)圓弧半徑長度，長度等于凸輪導(dǎo)軌外側(cè)圓弧半徑長度， 鴨嘴小輪偏移距離等于凸輪導(dǎo)軌高度。
在設(shè)計凸輪時，鴨嘴張開角度至最大時，需保證苗缽能夠從鴨嘴開口處脫離。蔬菜苗缽一般為倒圓錐體，底面圓半徑為，頂面圓半徑最大，高最大為。圖6-3中，鴨嘴張開后與閉合時鴨嘴底端偏移距離為，閉合時鴨嘴底端離地面高處時，與其張開后偏移距離為，則需滿足條件：
（6-4）
7 地輪軸的校核
7.1 地輪軸總體受力分析
地輪是移栽機整體（包括工作人員）的重力的主要承擔(dān)者，現(xiàn)假設(shè)地輪承受全部重力，以便對地輪軸進行校核。全部重力為4000N，則每根地輪軸承擔(dān)重力為2000N。
查資料得知地輪與地面的滾動摩擦為0.16，可計算出滾動摩擦力為：
（7-1）
同時，地輪還受鏈輪的作用力，此力較小，按經(jīng)驗取100N。
7.2 地輪軸垂直面與水平面的支撐反力分析
圖7-1 地輪定位簡圖
地輪軸左端為鏈輪，中間為地輪，并有2個軸承定位在地輪軸上，其尺寸如圖所示。
圖7-3 地輪軸垂直面的支撐反力
圖7-2 地輪軸水平面的支撐反力
7.3 地輪軸的校核計算
（1）求垂直面的支撐反力
小型蔬菜移栽機工作時，鏈輪受到鏈條作用力，其力與水平面夾角為20°，即： （7-2）
（7-3）
（7-4）
（2）求水平面的支撐反力
（7-5）
（7-6）
（7-7）
（3）垂直面彎矩的計算，見圖7-3a
（7-8）
（7-9）
（4） 水平面彎矩的計算，見圖7-3b
（7-10）
（7-11）
（5）合成彎矩的計算，見圖7-3c
（7-12）
（7-13）
（6）地輪軸傳遞的轉(zhuǎn)矩的計算，見圖7-4d
地輪軸傳遞的轉(zhuǎn)矩是地輪給其的轉(zhuǎn)矩，則有：
（7-14）
（7）危險截面的當(dāng)量彎矩的計算，見圖7-4e
危險截面為地輪中心處，其當(dāng)量彎矩為：
（7-15）
取折合系數(shù)，代入上式可得：
（8）計算危險截面處軸的直徑
地輪軸選用45鋼，調(diào)制處理，由資料查得，，則：
（7-16）
考慮到鍵槽對軸的削弱，將值加大5%，故：
（7-17）
地輪軸各段彎矩及轉(zhuǎn)矩如圖7-3。
圖7-3 地輪軸彎矩及轉(zhuǎn)矩
總 結(jié)
這次的畢業(yè)設(shè)計，讓我感到自己的不足之處。我在理論方面的知識不夠扎實，同時在設(shè)計過程中，不能很好的運用所學(xué)知識。我深感自己所學(xué)知識不夠，在機械行業(yè)的基礎(chǔ)知識很欠缺?？偨Y(jié)有以下幾點不足之處：
1、前期小型蔬菜移栽機的方案不能確定。由于實物見的少，我國在蔬菜移栽機這一塊發(fā)展比較緩慢，個人對蔬菜移栽機的種類、特點了解很少。在選擇蔬菜移栽機的時候，綜合個方面的考慮，耽誤了很長一段時間。
2、計算問題繁雜，容易出錯。因為計算不夠細心，常常導(dǎo)致錯誤，往往一個錯誤導(dǎo)致連鎖反映，給后期計算帶來不便。
3、設(shè)計應(yīng)該考慮是否和實際相符，在前期在這個問題上面沒有考慮太多，所以導(dǎo)致設(shè)計中出現(xiàn)種種困難。
4、尺寸標注遇到困難。設(shè)計好零件后，在標注時沒有做到規(guī)范，部分尺寸不會標注。
這次畢業(yè)設(shè)計讓我對機械設(shè)計行業(yè)有了一個全新的認識，經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計，我獲得的很大的提高，這種提高是綜合方面的。我感到自己不足之處在于理論知識和不夠細心，因為機械設(shè)計要求合理、精密為一體，這是要考慮的關(guān)鍵因素，在小型蔬菜移栽機設(shè)計中出現(xiàn)了這類問題。在設(shè)計中，我明白一個道理，沒有厚實是基礎(chǔ)，就不能再設(shè)計中把作品做到合理、實用；沒有細心和耐心，就不能做成功一件繁瑣的事。在設(shè)計的同時，我通過查找資料、學(xué)習(xí)軟件等方法，將所學(xué)知識綜合的利用，提高了個人能力，發(fā)現(xiàn)不足立即改正。這次畢業(yè)設(shè)計，我充分明白團隊合作與個人能力的重要性，也明白理論知識和實踐相結(jié)合的重要性。此次設(shè)計中仍存在不足之處，希望老師指出我的不足之處，這樣我可以更加完善設(shè)計。
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計能夠完成，首先感謝母校---塔里木大學(xué)的辛勤栽培，感謝學(xué)校給我一個難得的學(xué)校環(huán)境和機會。
這次畢業(yè)設(shè)計，讓我學(xué)到了新的知識，讓我開闊眼界，對農(nóng)業(yè)機械行業(yè)有了一個全新的認識，明白學(xué)習(xí)的可貴和艱辛。在此，我深深的感謝范修文導(dǎo)師給我的幫助，在他的建議下，我確定設(shè)計的整體方案。范老師督促我的畢業(yè)設(shè)計，給我耐心的指導(dǎo)和幫助，讓我能夠跟上設(shè)計進度。同時也感謝這幾年給予我?guī)椭睦蠋?，是他們辛勤的教?dǎo)，我才有了設(shè)計知識的基礎(chǔ)和理論，是他們的培育，我才有今天的成就。
這次畢業(yè)設(shè)計，我深深感到理論知識的重要性，在多次對設(shè)計的方案和數(shù)據(jù)的修改中，明白理論和實際相結(jié)合的重要。做設(shè)計的過程中，我向老師和同學(xué)請教，把自己不明白的地方弄明白，同學(xué)向我提問的時候我也耐心解答，大家形成一個很好的互相學(xué)習(xí)氛圍。這次的畢業(yè)設(shè)計，讓我感到平時對農(nóng)業(yè)機械了解的程度不夠，對農(nóng)業(yè)機械知識的欠缺，在老師和同學(xué)的講解下，我對農(nóng)業(yè)機械有一個全面的了解。在設(shè)計過程中，遇到種種困難，沒有老師和同學(xué)的幫助，我絕對不可能完成，他們的幫助我會銘記在心。
最后，真誠的感謝學(xué)校給我學(xué)校的機會，感謝各位老師的幫助，學(xué)校和老師給予的知識讓我受用一生。
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