棉花裸苗移栽機移栽機構(gòu)設(shè)計與仿真說明書

目錄摘要 1關(guān)鍵詞 11前言 11.1研究的目的和意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3研究內(nèi)容 32整機方案設(shè)計 32.1移栽機比較 32.2移栽機確定 32.3移栽機工作原理 33開溝器設(shè)計 44覆土機構(gòu)設(shè)計 44.1覆土器選用 44.2連接圓盤設(shè)計 65移栽機構(gòu)設(shè)計 65.1傳動方案確定 65.1.1鏈條種類及選擇 75.2傳動原理 75.3鏈傳動設(shè)計 85.3.1一級鏈傳動設(shè)計 95.3.2二級鏈傳動設(shè)計 125.3.3三級鏈傳設(shè)計 145.3.4鏈輪的材料 165.4主軸設(shè)計 165.4.1輸出軸設(shè)計 165.4.2地輪軸設(shè)計 196苗夾設(shè)計 226.1苗夾 226.2投苗過程 237澆水系統(tǒng)設(shè)計 238總結(jié) 24參考文獻 24致謝 25

棉花裸苗移栽機移栽機構(gòu)設(shè)計與仿真摘要：我國是種棉大國，種植范圍廣,但與先進種棉大國相比，我國的棉花生產(chǎn)方式落后、經(jīng)營規(guī)模小、勞動生產(chǎn)率低、生產(chǎn)成本比較高、機械化程度低。因此降低降低農(nóng)民的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率迫在眉睫。棉花裸苗移栽機的研究對緩解這一現(xiàn)狀具有很大的意義。這將大大提高資源利用率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)出率，增加經(jīng)濟效益，實現(xiàn)棉花移栽的規(guī)模化、機械化和自動化。其中棉花裸苗移栽機構(gòu)是棉花裸苗移栽機的核心部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性對棉花移栽效率和移栽質(zhì)量有重要的影響。關(guān)鍵詞：棉花裸苗；移栽機構(gòu)；苗夾；CottonNakedSeedlingTransplantingMechanismDesignandSimulationAbstract:Chinaisabigcountryofplantingcotton,withwideplantingrange,butcomparedwithadvancedplantingcottonofbigcountry,ourcountryscottonproducesmeanslagbehind,themanagementscaleissmall,laborproductivityislow,theproductioncostisrelativelyhigh,thelevelofmechanizationislow.Therefore,loweringthelaborintensityoffarmers,improvinglaborproductivityareimminent.Bareseedingofcottontransplantingmachineresearchhasgreatsignificancetoalleviatethissituation.Thiswillgreatlyimprovetheutilizationrateofresourcesandtheyieldrateofagriculture,increaseeconomicbenefits,implementcottontransplantingscale,mechanizationandautomation.Oneofcottonseedingtransplantingmechanismisbareseedingofcottontransplantingmachinecorecomponent,therationalityofthestructuredesignofiteffectsmoretoefficiencyofcottontransplantingandthequalityoftransplanting.Keywords:bareseedingofcotton;transplantingmechanism;seedingclamps.1前言1.1研究的目的和意義棉花種植在我國已經(jīng)有悠久的歷史，是我國的重要經(jīng)濟作物之一。由于許多歷史原因和國家因素，我國的棉花機械化水平很低，還處于剛剛起步階段。黃河和長江流域的許多棉花種植還處于全人工階段，浪費了大量的人力和物力。隨著棉花種植技術(shù)水平的提高，棉花種植從20世紀(jì)6O年代的種子直播，到80年代的棉花育苗移栽一營養(yǎng)缽育苗，到21世紀(jì)的棉花無土(基質(zhì))育苗移栽技術(shù)，使育苗移栽技術(shù)成為多種種棉形式的典型形式之一，為棉花機械移栽創(chuàng)造了良好的條件。我國是種棉大國，但與先進種棉大國相比，我國的棉花生產(chǎn)方式落后、經(jīng)營規(guī)模小、勞動生產(chǎn)率低、生產(chǎn)成本比較高、機械化程度低(只有43％)，其中棉苗移栽機械化程度不足30％，且主要是缽苗移栽。由于裸苗移栽能大幅度提高棉花產(chǎn)量，隨著“無土育苗”技術(shù)的不斷成熟，國內(nèi)棉花移栽面積在逐年擴大，而大面積的棉苗移栽，不采用機械作業(yè)是無法實現(xiàn)的。國外機型也滿足不了用戶對于操作簡便、技術(shù)容易掌握、靈活機動和價格合適的要求。