插秧機(jī)分插系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄一、設(shè)計(jì)的要求、目的及意義11.1水稻插秧機(jī)簡介11.2分差機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求分析1二、總體方案設(shè)計(jì)與論證12.1總體方案設(shè)計(jì)12.2總體方案評(píng)估與確定2三、機(jī)構(gòu)分析與計(jì)算33.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)態(tài)仿真33.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的理論計(jì)算驗(yàn)證53.2.1建立位移方程63.2.2建立速度方程73.2.3建立加速度方程8四、關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)94.1推秧機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)9五、結(jié)論11六、心得體會(huì)和建議12七、參考文獻(xiàn)12需要三維零件圖、裝配圖、autoCAD圖，匯報(bào)PPT，聯(lián)系微信qiufeng35771插秧機(jī)分插系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的要求、目的及意義1.1水稻插秧機(jī)簡介 中國傳統(tǒng)的插秧工具秧馬和蒔扶，已有近千年的

2、使用歷史。宋代蘇軾曾作“秧馬歌”，敘說了湖北農(nóng)民使用秧馬的情景。使用蒔扶可以代替手工分秧，并將秧苗梳入泥中定植，直至20世紀(jì)50年代，某些地區(qū)仍在使用。中國水稻插秧機(jī)的研制工作始于1953年。1956年在蒔扶分秧方式的啟發(fā)下，首次提出群體逐次分格取秧、直接栽插的秧苗分插原理，從而在水稻插秧機(jī)的研制上取得了突破，研制出水稻拔取苗移栽的第一代樣機(jī)。到1960年，各地推薦生產(chǎn)上使用的人力、畜力插秧機(jī)已達(dá)21種。1967年，第一臺(tái)自走式機(jī)動(dòng)插秧機(jī)“東風(fēng)-2S”型通過鑒定定型并投入生產(chǎn)，每天可插秧1520畝。 日本于1898年,發(fā)表第一個(gè)水稻插秧機(jī)專利;意大利于1915年開始研究拔秧苗的水稻插秧機(jī)，至5

3、0年代已有拖拉機(jī)配套的商品出售,但都由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，作業(yè)時(shí)需用輔助勞力多而未能推廣。日本于60年代研制帶土小苗的栽植技術(shù)和相應(yīng)的水稻插秧機(jī)。1966年后，工廠化水稻育秧設(shè)備研制成功，促進(jìn)了插秧機(jī)械化的迅速發(fā)展。1.2分差機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求分析 分插系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)秧苗從秧盤上分離到插植入水田中這一動(dòng)作。該過程的主要步驟有：分秧、運(yùn)秧、插秧、回程四個(gè)階段。此過程應(yīng)設(shè)計(jì)為循環(huán)過程以實(shí)現(xiàn)更高效的機(jī)械自動(dòng)化。問題的難點(diǎn)在于：1、如何順利將秧苗從秧盤上分離出來；2、如何保證秧苗在插秧瞬間與地面盡量保持垂直；3、如何在插秧之后順利進(jìn)入回程并不碰到已插好的秧苗。為此應(yīng)該保證分差機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與插秧機(jī)的運(yùn)功的合成運(yùn)

4、動(dòng)軌跡為魚尾線狀，且“魚頭”部分越窄小越好。同時(shí)根據(jù)實(shí)際插秧情況，應(yīng)保證秧苗間距在20cm左右，設(shè)計(jì)插秧頻率擬定為120次/min，插秧深度1020mm。二、總體方案設(shè)計(jì)與論證2.1總體方案設(shè)計(jì)方案甲：采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，主動(dòng)件為曲柄，使秧爪按照特定軌跡運(yùn)動(dòng)。此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，傳動(dòng)準(zhǔn)確，快速。結(jié)構(gòu)簡圖如下：圖1方案乙：采用連桿機(jī)構(gòu)，利用油缸作為主動(dòng)件，來實(shí)現(xiàn)秧爪 的特定軌跡運(yùn)動(dòng)。此機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，但是需要額外的液壓油路。簡圖如下：圖22.2總體方案評(píng)估與確定評(píng)估論證：方案甲結(jié)構(gòu)簡單，使用機(jī)構(gòu)單一，方便制造；方案乙歲結(jié)構(gòu)簡單，但是需要設(shè)計(jì)專用的液壓回路，且使用液壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)作結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較

5、高。因此相較之下，方案甲更適合農(nóng)用水稻插秧機(jī)的設(shè)計(jì)。方案確定：采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分插機(jī)構(gòu)的特定軌跡。三、機(jī)構(gòu)分析與計(jì)算3.1曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的三維動(dòng)態(tài)仿真首先通過軌跡仿真了解桿1、桿2、桿3分別對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響，模擬圖如下：圖3圖4由模擬結(jié)果可以看出：桿1的作用：改變軌跡輪廓的大小。桿2的作用：改變?nèi)コ毯突爻讨苯拥乃介g隔。桿3的作用：與桿2協(xié)同控制水平間隔。通過不斷調(diào)整各桿長度，避免曲柄連桿機(jī)構(gòu)出現(xiàn)死點(diǎn)的同時(shí)讓軌跡更加符合所需的曲線形式，便得到如下仿真軌跡。結(jié)合實(shí)際尺寸情況按比例設(shè)計(jì)各構(gòu)件尺寸如下：桿1（曲柄）長度：35mm 桿2長度：90mm桿3（擺桿）長度：90mm 分離針前端到A點(diǎn)距離：

