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浙江理工大學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告班 級 機械 設計制 造及其 自動化 09級（ 4）班 姓 名 王鵬課題名 稱 一種 插秧機 株距調(diào) 整變速 箱設計開題報 告 （包括選 題意義、研究的 基本內(nèi)容與擬解 決的主要問題、 總體研究思路與 可行性分析 ， 預期研究成 果、研究工作計 劃等內(nèi)容，非藝 術(shù)類不少于 3000字）目錄1 選題 的背景 與意義1.1 水稻 插秧機 的國內(nèi) 外研究 現(xiàn)狀及 發(fā)展趨 勢1.2 插秧 機株距 調(diào)整變 速箱研 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 預期研 究成果3.1 研究 方案3.1.1傳統(tǒng) 設計方 法3.1.2現(xiàn)代 設計方 法3.2 可行 性分析3.3 預期 研究成 果4 研究 工作計 劃（進 度安排 ）參考 文獻（開題報 告全文附后） 成績：答 辯意 見（從選題 、 任務工作 量 、 質(zhì)量預期 、 可行性等幾個方面 ）答辯組長 簽名：年 月 日系 主任 審核 意見 簽名：年 月 日一 種插 秧機 株距 調(diào) 整變 速箱 設計 王鵬（機 械設計 制造及 其自動 化 09級（ 4）班 I09690128）1 選題的背景與意義水稻 是我國 最主要 的糧食 作物 ， 因其 種植面 積大 、 單位 面積產(chǎn) 量與總 產(chǎn)量高 ，在糧 食生產(chǎn) 中地位 舉足輕 重，而 水稻種 植的機 械化是 水稻生 產(chǎn)的必 然趨勢1。 大力發(fā) 展水稻 生產(chǎn)機 械化 ， 可以 有效爭 搶農(nóng)時 、 抵御 自然災 害的影 響 、 確保 和擴大種植 面積、 提高水 稻產(chǎn)量 、節(jié)約 生產(chǎn)成 本 2。1.1 水稻 插秧機 的國內(nèi) 外研究 現(xiàn)狀及 發(fā)展趨 勢水 稻 機 械 化 插 秧 技 術(shù) 是 繼 品 種 和 栽 培 技 術(shù) 更 新 之 后 進 一 步 提 高 水 稻 勞 動 生產(chǎn)率 的又一 次技術(shù) 革命 。 目前 ， 世界 上水稻 機插秧 技術(shù)已 成熟 ， 日本 、 韓國 等國家以 及我國 臺灣地 區(qū)的水 稻生產(chǎn) 全面實 現(xiàn)了機 械化插 秧。 國內(nèi) 外較為 成熟并 普遍使 用的插 秧機 ， 其工 作原理 大體相 同 。 發(fā)動 機分別 將動力 傳遞給 插秧機 構(gòu)和送 秧機構(gòu) ， 在兩 大機構(gòu) 的相互 配合下 ， 插秧 機構(gòu)的 秧針插入秧 塊抓取 秧苗 ， 并將 其取出 下移 ， 當移 到設定 的插秧 深度時 ， 由插 秧機構(gòu) 中的插植 叉將秧 苗從秧 針上壓 下，完 成一個 插秧過 程。同 時，通 過浮板 和液壓 系統(tǒng) ，控制 行走輪 與機體 相對位 置和浮 板與秧 針的相 對位置 ，使插 秧深度 基本一 致3。水稻 插秧種 植方式 主要集 中在亞 洲 ， 目前 國外生 產(chǎn)插秧 機的國 家也全 部在亞洲 ， 主要 是日本 和韓國 。 日本 是世界 上水稻 插秧機 械化水 平最高 的國家 ， 也是 插秧機 械研究 和制造 水平最 高的國 家，插 秧機技 術(shù)和產(chǎn) 品均處 于領(lǐng)先 地位。日 本 插 秧 機 產(chǎn) 品 已 經(jīng) 形 成 標 準 化 、 系 列 化 和 多 樣 化 的 格 局 。 乘 坐 式 有 3至10行 ， 步行 式有 1、 2、 4、 6行 ,每種 產(chǎn)品各 具特色 ,適應 于不同 的環(huán)境 條件和 生產(chǎn)規(guī) 模 ， 滿足 不同用 戶的需 要 。 