以手工作業(yè)為主的移栽方式存在勞動強度大、生產(chǎn)效率低、難以實現(xiàn)大面積作業(yè)的弊端。因此研究適合我國棉花種植現(xiàn)狀的棉花移栽機迫在眉睫。為了降低農(nóng)民的勞動強度，提高移栽效率，實現(xiàn)移栽的棉苗行距、株距和深度一致，并最終實現(xiàn)棉花規(guī)?；N植，研制棉花移栽機具有十分重要的意義。這將大大提高資源利用率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)出率，增加經(jīng)濟效益，實現(xiàn)棉花移栽的規(guī)模化、機械化和自動化。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外棉花育苗移栽技術(shù)的研究與應(yīng)用起步較早，栽植技術(shù)和移栽機械的發(fā)展都很快。20世紀(jì)30年代國外就出現(xiàn)了手工喂苗的移栽機；5O年代，研制出多種不同結(jié)構(gòu)形式的半自動移栽機和簡易制缽機；到8O年代，半自動移栽機已相當(dāng)普及。近年來，由于育苗過程逐步實現(xiàn)了機械化、工廠化和設(shè)施化，移栽機械發(fā)展迅速，一些定型的作物專用移栽機已投入使用，各種作物的移栽基本實現(xiàn)機械化，并研制出了各種全自動移栽機。國外棉花移栽機的種類較多。按栽植器型式分，有鉗夾式，吊籃式，導(dǎo)苗管式及圓盤式等。我國在棉花移栽機研究開發(fā)工作始于20世紀(jì)70年代，到目前為止，已成功研制了多種類型的移栽機。但是，我國的棉花移栽機的研制很大程度上是在引進和借鑒國外移栽機而進行改進和仿造，技術(shù)還不成熟。并且基本上都是以半自動為主，所以需要加大研發(fā)力度，研究節(jié)能、高效并適合我國國情的棉花移栽機。目前國內(nèi)研制和正在使用的半自動棉花移栽機主要有鉗夾式移栽機、鏈夾式移栽機、導(dǎo)苗管式移栽機、吊杯式移栽機和撓性圓盤移栽機等。不同型式的移栽機有其各自的特點：（1）鉗夾式移栽機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，株距和栽植深度穩(wěn)定，適合栽植裸根苗和缽苗。缺點是栽植速度慢，株距調(diào)整困難，鉗夾容易傷苗，栽植的秧苗容易傾倒和被土壤埋沒，栽植頻率低，一般為30～45株/分。（2）鏈夾式栽植株距準(zhǔn)確，栽植后秧苗的直立度較好，喂苗送苗穩(wěn)定可靠。但是生產(chǎn)率低，易傷苗，而且喂苗區(qū)苗夾數(shù)少，并呈上下排列，栽植速度偏高時易出現(xiàn)漏栽現(xiàn)象。（3）吊藍式移栽機具有膜上打孔的突出優(yōu)點，而且秧苗落地?zé)o沖擊，不傷苗，特別適合根系不發(fā)達而且易破的缽苗移栽。但工作速度受到限制，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。（4）導(dǎo)苗管式移栽機可以克服回轉(zhuǎn)式栽植器的共同缺點，秧苗在導(dǎo)苗管中的運動是自由的，不傷苗；在適當(dāng)?shù)膶?dǎo)苗管傾角和增加扶苗機構(gòu)裝置的情況下，可以保證較好的秧苗直立度、株距均勻性和深度穩(wěn)定性；對干裸根苗不產(chǎn)生窩根現(xiàn)象；栽植頻率由喂入頻率決定，栽植頻率在60～70株/min。優(yōu)點是速度快、效率高。缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本偏高，不易控制苗的栽植質(zhì)量。（5）撓性圓盤式移栽機的主要特點是夾持秧苗可以不受鉗夾或鏈夾數(shù)量的限制，它對株距的適應(yīng)性較好。在小株距移栽方面具有良好的推廣前景。圓盤由橡膠制造，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但株距和栽植深度不穩(wěn)定，也容易出現(xiàn)埋苗，并且圓盤的壽命較短。1.3研究內(nèi)容（1）開溝機構(gòu)設(shè)計（2）移栽、覆土機構(gòu)設(shè)計（3）澆水系統(tǒng)設(shè)計2整機方案設(shè)計2.1移栽機比較（1）鉗夾式移栽機的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，株距和栽植深度穩(wěn)定，適合栽植裸根苗和缽苗。缺點是栽植速度慢，株距調(diào)整困難，鉗夾容易傷苗，栽植的秧苗容易傾倒和被土壤埋沒，栽植頻率低，一般為30～45株/分。（2）鏈夾式栽植株距準(zhǔn)確，栽植后秧苗的直立度較好，喂苗送苗穩(wěn)定可靠。但是生產(chǎn)率低，易傷苗，而且喂苗區(qū)苗夾數(shù)少，并呈上下排列，栽植速度偏高時易出現(xiàn)漏栽現(xiàn)象。2.2移栽機確定移栽機構(gòu)設(shè)計需要重點解決移栽直立度不高與株距調(diào)節(jié)問題，因此本移栽機選用鏈夾式。2.3移栽機工作原理移栽機的工作原理：在牽引機的作用下，地輪帶動與其共軸的鏈輪1，通過鏈條1帶動鏈輪2，與其共軸的鏈輪3也隨著轉(zhuǎn)動（因為鏈輪6通過滾動軸承與軸相連，因此不會隨之轉(zhuǎn)動）。鏈輪3通過鏈條2帶動鏈輪4轉(zhuǎn)動，與鏈輪4共軸的鏈輪5也轉(zhuǎn)動，最后通過鏈條3，鏈輪5帶動鏈輪6實現(xiàn)鏈輪鏈條的傳動。6個苗夾安裝在連接鏈輪5和鏈輪6的的鏈條上，因此，苗夾于鏈條一起進行上下平移和執(zhí)行鏈輪5和6旋轉(zhuǎn)。苗夾在經(jīng)過滑道時，夾持棉苗向下移動，當(dāng)移動到滑道末端時，苗夾打開，棉苗落入開溝器所開的溝中，覆土輪完成覆土工作。