畢業(yè)設計（論文）-幼苗移栽機結構設計

事實上，目前國內研制的部分移栽機在性能方面與國外目前廣泛采用的移栽機的性能幾乎機同，但是，國外的移栽機與育苗技術已成為一體，密不可分，因此應用廣泛。移栽機的研究開發(fā)應當仍以半自動為主，半自動移栽機盡管栽植速度不快，還需要一定的輔助工，但是它結構簡單、價格低、適應性好、使用方便，適合我國國情。移栽機研究開發(fā)不應當單純追求自動化和高速度。國內移栽機械目前研究開發(fā)的重點，仍應放在半自動機型方面，形成標準化、系列化和規(guī)格化，以滿足農業(yè)生產的不同需要。許多作物的移栽要求比較特殊，需要開發(fā)專用移栽機，國內在這方面存在空白。根據(jù)作物缽苗移栽的農藝要求，在分析了國內外眾多移栽機的基礎上優(yōu)化設計了適合棉花營養(yǎng)缽育苗移栽的的關鍵部件，并通過作業(yè)效果調查，分析研究了機械栽苗的一般規(guī)律，找出了影響栽苗效果的若干因素，確立了主要的工作部件的參數(shù)選擇，從而我設計出了這臺棉花幼苗移栽機。它具有很強通用性，可以實現(xiàn)一機多用，機的利用率提高移栽。降低移栽機成價格，充分發(fā)揮現(xiàn)代大工業(yè)的特點，性能優(yōu)異，能夠進行批量生產，降低移栽機成本。Infact,therearecurrentlypartofthetransplantingmachineintermsofperformancetechnologyofbreedingseedlingsandtransplantingmachineabroadhavebecomeone,andtheyareinextricablylinked,sotheycanbewidelyused.Theresearchanddevelopmtransplantershouldstillbedominatedbysemi-automatic.Despitesemi-automatictransplantingmachinegrowingslowlyandalsorequiresacertainamountofauxiliaryworkers,butithastheadvantagesofsimplestructure,lowprice,goodadaptability,suitablityforChina'snationalconditions.Theresearchanddevelopmentoftransplantingmachineshouldnotbesimplythepursuitofautomationandhighspeedthesemiautomaticmodelsintostandardifferentneedsofagriculturalproduction.Accordingtospecialrequirementsofmanycrops,weneedtodevelopspecialtransplantingmachines,butthereAccordingtotherequiremengrowseedlingsandtransplantinoptimizationdesignonthenumeroustransplantingmachinesboftheresultofthehomework,wehaveanalysedandresearchedtheuniversallawoftheplantshootsinmachineryandfoundhaveestablishedtheparameterofthemainpartofthemachine.SoIdesignedthistransplanter.Ithasstronguniversality,canrealizeonemachinewimprovetheutilizationrateoftransplantingmachine.Itreducedthepriceofatransplantingmachine,andgivefullplaytothecharacteristicsofmodernindustry.Withexcellentperformance,itcanbeusedformassproductiontoreducethecostoftransplanting1引言 52移栽機發(fā)展現(xiàn)狀 