旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告班級09機(jī)械類（四）班姓名劉曉冕課題名稱旋轉(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國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢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題2.1基本內(nèi)容2.2擬解決的主要問題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（從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個(gè)方面）答辯組長簽名：年月日系主任審核意見簽名：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09(4)班B09300418)1.1本文研究目的與意義水稻是我國第一大糧食作物，全國有近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。我國水稻常年種植面積約3000萬公頃，占全國谷物種植面積的30，占世界水稻種植面積的20；稻谷總產(chǎn)量近20000萬噸，占全國糧食總產(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。移栽是水稻種植過程中的重要環(huán)節(jié)，它具有對氣候的補(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)效益和社會效益均非?？捎^。與其他國家和地區(qū)相比，我國水稻種植機(jī)械化程度較低，絕大部分是移栽作業(yè)；與國內(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土質(zhì)及營養(yǎng)物質(zhì)，插秧時(shí)秧苗斷根多，緩苗期較長，要10天左右；而水稻缽苗栽植技術(shù)也采用缽盤育秧，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，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)在一直也沒有推廣，不適合中國國情。近幾年來，我國吉林省有幾家企業(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，更不用說與高速插秧機(jī)相比。為了實(shí)現(xiàn)我國水稻缽苗栽植技術(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”問題，開展該移栽機(jī)構(gòu)理論與創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究已迫在眉捷。本課題通過開展水稻缽苗移栽機(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，對水稻缽苗移栽機(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稻的機(jī)械化種植，有利于促進(jìn)超級稻種植的推廣，提高我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的研究水平。因此,開展本課題研究，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，國內(nèi)外不少專家學(xué)者開始對有關(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家主要是日本和中國。1.2.1國外發(fā)展概況日本是水稻移栽機(jī)械化程度最高的國家，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，采用半硬塑膠缽盤育秧苗，缽盤中的每個(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底部將秧苗頂出的取苗方式，其工作過程示意如圖1.1（b）所示。頂桿對準(zhǔn)小孔有兩種形式：一種是頂桿平移，另一種是缽秧盤平移。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)動是直線間歇運(yùn)動。需要一套完成精確移動定位的機(jī)構(gòu)，加工精度要求高，1.機(jī)架2.托盤3.撥桿4.輸秧輥5.秧苗6.壓盤板7.支座8.上拔秧輥9.下拔秧輥圖1.3對輥式拔秧機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)磨損后容易頂偏，造成塑料秧盤損壞，有時(shí)缽苗的秧根掛住缽盤，造成秧苗脫離不成功，這對育秧要求比較高。頂出的缽苗，通過分秧供秧機(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，對整地和育秧質(zhì)量要求均較高，同時(shí)半硬塑膠穴盤成本也高，從國內(nèi)引進(jìn)試驗(yàn)來看，并不適合我國國情。再如日本洋馬農(nóng)機(jī)株式會社的竹山智洋發(fā)明了另一種缽苗移栽機(jī)（專利號為：ZL200480007602.4）,由驅(qū)動裝置和兩個(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)動驅(qū)動栽植爪實(shí)現(xiàn)取苗和栽植苗動作，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國內(nèi)發(fā)展概況我國在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)等院校都開始進(jìn)行缽體育秧技術(shù)與移栽技術(shù)研究。我國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)對輥式拔秧機(jī)構(gòu)由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院研制的2ZPYH530型水稻缽苗行栽機(jī)，采用對輥式拔秧機(jī)構(gòu)(如圖1.3)，實(shí)現(xiàn)了水稻穴盤育苗的自動拔秧。2ZPYH530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：缽盤苗通過人工放在托板上并喂入到輸秧輥4上，拔秧輥按一定傳動比帶動輸秧輥4轉(zhuǎn)動，當(dāng)上下拔秧輥（8、9）的夾秧板對接時(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其一起運(yùn)動，最后使得缽苗與缽盤脫離；當(dāng)上下拔秧輥轉(zhuǎn)過一定角度后夾秧扳松開，缽苗落入導(dǎo)苗管，完成拔秧工作。但試驗(yàn)結(jié)果表明，秧苗營養(yǎng)缽濕度對拔秧力影響較大，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。該缽苗行圖1.5空間連桿移栽機(jī)構(gòu)簡圖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.開閉凸輪8.取秧擋鐵10秧盤圖1.4機(jī)械手式拋秧機(jī)構(gòu)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)是固定不動的凸輪5，它的最大突變點(diǎn)離秧盤最近，并對應(yīng)于取秧位置。當(dāng)擋鐵8撞擊開閉凸輪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孔中拔出并離開盤面。秧鉗在隨滾筒6回轉(zhuǎn)過程中，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。當(dāng)轉(zhuǎn)過180時(shí)，開閉凸輪7的撞桿受擋鐵9的撞擊，使其轉(zhuǎn)過90將秧鉗撐開，秧苗在秧鉗回轉(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狀態(tài)，直至取苗位置后又開始重復(fù)上面所述的動作。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)鍵問題。該機(jī)構(gòu)在栽植苗時(shí)，由秧鉗通過回轉(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。(3)在空間連桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究開發(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。而可控變桿長機(jī)構(gòu)是由機(jī)架、主動件、連桿、工作桿和擺桿組成，并選取主動件桿1為桿長變化桿