如圖1所示:圖1工作原理圖Fig1Theprinciplediagram3開溝器設(shè)計開溝器的工作質(zhì)量直接影響到播種質(zhì)量。需要考慮：（1）開溝后會有部分土壤掉入溝中，以保證棉花裸苗的直立度；（2）開溝刃的鋒利程度，以保證開溝的順利進行，鑒于開溝時阻力的很小，因此，采用鋒利的刃即可；（3）棉苗根系的大小及覆土鎮(zhèn)壓輪對開溝器開溝寬度的要求。因此，要求開出的溝深淺一致，深度能調(diào)，寬度合適，溝形整齊，有一定的自行搬土作用，并且干濕土不混，細(xì)濕土先覆蓋種子，以利于種子發(fā)芽。開溝器按入土角不同分為銳角和鈍角兩大類，銳角開溝器主要有鋤鏟式、翼鏟式、船型鏟式、芯鏵式等，鈍角開溝器主要有單圓盤式、雙圓盤式、滑刀式、靴式等。為了達到將殘茬、表層千土塊、雜草等向兩側(cè)拋出等農(nóng)藝要求，選擇船型鏟式開溝器。如下圖2所示。其主要參數(shù)為：開溝器刃口夾角，；翼板張角；開溝器可調(diào)高度為，寬度。開溝器工作原理為：開溝器固定通過連接板固定在移栽機上，隨移栽機向前進方向移動，依靠開溝器前沿的開溝刃破土及翼板的楔形面對土壤的擠壓實現(xiàn)開溝動作。圖2開溝器Fig2Opener另外，可根據(jù)土壤及棉苗的情況調(diào)節(jié)連接板上的固定位置達到調(diào)節(jié)開溝器開溝深度的目的。該開溝器所開溝的溝深為3～8cm，溝寬為5cm。4覆土機構(gòu)設(shè)計4.1覆土器選用為了保證棉苗移栽的直立度，在開溝器開溝、苗夾將棉苗投入苗溝后，需要覆土輪及時覆土與鎮(zhèn)壓。若過早覆土鎮(zhèn)壓則易導(dǎo)致覆土過少、栽植深度過淺，從而使棉苗傾斜；若過晚覆土鎮(zhèn)壓則易導(dǎo)致棉苗倒伏及埋苗。覆土輪的覆土與鎮(zhèn)壓時間與其安裝位置有關(guān)，因此，覆土輪設(shè)計需要考慮結(jié)構(gòu)的設(shè)計與安裝位置。常用的覆土器有鏈環(huán)式、圓盤式、爪盤式與刮板式等。為了縮短覆土與鎮(zhèn)壓之間的時間，保證棉苗直立度，選擇圓盤式覆土輪，并且使覆土輪起到覆土和鎮(zhèn)壓的作用。覆土輪的壓土面必須保持傾斜，以達到將土壤擠壓到苗根上，再將其壓實。綜合考慮以上因素，選擇覆土輪直徑為100mm，壁厚為3mm，覆土輪鎮(zhèn)壓面與地面的的接觸角度為。如下圖3所示：覆土輪工作原理：覆土輪通過螺栓與連接圓盤固定在一起，可繞軸旋轉(zhuǎn)。移栽機構(gòu)在拖拉機牽引下，覆土輪以一定的速度前進，當(dāng)苗夾將棉苗送到開溝器開好的溝中時，覆土輪進行覆土，能使棉苗保持較好的直立度。4.2連接圓盤設(shè)計連接圓盤起到軸承的作用，使覆土輪能夠繞軸旋轉(zhuǎn)。連接圓盤主要由圓盤與空圖3覆土器Fig3Thesoilcoveringdevice心軸組成。為了能夠?qū)崿F(xiàn)以上功能，將圓盤、連接軸設(shè)計成一個整體，連接圓盤采用鑄造的方式進行制造。覆土輪通過螺栓、螺母以及連接軸1固定在連接盤上。將覆土輪上四個孔與圓盤上四個孔對齊，然后用螺栓、螺母將其固定。連接軸2與折軸相連。如上圖4所示。圖4連接圓盤Fig4Connectdisk5移栽機構(gòu)設(shè)計5.1傳動方案確定傳動機構(gòu)常用的傳動方式有帶傳動、齒輪傳動和鏈傳動等。它們都有著各自的優(yōu)點與缺點。（1）帶傳動，主要是依靠帶與帶輪的摩擦進行傳動，具有結(jié)構(gòu)簡單、適用于兩軸中心距較大的場合；傳動平穩(wěn)、緩沖吸振和價格低廉等優(yōu)點。但是不能保證精確的傳動比，由于皮帶容易松弛，用于移栽機構(gòu)傳動會造成打滑現(xiàn)象，影響棉苗移栽的株距。（2）齒輪傳動，主要是依靠齒輪與齒輪相互嚙合進行傳動，具有傳動比穩(wěn)定、平穩(wěn)性高。傳遞運動準(zhǔn)確可靠；傳遞的功率和速度范圍較大；結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、可實現(xiàn)較大的傳動比；傳動效率高，使用壽命長。但齒輪傳動制造精度高，價格高，并且不適合于遠距離傳動。（3）鏈傳動，主要是依靠鏈輪與鏈條相互嚙合進行傳動。與帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，因此能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，使棉苗移栽株距均勻，傳動效率比較高，且作用在軸和軸承上的力較?。辉谕葪l件下，結(jié)構(gòu)更緊湊，能在高溫及低速的情況下使用等優(yōu)點。與齒輪傳動相比，它可以在兩軸中心距較遠的情況下傳遞運動和動力；能在塵土飛揚的不良環(huán)境中工作；鏈傳動的制造和安裝精度要求不高，價格低廉；其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動簡單、輕便。從以上三種方案來看，鏈傳動傳動平穩(wěn)，并能夠遠距離傳動，有利于保證移栽株距的均勻性。所以選擇鏈傳動的方案。5.1.1鏈條種類及選擇鏈條按用途可以分為傳動鏈、輸送鏈和起重鏈。在棉花移栽機構(gòu)中，鏈條主要用于傳動，因此選用傳動鏈。傳動鏈主要有滾子鏈，齒形鏈等類型。滾子鏈常用于傳動系統(tǒng)的低速級，一般傳遞的功率在100KW以下，鏈速不超過15m/s，它由滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外連扳組成。銷軸與外鏈板之間、套筒與內(nèi)鏈板之間均使用過盈配合；套筒與滾子之間，套筒與銷軸之間均為間隙配合。當(dāng)內(nèi)、外鏈板相對撓曲時，套筒可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動。