6、190mm保證分離針前端與A，B兩點(diǎn)在同一直線上，插植臂與AB的夾角（銳角）為60° 下圖為水稻插秧機(jī)不發(fā)生水平移動(dòng)時(shí)的軌跡：圖5加入水平運(yùn)動(dòng)后的合成運(yùn)動(dòng)軌跡：圖6局部放大：圖73.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的理論計(jì)算驗(yàn)證圖83.2.1建立位移方程1） 矢量方程 其中，為未知數(shù)。將上述方程組聯(lián)立后得 設(shè) 則有設(shè) 設(shè)在0到之間，可求。 2）曲柄OA的質(zhì)心 3）連桿AB的質(zhì)心 4）搖桿BC的質(zhì)心3.2.2建立速度方程1） A點(diǎn)速度 2） B點(diǎn)速度3） OA質(zhì)心4） AB質(zhì)心5） BC質(zhì)心6） BC桿角速度7） AB桿角速度3.2.3建立加速度方程1) A點(diǎn)加速度2) OA質(zhì)心加速度3) BC角加速度

7、4) AB角加速度5) AB質(zhì)心加速度6) BC質(zhì)心加速度 將通過仿真確定的數(shù)據(jù)代入上面的公式可驗(yàn)證當(dāng)?shù)竭_(dá)軌跡最下端時(shí)，AB的水平速度與OA的水平速度近似相等且為零。合成插秧機(jī)水平移動(dòng)速度后仍遠(yuǎn)小于AB的垂直方向速度，故此數(shù)據(jù)較為合理，可用作機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)。四、關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)4.1推秧機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)推秧機(jī)構(gòu)的作用是在插植臂運(yùn)動(dòng)到最下端將秧苗送入水田后通過快速動(dòng)作將秧苗打入水田中，避免插植臂返回過程中分離針又拉扯到秧苗將秧苗拖出或撞倒，故做出如下設(shè)計(jì)方案：圖9如示意圖所示。推秧機(jī)構(gòu)主要由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，具體過程是：將凸輪5與曲柄固連在一起，曲柄每轉(zhuǎn)動(dòng)一周便帶動(dòng)凸輪5相對(duì)插植機(jī)構(gòu)6轉(zhuǎn)動(dòng)一周，并在插植機(jī)構(gòu)位于最

8、下處時(shí)，是凸輪撤去對(duì)撥叉4的作用力，彈簧3便會(huì)在彈性力的作用下推動(dòng)撥叉快速推動(dòng)推秧?xiàng)U2完成打苗動(dòng)作，使秧苗脫離分離針，插入水田中。凸輪大致形狀如下：圖10 如上圖所示，凸輪相對(duì)插植臂旋轉(zhuǎn)一周則可使得撥叉有一個(gè)慢速回程壓縮彈簧的過程，然后到達(dá)凸輪徑最大值處時(shí)，對(duì)撥叉的推力突然消失，撥叉將被彈簧迅速反彈，同時(shí)帶動(dòng)推秧?xiàng)U快速推秧。五、結(jié)論根據(jù)整個(gè)過程的仿真計(jì)算，所設(shè)計(jì)的分插機(jī)構(gòu)基本可以滿足實(shí)際需要，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后的二維圖大致如下：圖11三維模型及仿真如下：圖12六、心得體會(huì)和建議本次課程設(shè)計(jì)過程中，我們小組齊心協(xié)力共同完成了機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算、仿真模擬、二維及三維建模，在這個(gè)過程中復(fù)習(xí)鞏固了機(jī)械原理、機(jī)

9、械制圖等相關(guān)課程的理論知識(shí)，再次練習(xí)了AutoCAD的使用，同時(shí)自學(xué)了SolidWorks軟件的三維造型和仿真模擬，花費(fèi)了數(shù)周時(shí)間終于成功的解決了課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的要求。整個(gè)過程讓我們了解認(rèn)識(shí)了一個(gè)完整的設(shè)計(jì)過程是怎么樣的，完成設(shè)計(jì)工作的步驟規(guī)范有哪些，這些不論是對(duì)我們將來工作還是繼續(xù)深造都有很大的幫助，機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的幫助很大，我們收獲頗豐。同時(shí)這個(gè)題目也讓我們認(rèn)識(shí)到了農(nóng)業(yè)機(jī)械化對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要影響，讓我們對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械化在推動(dòng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中的重要作用有了更深刻的了解。七、參考文獻(xiàn)【1】宋建農(nóng)、劉彩玲等.農(nóng)業(yè)機(jī)械與設(shè)備M.北京：農(nóng)業(yè)出版社，2006.【2】俞高紅，趙勻，趙鳳芹。等高速水稻插秧機(jī)分插機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展J農(nóng)機(jī)化研究，2003(2)：4l一43【3】 尹建軍，趙勻，張際先高速插秧機(jī)差速分插機(jī)構(gòu)的工作原理及其CADCAEJ農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2003，19(3)：9094【4】華南農(nóng)學(xué)院農(nóng)機(jī)系.水稻插秧機(jī)原理與設(shè)