插秧機分插系統(tǒng)設計

1、目錄一、設計的要求、目的及意義11.1水稻插秧機簡介11.2分差機構的設計要求分析1二、總體方案設計與論證12.1總體方案設計12.2總體方案評估與確定2三、機構分析與計算33.1曲柄搖桿機構的三維動態(tài)仿真33.2曲柄搖桿機構的理論計算驗證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、關鍵部件設計94.1推秧機構設計9五、結論11六、心得體會和建議12七、參考文獻12需要三維零件圖、裝配圖、autoCAD圖，匯報PPT，聯(lián)系微信qiufeng35771插秧機分插系統(tǒng)的設計一、設計的要求、目的及意義1.1水稻插秧機簡介 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50年代，某些地區(qū)仍在使用。中國水稻插秧機的研制工作始于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。到1960年，各地推薦生產(chǎn)上使用的人力、畜力插秧機已達21種。1967年，第一臺自走式機動插秧機“東風-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)表第一個水稻插秧機專利;意大利于1915年開始研究拔秧苗的水稻插秧機，至5

3、0年代已有拖拉機配套的商品出售,但都由于結構復雜、造價高，作業(yè)時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和相應的水稻插秧機。1966年后，工廠化水稻育秧設備研制成功，促進了插秧機械化的迅速發(fā)展。1.2分差機構的設計要求分析 分插系統(tǒng)旨在實現(xiàn)秧苗從秧盤上分離到插植入水田中這一動作。該過程的主要步驟有：分秧、運秧、插秧、回程四個階段。此過程應設計為循環(huán)過程以實現(xiàn)更高效的機械自動化。問題的難點在于：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入回程并不碰到已插好的秧苗。為此應該保證分差機構的運動與插秧機的運功的合成運

4、動軌跡為魚尾線狀，且“魚頭”部分越窄小越好。同時根據(jù)實際插秧情況，應保證秧苗間距在20cm左右，設計插秧頻率擬定為120次/min，插秧深度1020mm。二、總體方案設計與論證2.1總體方案設計方案甲：采用曲柄搖桿機構，主動件為曲柄，使秧爪按照特定軌跡運動。此機構設計簡單，傳動準確，快速。結構簡圖如下：圖1方案乙：采用連桿機構，利用油缸作為主動件，來實現(xiàn)秧爪 的特定軌跡運動。此機構設計簡單，但是需要額外的液壓油路。簡圖如下：圖22.2總體方案評估與確定評估論證：方案甲結構簡單，使用機構單一，方便制造；方案乙歲結構簡單，但是需要設計專用的液壓回路，且使用液壓設備實現(xiàn)快速動作結構較復雜，制造成本較

5、高。因此相較之下，方案甲更適合農(nóng)用水稻插秧機的設計。方案確定：采用曲柄連桿機構實現(xiàn)分插機構的特定軌跡。三、機構分析與計算3.1曲柄搖桿機構的三維動態(tài)仿真首先通過軌跡仿真了解桿1、桿2、桿3分別對運動軌跡的影響，模擬圖如下：圖3圖4由模擬結果可以看出：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，避免曲柄連桿機構出現(xiàn)死點的同時讓軌跡更加符合所需的曲線形式，便得到如下仿真軌跡。結合實際尺寸情況按比例設計各構件尺寸如下：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點距離：

6、190mm保證分離針前端與A，B兩點在同一直線上，插植臂與AB的夾角（銳角）為60° 下圖為水稻插秧機不發(fā)生水平移動時的軌跡：圖5加入水平運動后的合成運動軌跡：圖6局部放大：圖73.2曲柄搖桿機構的理論計算驗證圖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 則有設 設在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點速度 2） B點速度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證當?shù)竭_軌跡最下端時，AB的水平速度與OA的水平速度近似相等且為零。合成插秧機水平移動速度后仍遠小于AB的垂直方向速度，故此數(shù)據(jù)較為合理，可用作機構具體設計。四、關鍵部件設計4.1推秧機構設計推秧機構的作用是在插植臂運動到最下端將秧苗送入水田后通過快速動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，故做出如下設計方案：圖9如示意圖所示。推秧機構主要由凸輪機構實現(xiàn)，具體過程是：將凸輪5與曲柄固連在一起，曲柄每轉(zhuǎn)動一周便帶動凸輪5相對插植機構6轉(zhuǎn)動一周，并在插植機構位于最

8、下處時，是凸輪撤去對撥叉4的作用力，彈簧3便會在彈性力的作用下推動撥叉快速推動推秧桿2完成打苗動作，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，凸輪相對插植臂旋轉(zhuǎn)一周則可使得撥叉有一個慢速回程壓縮彈簧的過程，然后到達凸輪徑最大值處時，對撥叉的推力突然消失，撥叉將被彈簧迅速反彈，同時帶動推秧桿快速推秧。五、結論根據(jù)整個過程的仿真計算，所設計的分插機構基本可以滿足實際需要，機構設計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、心得體會和建議本次課程設計過程中，我們小組齊心協(xié)力共同完成了機構的分析計算、仿真模擬、二維及三維建模，在這個過程中復習鞏固了機械原理、機

9、械制圖等相關課程的理論知識，再次練習了AutoCAD的使用，同時自學了SolidWorks軟件的三維造型和仿真模擬，花費了數(shù)周時間終于成功的解決了課程設計對我們的要求。整個過程讓我們了解認識了一個完整的設計過程是怎么樣的，完成設計工作的步驟規(guī)范有哪些，這些不論是對我們將來工作還是繼續(xù)深造都有很大的幫助，機電一體化課程設計對我們的幫助很大，我們收獲頗豐。同時這個題目也讓我們認識到了農(nóng)業(yè)機械化對農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要影響，讓我們對農(nóng)業(yè)機械化在推動社會主義現(xiàn)代化建設中的重要作用有了更深刻的了解。七、參考文獻【1】宋建農(nóng)、劉彩玲等.農(nóng)業(yè)機械與設備M.北京：農(nóng)業(yè)出版社，2006.【2】俞高紅，趙勻，趙鳳芹。等高速水稻插秧機分插機構研究現(xiàn)狀和最新進展J農(nóng)機化研究，2003(2)：4l一43【3】 尹建軍，趙勻，張際先高速插秧機差速分插機構的工作原理及其CADCAEJ農(nóng)業(yè)工程學報，2003，19(3)：9094【4】華南農(nóng)學院農(nóng)機系.水稻插秧機原理與設