滾子在套筒上能自由轉(zhuǎn)動，以減少嚙合時的摩擦以及緩和沖擊。齒形鏈?zhǔn)怯啥鄠€齒形鏈片并列鉸接而成。鏈片的齒形部分與鏈輪嚙合。根據(jù)其結(jié)構(gòu)差異可分為圓銷式、滾柱式和軸瓦式三種。與滾子鏈相比，它具有傳動平穩(wěn)、承受沖擊性能好、無噪聲等優(yōu)點，但是它比滾子鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較難和價格高，主要用在運動精度要求高或者高速的傳動裝置中。綜合考慮以上兩種鏈條，棉花移栽機要求的傳遞功率和速度都不是很大，且齒形鏈不合適用于農(nóng)業(yè)機械，而滾子鏈在農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用方便具有優(yōu)勢，因此選用滾子鏈。5.2傳動原理該移栽機設(shè)計了三個鏈傳動，如圖5所示：傳動機構(gòu)主要由鏈輪、鏈條構(gòu)成，如上圖所示。機構(gòu)的傳動首先由左右對稱的兩對鏈輪1通過鏈條1帶動左右兩個鏈輪2、鏈輪3及軸的旋轉(zhuǎn)，然后鏈輪3通過鏈條2帶動鏈輪4和鏈輪5旋轉(zhuǎn)，鏈輪5再通過鏈條3帶動鏈輪6旋轉(zhuǎn)，因為鏈輪6通過軸承1與軸連接，所以它不會隨軸旋轉(zhuǎn)，這樣就實現(xiàn)移栽機構(gòu)的傳動。該傳動系統(tǒng)機構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、圖5傳動原理圖Fig5Schematicdiagramoftransmission傳動穩(wěn)定，并可通過更換鏈輪實現(xiàn)傳動比的更改，能很好的完成傳動工作。5.3鏈傳動設(shè)計（1）根據(jù)本設(shè)計的要求，取棉花移栽的株距為400㎜，用平均行距種植，平均行距為800㎜（2）假設(shè)移栽機工作速度為45株/分，則移栽機每小時工作面積SS＝×0.4×0.8×60＝844.8㎡可得每小時工作面積為＝1.27畝/小時固該移栽機工作速度符合要求（3）移栽機工作時的前進速度V＝0.06SQ（1）S—株距（cm）Q—喂入量（株/分）根據(jù)公式（1）可得：V＝0.06SQ＝0.06×0.4×45＝1.08KM/h＝0.3m/s地輪轉(zhuǎn)速為nn·L＝V（2）設(shè)地輪直徑為300㎜L為輪子的周長根據(jù)公式（2）可得：n＝≈19r/min秧夾的轉(zhuǎn)速為n，設(shè)計6個這樣的秧夾n＝，T＝6×（3）根據(jù)公式（3）可見：n＝7.5r/min根據(jù)n和n以及i＝（4）由公式（4）可見：i＝＝2.5傳動比的分配：傳動比過大，鏈條在小鏈輪上的包角就會過小，參與嚙合的齒數(shù)減小，每個齒輪承受的載荷增大，加速輪齒的磨損，且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象。一般鏈傳動的傳動比i≤6，常取i＝2～3.5，鏈條在小鏈輪上的包角不應(yīng)小于120°?？紤]移栽機的轉(zhuǎn)速很低，在鏈傳動中先采用增速傳動，然后采用減速傳動。傳動比分配如下；i＝0.8，i＝3，i＝1（5）初步估算整個移栽機的功率P，棉花裸苗移栽時所需力小于100N，阻力為F表1牽引機選用湖南-5手扶拖拉機車型號額定功率牽引力速度范圍重量湖南-53.3KW1.47KN2.75～21.7㏎/h161公斤5.3.1一級鏈傳動設(shè)計（1）選擇鏈輪的齒數(shù)選擇的一般原則為，小鏈輪的齒數(shù)z不宜過少，因為雖然小鏈輪齒數(shù)少，可減小外輪廓尺寸，但齒數(shù)過少，會增加運動的不均勻性和動載荷；鏈條在進入和退出嚙合時，鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角增大；鏈傳動的圓周力增大，從整體上加速鉸鏈和鏈輪的磨損，一般鏈輪的最少齒數(shù)z＝9，一般z≥17，對于高速傳動或承受沖擊載荷的鏈傳動，z不少于25，且齒輪齒應(yīng)淬硬。由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為＝＝＝13.6，?。?5。（2）確定計算功率由表9-6查得K＝1.0，單排鏈，則計算功率為P＝K·P＝1.0×0.27KW＝0.27KW（3）計算鏈節(jié)數(shù)初選中心距a＝30p相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)L＝2＋＋（5）由公式（5）可見：L＝2＋＋＝2×＋＋＝60＋16＋0.0034＝76.0034鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)取L＝76節(jié)（4）確定單排鏈傳動的額定功率pp≥（6）K-工作情況系數(shù)K-小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K-鏈長系數(shù)K-雙排系數(shù)查機械設(shè)計手冊K＝1.0，K＝0.775，K＝0.94，K＝1由公式（6）可見：p≥＝0.37KW（6）選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)p＝0.37KW及n＝19r/min查機械設(shè)計手冊可選16A-1其節(jié)距為p＝25.4㎜（7）確定實際安裝中心距a＝30p＝30×25.4＝762㎜實際安裝的中心距aa＝a－＝2p（7）由公式（7）可見：a＝762－2×25.4＝711.2㎜（8）計算鏈速VV＝（8）由公式（8）可見：V＝