日本 種植單 季水稻 ， 普遍 采用中 、 小苗 旱育稀 植技術(shù) 。插秧 機行距 為 300和 330mm4。韓 國生產(chǎn) 的插秧 機也有 步進式 和乘坐 式兩類， 但型號 比較單 一，沒 有形成 系列。 日本插 秧機主 要有下 述五方 面的特 點：(1)結(jié)構(gòu) 型式有 乘坐式 和步進 式 2大類 。(2)乘坐 式插秧 機有高 速型和 普通型 2個品 種。(3)高速 插秧機 又細分 為側(cè)重 點不同 的多個 機型。(4)耕整 地與插 秧聯(lián)合 作業(yè)。(5)多用 途插秧 機。隨著 國內(nèi)插 秧機市 場需求 的啟動 ， 未來 發(fā)展前 景廣闊 。 我國 很多企 業(yè)都介 入插秧 機的開 發(fā)和生 產(chǎn) ， 國外 的插秧 機企業(yè) 也改變 過去單 一的產(chǎn) 品出口 方式 ， 紛紛在我 國建立 獨資或 合資企 業(yè)進行 插秧機 生產(chǎn) ， 國內(nèi) 插秧機 市場已 經(jīng)形成 國際化 的競爭 局面。近年 來 ,在國 內(nèi)插秧 機市場 需求下 ， 引進 和自主 開發(fā)的 產(chǎn)品發(fā) 展很快 ， 已初步克 服了品 種單一 的缺陷 。國內(nèi) 插秧機 行距為 240和 300mm。主 要有步 行式 、 乘坐式 和獨輪 乘坐式 3種類 型 。 步行 式插秧 機和高 速插秧 機主要 是合資 企業(yè)的 產(chǎn)品 ,國 內(nèi) 生 產(chǎn) 的 主 要 是 獨 輪 乘 坐 式 插 秧 機 ,自 主 開 發(fā) 的 步 行 式 插 秧 機 和 高 速 插 秧 機也進 入了批 量生產(chǎn) 階段 。 目前 插秧機 市場的 競爭主 要來自 國外產(chǎn) 品 ， 韓國 的技術(shù)來自 日本其 產(chǎn)品價 格比較 低 ， 而且 進入我 國市場 的方式 更為靈 活 ， 因此 對我國 市場的 沖擊很 大 5。根據(jù) 國外插 秧機技 術(shù)發(fā)展 情況， 插秧機 的基本 結(jié)構(gòu)形 式不會 有大的 變化 ， 將來主 要向著 降低生 產(chǎn)成本 、提高 作業(yè)效 率的方 向發(fā)展 6。（ 1）高 速插秧 機將是 主導發(fā) 展產(chǎn)品 。從機 型結(jié)構(gòu) 來看， 高速插 秧機具 有高效率 、 高性 能等優(yōu) 勢 ， 是未 來的主 要發(fā)展 方向與 主導發(fā) 展產(chǎn)品 ； 步進 式插秧 機由于作 業(yè)效率 低、使 用勞動 強度大 。市場 占有率 將逐步 下降。（ 2）少 免耕作 業(yè)和復 合作業(yè) 。插秧 機從單 一插秧 作業(yè)向 插秧的 同時施 肥、鋪膜 和少耕 或免耕 插秧等 復式作 業(yè)方向 發(fā)展。（ 3）發(fā) 展多功 能插秧 機底盤 。插秧 機底盤 將向水 田多功 能通用 底盤方 向發(fā)展， 以提 高機器 利用率 ，降低 生產(chǎn)成 本。從國 內(nèi)目前 水稻生 產(chǎn)機械 化的發(fā) 展情況 看 ， 水稻 機插秧 仍然是 水稻生 產(chǎn)全程機械 化的最 薄弱環(huán) 節(jié) ， 插秧 機還處 于發(fā)展 初期 ， 未來 幾年市 場需求 量將會 保持快速上 升態(tài)勢 。 插秧 機產(chǎn)品 質(zhì)量和 技術(shù)水 平將進 一步提 高 。 發(fā)展 將會出 現(xiàn)下述 幾個方面 的特點 ：（ 1）手 扶步進 式插秧 機將是 持續(xù)發(fā) 展的機 型。（ 2）插 秧機產(chǎn) 品向系 列化和 多樣化 發(fā)展。（ 3）水 稻種植 機械向 高速、 精準、 創(chuàng)新的 方向發(fā) 展。（ 4）向 降低成 本，提 高可靠 性的方 向發(fā)展 。1.2 插秧 機株距 調(diào)整變 速箱研 究意義雖然 機插水 稻實現(xiàn) 了定行 、 定深 、 定穴 和定苗 栽插 ， 滿足 高產(chǎn)群 體質(zhì)量 栽培中寬 行淺栽 稀植的 要求 。 但只 有使插 秧機獲 得符合 標準要 求的插 秧質(zhì)量 ， 才能 確保水 稻的增 產(chǎn)增收 。 為了 達到滿 意的插 秧質(zhì)量 ， 在插 秧前必 須對插 秧機進 行適當?shù)恼{(diào) 整到位 ，并保 證大田 有基本 的苗數(shù) 。因水 稻品種 不同 ， 對大 田基本 苗數(shù)的 要求也 是不同 的 ， 基本 苗數(shù)過 大過小 對水稻 的生長 都不利 ， 也必 然影響 到水稻 的產(chǎn)量 。 而大 田的基 本苗數(shù) 是由秧 苗栽插時的 行距、 株距和 每穴株 數(shù)決定 的。插 秧機的 行距為 30cm固定 不變， 可調(diào)的 只有株 距和每 穴株數(shù)7。 所以 ， 通過 調(diào)整株 距調(diào)整 大田基 本苗數(shù) 來合理 實現(xiàn)水 稻栽植密 度 ， 從而 獲得最 高的產(chǎn) 量 ， 對于 水稻種 植具有 重要的 意義 。 通過 設計合 理而高效 的株距 調(diào)整變 速器 ， 對于 適應多 品種水 稻種植 ， 不同 栽植密 度要求 ， 充分 利用機 械具有 重要意 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)容本次 畢業(yè)設 計中主 要完成 的內(nèi)容 包括： 1）水 稻機械 化插秧 的意義 及發(fā)展2）插 秧機株 距調(diào)整 變速箱 方案設 計研究 插秧機 株距調(diào) 整變速 箱的技 術(shù)方案 ， 按照 課題內(nèi) 容 ， 完成 總體方 案設計 ，實現(xiàn) 7個株 距 25， 21， 18， 17， 14， 12， 11（ cm）調(diào) 整。3）插 秧機株 距調(diào)整 變速箱 的結(jié)構(gòu) 設計要求 結(jié)構(gòu)設 計合理 、簡單 ，裝置 重量輕 。 4）完 成二維 、三維 圖紙完成 三維、 二維裝 配圖和 零件圖 。2.2 擬解 決的主 要問題在 整 個 株 距 調(diào) 整 變 速 器 設 計 中 ， 首 先 要 考 慮 的 問 題 是 實 現(xiàn) 其25,21,18,17,14,12,11（ cm） 七個 株距的 調(diào)整 。 要達 到此目 標要求 ， 必須 根據(jù)插秧機 工作行 走速度 進行插 植臂插 植速度 的設計 （株距 調(diào)整變 速器轉(zhuǎn) 速設計 ） 。在確定 株距調(diào) 整變速 箱的轉(zhuǎn) 速后 ， 要合 理確定 齒輪組 的變速 組數(shù) ， 傳動 比以及 齒輪參數(shù) 。 在此 基礎上 要保證 變速器 結(jié)構(gòu)合 理 、 簡單 輕便 ， 以減 輕整機 的重量 ， 便于 插秧機 在水田 中的作 業(yè) 。 所以 在滿足 七個株 距調(diào)整 的前提 下 ， 應盡 可能使 得變速 箱整體 結(jié)構(gòu)小 ，重量 輕，結(jié) 構(gòu)緊湊 。3 研究方案、可行性分析及預期研究成果3.1 研究 方案3.1.1傳統(tǒng) 設計方 法當機 械系統(tǒng) 的執(zhí)行 件的轉(zhuǎn) 速或速 度需要 在一定 范圍內(nèi) 變化 ， 而又 允許有 一定的轉(zhuǎn) 速損失 時 ， 基于 經(jīng)濟性 考慮 ， 采用 有級變 速系統(tǒng) ， 而有 級變速 系統(tǒng)的 設計方法、 原則比 較系統(tǒng) 而成熟 。