＝＝0.137m/s（10）計算壓軸力有效圓周力為：F＝1000＝1000×≈1971N鏈輪水平布置時的壓軸力系數(shù)K＝1.15，則壓軸力為F≈KF＝1.15×1971＝2266.6N（11）鏈輪的主要尺寸①鏈輪1分度圓直徑d＝＝＝138.04㎜齒頂圓直徑dd＝d＋p＝138.04＋23＝161.04㎜d＝d＋1.25p＝138.04＋31.75＝169.79㎜圓整d＝165㎜齒根圓直徑dd＝d＝138.04㎜齒高hh＝0.5p＝0.5×25.4＝12.7㎜h＝0.625p＋＝0.625×25.4＋＝17.07㎜取h＝15㎜確定的最最大軸凸緣直徑dd＝pcot－1.04h－0.76＝135.28－25.095－0.76＝109.425㎜圓整d＝110㎜h內(nèi)鏈板高度②鏈輪2分度圓直徑d＝＝＝122.12㎜齒頂圓直徑dd＝＋p＝122.12＋22.606＝144.726㎜d＝d＋1.25p＝122.12＋31.75＝153.87㎜圓整d＝150㎜齒根圓直徑dd＝d＝122.12㎜齒高hh＝0.5p＝0.5×25.4＝12.7㎜h＝0.625p＋＝0.625×25.4＋＝17.23㎜取h＝15㎜確定的最最大軸凸緣直徑dd＝pcot－1.04h－0.76＝119.38－15.7－0.76=102.92㎜圓整d＝102㎜分度圓直徑d＝＝＝90.74㎜齒頂圓直徑dd＝d＋p＝90.7＋27.1＝117.8㎜d＝d＋1.25p＝90.7＋31.75＝122.45㎜圓整d＝120㎜齒根圓直徑dd＝d＝90.74㎜齒高hh＝0.5p＝0.5×25.4＝12.7㎜h＝0.625p＋＝0.625×25.4＋＝17.7㎜取h＝15㎜確定的最最大軸凸緣直徑dd＝pcot－1.04h－0.76＝87.122－25.095－0.76＝61.267㎜圓整d＝62㎜h內(nèi)鏈板高度。5.3.2二級鏈傳動設(shè)計（1）選擇鏈輪的齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)z＝11，大鏈輪的齒數(shù)為z＝i·z＝11×3＝33（2）確定計算功率由表9-6查得K＝1.0，單排鏈，鏈傳動的效率為0.96，則計算功率為,P＝K·P＝1.0×0.27×0.96＝0.26KW（3）計算鏈節(jié)數(shù)初選中心距a＝30p相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)L＝2＋＋（9）由公式（9）可見：L＝2＋＋＝60＋22＋0.408＝82.408鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)取L＝82節(jié)（4）確定單排鏈傳動的額定功率pK-工作情況系數(shù)K-小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K-鏈長系數(shù)K-雙排系數(shù)查機械設(shè)計手冊K＝1.0，K＝0.554，K＝0.96，K＝1由公式（6）可見：p≥＝0.49KW（5）選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)p＝0.49KW及n＝＝23.75r/min查機械設(shè)計手冊可選12A-1其節(jié)距為p=19.05㎜（6）確定實際安裝中心距實際安裝的中心距a由公式（7）可見：a＝571.5－2×19.05＝533.4㎜（7）計算鏈速VV＝＝＝0.083m/s（8）計算壓軸力有效圓周力為：F＝1000＝1000×≈3133N鏈輪垂直布置時的壓軸力系數(shù)K＝1.05，則壓軸力為F≈K,F＝1.05×3133=3289N（9）鏈輪的主要尺寸①鏈輪3分度圓直徑d＝＝＝68.07㎜齒頂圓直徑dd＝d＋p＝68.07＋16.28＝84.35㎜d＝d＋1.25p＝68.07＋23.8＝91.88㎜圓整d＝86㎜齒根圓直徑dd＝d＝67.64㎜齒高hh＝0.5p＝0.5×19.05＝9.525㎜h＝0.625p＋＝0.625×19.05＋＝13.29㎜取h＝10㎜確定的最最大軸凸緣直徑dd＝pcot－1.04h－0.76＝65.25－18.8－0.76＝45.68㎜圓整d＝46㎜h內(nèi)鏈板高度。②鏈輪4分度圓直徑d＝＝＝200㎜齒頂圓直徑dd＝d＋p＝200＋18.13＝218.13㎜d＝d＋1.25p＝200＋23.8＝223.8㎜圓整d＝220㎜齒根圓直徑dd＝d＝200㎜齒高hh＝0.5p＝0.5×19.05＝9.525㎜h＝0.625p＋＝0.625×19.05＋＝12.37㎜取h＝10㎜確定的最最大軸凸緣直徑dd＝pcot－1.04h－0.76＝199.5－18.8－0.76＝179.9㎜圓整d＝180㎜h內(nèi)鏈板高度。5.3.3三級鏈傳設(shè)計（1）選擇鏈輪的齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)z＝15，鏈輪的齒數(shù)為z＝i·z＝1×15＝15（2）確定計算功率由表9-6查得K＝1.0，單排鏈，鏈傳動的效率為0.96，則計算功率為,P＝K·P＝1.0×0.26×0.96＝0.25KW（3）計算鏈節(jié)數(shù)初選中心距a＝30p相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)L＝2＋＋（10）由公式（10）可見：L＝2＋＋＝60＋15＝75鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)取L＝76節(jié)（4）確定單排鏈傳動的額定功率pK-工作情況系數(shù)K-小鏈輪齒數(shù)系數(shù)K-鏈長系數(shù)K-雙排系數(shù)查機械設(shè)計手冊K＝1.0，K＝0.775，K＝0.94，K＝1公式（6）可見：p≥0.34KW（5）選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)p＝0.34KW及n＝23.75r/min查機械設(shè)計手冊，可選10A-1其節(jié)距為p＝15.875㎜（6）確定實際安裝中心距根據(jù)移栽機的結(jié)構(gòu)鏈輪3和鏈輪4的安裝中心距跟鏈輪5和鏈輪6的安裝中心距是相等的，即a＝533.4㎜（7）計算鏈速VV＝＝≈0.09m/s（8）計算壓軸力有效圓周力為：F＝1000＝1000×≈2778N鏈輪垂直布置時的壓軸力系數(shù)K＝1.05，則壓軸力為F≈KF＝1.05×2778＝2912N（9）鏈輪的主要尺寸鏈輪56分度圓直徑d＝d＝＝＝76.34㎜齒頂圓直徑dd＝d＋p＝76.3＋14.2＝90.8㎜d＝d＋1.25p＝76.3＋19.8＝96.1㎜圓整d＝92㎜齒根圓直徑dd＝d＝76.34㎜齒高hh＝0.5p＝0.5×15.875＝7.9㎜h＝0.625p＋＝0.625×15.875＋＝10.8㎜取h＝9㎜確定的最最大軸凸緣直徑dd＝pcot－1.04h－0.76＝74.6－15.7－0.76=58.14㎜圓整d＝59㎜（10）鏈傳動的張緊針對第二級和三級鏈傳動中心距相等但鏈節(jié)數(shù)不等的情況，以及中心線與水平線的夾角大于，設(shè)置張緊裝置，如圖6所示：緊輪的設(shè)置避免了因鏈條的松邊垂直過圖6張緊輪布置圖Fig6Tensioningwheelarrangement大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象而造成對棉花的株距的影響，同時也增加鏈條與鏈條的嚙合包角。張緊輪的直徑跟鏈輪的直徑相近。張緊輪通過軸承與軸連接，軸與圓盤一體，通過螺釘連接在支撐架上。5.3.4鏈輪材料選擇①一般工況下在中速、中載鏈輪采用中碳鋼淬火處理采用45、50、45Mn鋼，經(jīng)淬火、回火處理，齒面硬度40～50HRC②重要工況下在高速、重載、連續(xù)運動的傳動采用15Cr、20Cr材料，經(jīng)表面滲碳、淬火和回火處理，齒面硬度55～60HRC，或40Cr、35SiMn、35CrMo材料，經(jīng)淬火、回火處理，齒面硬度40～50HRC③簡單工況下在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中鏈輪采用中碳鋼制造采用35鋼經(jīng)正火處理，齒面硬度160～200HBS，或15、20鋼經(jīng)表面滲碳、淬火和回火處理，齒面硬度50～60HRC鑒于該移栽機的速度和工作環(huán)境，鏈輪的材料選擇碳鋼。5.4主軸設(shè)計5.4.1輸出軸設(shè)計（1）計算軸的轉(zhuǎn)矩T。（11）由公式（11）可見：T＝955010×＝9550××10＝100526N·㎜（2）初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr,鋼，調(diào)質(zhì)處理，查機械設(shè)計手冊，取A100,由公式。由于軸上開有鍵槽，因此軸需適當(dāng)增大，取，第1段軸與鏈輪4配合，其長度為41㎜，直徑為；第2段軸用于安裝軸承，初選深溝球軸承6006，其尺寸為,固取該段軸直徑為；第3段與鏈輪5配合，直徑為，長60㎜。如圖7所示。圖7輸出軸Fig7Outputshaft（3）計算作用在軸上的力，鏈條與水平面的傾角為①已知鏈輪4的分度圓直徑為表2的值根據(jù)傳動鏈的布置及負(fù)荷類型選定：傾斜角水平或40°以內(nèi)垂直或大于40°1.151.05則鏈輪軸上的作用力鏈輪軸受垂直力鏈輪軸受水平力②已知鏈輪5的分度圓直徑為則鏈輪軸上的作用力鏈輪軸受垂直力鏈輪軸受水平力（4）計算軸承處反作用力①水平反作用力,。由平衡條件：(12)(13)由公式(12)和(13)可見:②垂直反作用力,。由平衡條件:(14)(15)由公式（14）和公式（15）可見:（5）合成彎矩①垂直面彎矩(16)②平面彎矩(17)③計算總彎矩④做出軸的載荷分析圖，如圖8：圖8軸的載荷分析圖Fig8Axialloadanalysisdiagram⑤彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，即截面A。取（18）由公式（18）可見：按選定的軸的材料40Cr,調(diào)質(zhì)處理，查機械設(shè)計手冊許用彎曲應(yīng)力為＝70MP。因,故該軸設(shè)計是安全的。（6）鍵的校核①根據(jù),鍵的截面尺寸：，高，鍵長②校核鍵連接的強度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查機械設(shè)計手冊，鍵的許用擠壓應(yīng)力，鍵的工作長度,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，根據(jù)(19)由公式（19）可見：故鍵滿足要求（7）軸承的校核①求比值，查機械設(shè)計手冊得②求當(dāng)量動載荷查表?、垓炈爿S承的壽命查機械設(shè)計手冊，軸承的基本的動載荷,根據(jù)式根據(jù)該移栽機的設(shè)計，符合要求。地輪軸設(shè)計（1）計算軸的轉(zhuǎn)矩。由公式（11）可見：T＝955010×＝9550××10＝135710.5N·㎜（2）初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr,鋼，調(diào)質(zhì)處理，查機械設(shè)計手冊，取A100由。