一般 設計方 法如下 所述：1）根 據(jù)插秧 機的工 作速度 確定株 距調(diào)整 的檔位 數(shù)與各 檔的傳 動比；2）根 據(jù)擋位 數(shù)和各 檔傳動 比，草 擬變速 箱的傳 動方案 ；3）確 定變速 箱的主 要參數(shù) ，包括 中心距 A、齒 輪模數(shù) m，齒 寬 b等；4）根 據(jù)變速 箱的傳 動比選 配齒輪 ，確定 各檔齒 輪的齒 數(shù)；5）進 行變速 箱主要 零部件 的強度 和壽命 計算， 包括齒 輪、軸 、軸承 、嚙合套、 換擋離 合器的 計算；6）進 行變速 箱整體 結(jié)構(gòu)設 計，繪 制總裝 配圖；7）進 行變速 箱各零 部件結(jié) 構(gòu)設計 ,繪制 零件圖8；3.1.2現(xiàn)代 設計方 法插秧 機在設 計時， 為減小 插秧時 的滾動 阻力， 整車全 部采用 輕量化 設計 。 而變速 器作為 高速插 秧機的 重要部 分 ， 在滿 足強度 和傳動 的平穩(wěn) 性條件 下 ， 應盡 量減小 體積 、 減輕 質(zhì)量 。 因此 ， 在高 速插秧 機變速 器的設 計過程 中 ， 采用 傳統(tǒng)的 設計方 法很難 得到理 想的設 計效果 。 而優(yōu) 化設計 方法在 汽車變 速器設 計中得 到了廣泛的 應用 。 借鑒 此方法 對高速 插秧機 的主變 速器進 行設計 ， 使變 速器在 滿足一 定的性 能條件 下，減 輕質(zhì)量 、增加 傳動的 平穩(wěn)性 。影響 主變速 器設計 的因素 很多 ， 為了 使問題 簡化 ， 設計 時主要 考慮各 檔嚙合齒輪 的模數(shù) 、齒數(shù) 和齒寬 ，以此 作為設 計變量 。變速 器在達 到動力 性和使 用性要 求情況 下，應 該盡量 減小體 積以減 輕質(zhì)量 、節(jié)省 成本 。 由于 變速器 的整體 尺寸主 要取決 于齒輪 系 ， 故以 變速器 齒輪體 積之和最小 作為第 一目標 函數(shù)。 高速 插秧機 變速器 優(yōu)化的 約束條 件可以 分為設 計準則 約束和 性能條 件約束 。前者 用以滿 足設計 變量的 基本要 求，后 者用于 限制變 速器的 強度性 能 9。3.2 可行 性分析傳統(tǒng) 有級變 速系統(tǒng) 的設計 方法 、 原則 比較系 統(tǒng)而成 熟 。 在本 科學習 期間已 經(jīng)對涉 及其中 的各種 原理有 了直接 的接觸 學習 ， 掌握 了其基 本規(guī)律 ， 且有 課程設 計的實 踐基礎 ，運用 傳統(tǒng)設 計方法 進行變 速器的 設計問 題不大 。 隨著 科學技 術(shù)的快 速發(fā)展 ， 有限 元分析 方法和 優(yōu)化設 計等先 進設計 方法都 得到開 發(fā)應用 ， 這些 軟件的 設計基 礎都是 過去的 力學分 析和計 算方法 ， 很多 新開發(fā)的軟 件價格 昂貴 ， 但其 中仍然 存在很 多的不 足 ， 通過 對國外 的很多 齒輪計 算資料的 研 究 和 分 析 ， 同 時 結(jié) 合 我 們 自 身 變 速 器 設 計 的 實 際 條 件 和 學 習 情 況 ， 使 用MATLAB編 程可 以 實現(xiàn) 傳 動軸 和 變速 齒 輪的 輔 助設 計 以及 計 算， 節(jié) 省了 時 間， 并簡化 了計算 過程 ， 且在 降低成 本的同 時 ， 應用 起來比 較方便 。 并且 程序的 計算結(jié)果較 為準確 ，在變 速器傳 動軸和 齒輪的 設計上 應用值 得信賴 。3.3 預期 研究成 果在完 成株距 調(diào)整變 速箱七 個株距 調(diào)整的 設計要 求的基 礎上 ， 實現(xiàn) 變速箱 結(jié)構(gòu)設計 合理、 簡單， 裝置重 量輕的 優(yōu)化設 計，完 成二維 圖紙， 三維建 模。4 研究工作計劃（進度安排）起止 時間 內(nèi)容2012.11.15至 2012.12.10 調(diào)研 、信息 匯總， 文獻查 閱分析2012.12.10至 2012.12.31 外文 翻譯 、 文獻 綜述 、 開題 報告 ， 并熟 悉理論 力學 、機械 原理等 相關(guān)知 識2013.01.01至 2013.01.0