由于軸上開有鍵槽，因此軸需適當(dāng)增大，取，第1段軸安裝地輪，；第2段軸與鏈輪1配合，，；第3段軸與鏈輪配合，，；第4段軸裝軸承，初選深溝球軸承6007，；第5段過渡軸，，；第6段同第4段；第7段配有鏈輪1，，；第8段同第1段。如圖9所示。圖9地輪軸Fig9Theaxle（3）計算作用在軸上的力，鏈條與水平面的傾角為①已知鏈輪1的分度圓直徑為則鏈輪軸上的作用力鏈輪軸受垂直力鏈輪軸受水平力②輪的分度圓直徑為則鏈輪軸上的作用力鏈輪軸受垂直力鏈輪軸受水平力（4）合成彎矩①垂直面彎矩由公式（14）可見：②水平面彎矩由公式（15）可見：③計算總彎矩比較截面A、截面B受到的總彎矩可知，截面A最危險。④做出軸的載荷分析圖，如圖10：圖10軸的載荷分析圖Fig10Axialloadanalysisdiagram⑤按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度，即截面A。由公式（12）可見：前已選定軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理,查表得。因此，故安全。（5）鍵的校核①根據(jù),鍵的截面尺寸：，高，鍵長②校核鍵連接的強度。鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查機械設(shè)計手冊，鍵的許用擠壓應(yīng)力，鍵的工作長度,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，由公式（19）可見：故鍵滿足要求③根據(jù),鍵的截面尺寸：，高，鍵長④校核鍵連接的強度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查機械設(shè)計手冊，鍵的許用擠壓應(yīng)力，鍵的工作長度,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，由公式（19）可見：故鍵滿足要求。6苗夾設(shè)計6.1苗夾苗夾是移栽機構(gòu)的重要部件，是移栽的執(zhí)行機構(gòu)，苗夾的設(shè)計是否合理關(guān)系到是否造成傷苗及棉苗的直立度。苗夾的機構(gòu)主要由支撐板、夾桿、導(dǎo)苗槽、固定座、橡膠夾、銷釘、連接槽組成。如下圖11所示：圖11苗夾Fig11Theseedlingclamp苗夾的工作原理為:苗夾由連接槽上的螺紋孔連接在鏈條上，夾桿可以在連接槽上的固定座上擺動，進行移栽時，將棉花放置于導(dǎo)苗槽內(nèi)，根朝外，莖被橡皮夾夾持。當(dāng)苗夾通過下滑道時，橡皮夾因為下滑道的作用力而夾緊棉花，直至苗夾與下滑道脫離，夾桿在重力作用下，向外擺動，橡皮夾也隨之松開，棉花裸苗完成投苗。6.2投苗過程投苗的過程直接影響到棉花裸苗移栽的直立度,根據(jù)零速投苗原理,苗夾的圓周速度與移栽機的前進速度的方向相反,且最后移栽時苗夾圓周速度有足夠的分速度抵消移栽機的前進速度。具體過程如下：（1）在苗夾過最高點未到滑道之前，機械手把棉花裸苗按根部在下方的規(guī)律放在苗夾中。（2）苗夾經(jīng)過豎直滑道，運動軌跡由圓周變?yōu)橹本€，與此同時，苗夾在滑道的夾緊力下夾緊裸苗的莖部。（3）棉花裸苗快到達最低點時，苗夾脫離滑道，苗進入移栽階段，直到苗有足夠的分速度與移栽機的前進速度抵消，至此，完成投苗過程。7澆水系統(tǒng)設(shè)計澆水系統(tǒng)由水桶、水管和水龍頭構(gòu)成，如下圖12所示：圖12水龍頭Fig12Tap①查相關(guān)資料，棉花移栽需要按每行每分鐘1～3升澆水，選擇水龍頭的內(nèi)徑為20㎜，根據(jù)移栽機的工作環(huán)境，選擇水龍頭為常見扳手式手柄水龍頭，操作簡單，水龍頭材質(zhì)為合金。水龍頭直接通過螺紋連接連在水桶底部。②水管的選擇，要求水管韌，性好，使用壽命長，因此選擇PPR材料。水管的直徑d,根據(jù)公式。按經(jīng)濟流速計算：時。取，。計算，圓整，取。水管從水龍頭接出，連在開溝器前端的固定金屬管上。③水箱采用合金鋼制作，根據(jù)每小時移栽一畝，采用圓柱形。水箱裝在靠近牽引機的地方，方便開停水龍頭。④在澆水過程中，水的高度會不斷減小，水壓不斷減小，根據(jù)公式，，，為管子的橫截面積?？梢?，忽略沿程壓力損失,水的速度也會不斷減小，流量也隨之減小。因此在澆水的過程中需要對水進行加壓，以保證水澆水量的穩(wěn)定。⑤水泵電機加壓。通過水泵電機轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)軸，葉輪轉(zhuǎn)動水加速，水加壓。水泵電機的額定功率。澆水系統(tǒng)的工作原理：水桶里的水通過水龍頭由人工直接打開和關(guān)閉，按每行每分鐘1～3升澆水。通過水箱中的水泵電機維持水速和流量，實現(xiàn)衡流量灌溉。8總結(jié)本棉花裸苗移栽機的設(shè)計具有十分重要的意義，它是針對目前我國棉花種植面積范圍廣，勞動強度大，生產(chǎn)效率低的現(xiàn)狀分析后提出的。該移栽機構(gòu)采用簡單而常見的鏈傳動，并把苗夾通過螺紋固定在鏈條上，隨著鏈條的轉(zhuǎn)動很方便的實現(xiàn)移栽。移栽機還能通過改變中間級鏈輪的齒數(shù)改變株距。整個移栽機使用方便，能夠被廣泛在勞動人民所使用。但由于沒有做成成品，很多數(shù)據(jù)和結(jié)論僅停留在理論階段。除此該移栽機需要通過實驗更加優(yōu)化。仿真還不夠全面。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我遇到國很多問題，查閱了很多資料，總之，經(jīng)過近半年的畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到國很多新知識，并能把學(xué)過在很多知識應(yīng)用到該設(shè)計里面。參考文獻[1]韓占全，封俊．我國旱地栽植機械的現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].代農(nóng)機化，2000，(8)：29～31.[2]李志鑫，陳風(fēng)．國內(nèi)移栽機具發(fā)展現(xiàn)狀[J]．新疆農(nóng)機化，2004，(2)：32～33.[3]王慶杰,姚宗路.楔刀型免耕開溝器設(shè)計與實驗[J].機械工程學(xué)報,2008,44(9):177～181.[4]曾壯,張淑敏.翼板灌水開溝器的設(shè)計與研究[J].機械工程與自動化,2004,125(4):17～18.[5]李寶筏.農(nóng)業(yè)機械學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2003.7.[6]濮良貴,紀(jì)名剛.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社,2006.5.[7]李其昀，魯善文．棉花移栽機的試驗研究[J]．農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2006，(1)：26～27.[8]唐海明，陳金湘．棉花育苗技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J]．江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2007，l9(6)：31～34.[9]劉效亮，李其昀．育苗移栽機械化發(fā)展方向[J]．山東X-．V-大學(xué)學(xué)報，2003,(5):108～110.[10]農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所．2ZY–2型油菜（棉花）移栽機[R]．農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備．2008，(2)．[11]韓長杰．2ZB–2型移栽機的研制[J]．農(nóng)業(yè)科技與裝備．2010,(6)：51～53.[12]韓長杰．吊籃式移栽機的研究與分析[D]．烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007．[13]金誠謙，吳崇友，袁文勝．鏈夾式移栽機栽植作業(yè)質(zhì)量影響因素分析[J]．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報．2008，(9)．[14]封俊，顧世康，曾愛軍．導(dǎo)苗管式移栽機的試驗研究（1）[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報．1998，(01)．[15]盧勇濤，李亞雄，陳亞琳等．2ZML—2型棉苗膜上移栽機的研制與試驗[J]．新疆農(nóng)機化．2010，(6)．[16]韓長杰，楊宛章，司明理．轉(zhuǎn)盤式投苗機構(gòu)是設(shè)計與調(diào)整[J]．新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報．2007，(2)．[17]封俊．2ZDF型導(dǎo)苗管式移栽機[J]．農(nóng)機質(zhì)量與監(jiān)督．2000，(2)．[18]曾愛軍．2ZDF型半自動導(dǎo)苗管式移栽機[P]．現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)．2000，(5)．[19]茜，劉磊，陳永成等．吊籃式移栽機栽植器運動軌跡研究[J]．農(nóng)業(yè)機械．2009，(14)．[20]國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M].北京:高等教育出版社,20006.5.[21]魏文軍,高英武.機械原理[M].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2005.8.[22]成大先.機械設(shè)計手冊第3卷[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.1.[23]劉洋,李亞雄等.棉花膜上裸根移栽投苗機構(gòu)設(shè)計[J].農(nóng)機化研究,2010,(4):72～74.[24]鄭志峰.鏈傳動設(shè)計與應(yīng)用手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1992.2.[25]中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)技術(shù)設(shè)計手冊[M].北京:中國工業(yè)出版社出版,1971.8.[26]中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院編.實用機械設(shè)計手冊(上)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)機械出版社,1985.7.[27]B.K.HuangandWE.Splinter.DevelopmentofanAutomatictransplan