2.1國內移栽機發(fā)展現(xiàn)狀 2.2國外移栽機發(fā)展現(xiàn)狀 2.3現(xiàn)有移栽機存在的問題 2.4移栽機未來發(fā)展趨勢 3設計方案的選擇 3.1方案論證 3.1.1鉗夾式移栽機 3.1.2鏈夾式移栽機 3.1.3撓性圓盤移栽機 3.1.5導苗管式移栽機 3.1.6帶式移栽機 3.2研究內容 3.3總體設計方案選擇 3.4栽植器選取 3.4.1滑道分缽輪式栽植器 3.4.2雙輸送帶式栽植器 3.4.3分土靴式栽植器 3.4.4鴨嘴圓盤式栽植器 4移栽機的機構 4.1整體機構的特點與原理 4.2主要技術參數(shù) 4.3主要工作部件的結構特點及作用 4.3.1地輪 4.3.2開溝器 4.3.3鎮(zhèn)壓輪 4.3.4覆土器 4.4移栽機結構設計 4.4.1零速原理 4.4.2移栽機結構設計 5傳動部分設計計算 6地輪軸的校核 6.1軸的受力分析 6.1.1支承反力的計算 6.1.2軸的受力圖 6.2軸的彎矩圖 6.3軸的轉矩圖 6.3.1軸的轉矩的計算 6.3.2許用應力的計算 6.4校核軸徑 7三維機械設計軟件的應用 7.2.1建模步驟 致謝 參考文獻 幼苗移栽機結構設計我國是棉花種植大國，無論是種植面積還是單位面積產量，都位于先進植棉大國的前列。20世紀90年代，我國年平均植棉面積達550萬公頃，居世界第一位；皮棉總產450萬噸，單產亦位居世界棉花高產國家的前列。與先進植棉大國相比，我們的棉花生產方式落后、經營規(guī)模小、勞動生產率低、生產成本比較高。我國平均生產50千克皮棉的用工量為30～40個工日，而美國只要0.5個工作日。同樣等級的皮棉，國產棉每噸進廠價要比進口棉高出2000多元。由于進口棉價格低，造成國產棉庫存急增，儲備量過大，國家每年為此付出的財政補貼高達數(shù)拾億元。加入WTO以后，棉花及其制品還將進一步市場化、國際化。此外，由于我國面臨著可耕土地逐年遞減、人口迅速增加和糧食需求不斷增長的形式。同時，由于生態(tài)平衡不斷遭到破壞、干旱日趨嚴重，使一些地區(qū)不得不把提高農業(yè)產量作為農業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略中的一個重要目標。面對形勢，圍繞節(jié)本增效，建立技術、資金、信息密集的現(xiàn)代化棉花生產體系已成為當務之急。其中包括不失時機地推廣適用的棉花生產機械化技術。例如棉花移栽機的棉花移栽的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)有利于培育壯苗和實現(xiàn)全苗密植。缺苗斷壟和弱苗遲發(fā)是棉花生產上一直存在的重要問題，實行營養(yǎng)缽育苗塑膜覆蓋后，由于塑膜的透光性較好，可迅速提高苗床溫度，加之苗床內水分適宜，滿足了種子發(fā)芽出土的需求，從而有效地克服了早青低溫干旱或低溫高濕對播種保苗帶來的不利影響。苗床內水分適宜，滿足了種子發(fā)芽出土的需求，從而有效地春服了早青低溫干旱或低溫高濕對播種保苗帶來的不利影響。苗床內播期可提早20～30天，不僅實現(xiàn)了棉苗早、全、齊、勻、壯、還有效地延長了生育期，為以后棉花早發(fā)早熟奠定了基礎。移栽時可按計劃行株距栽苗，實現(xiàn)了全苗密植，有效地解決了直播棉存在的出苗不易、保苗也難的問題。(2)有利種植制度改革。作物育苗移栽能提前播種育苗、增加有效面積、延長生長期保證按時成熟，移栽的作物根系發(fā)達、莖桿粗壯、成熟一致抗倒伏、產量高。黃河流域的兩熟棉區(qū)，大多實行麥棉套種。由于麥棉共生期長，爭水、爭肥、爭光矛盾十分突出，棉花難于實現(xiàn)全苗早發(fā)，常易造成晚熟晚產。棉花實現(xiàn)麥行套栽，既縮短了麥棉共生期，又延長了棉花生育期，因此，棉花產量可比麥行套種增產2～4成。同樣，在長江中下游地區(qū)，麥子，油菜均為滿幅種植，不預留棉行。麥、油收獲大提高了農民的經濟收入。(3)有利于增強棉花抗逆力，鹽堿為害。是鹽堿地植棉的主要障礙。黃河流域棉區(qū)的次生化鹽堿地和沿海鹽漬土，采用棉花育苗移栽后，克服了直播播種保苗困難和棉苗晚發(fā)晚熟問題，實現(xiàn)了全苗密植和棉苗早發(fā)早熟，棉花的抗逆力提高，產量增加了2～3成。因此，棉花已成為改良利用鹽堿地的先鋒作物。長江流域的稻棉輪作區(qū)，由于稻茬土性較冷，土質透氣性較差，第一年播種棉花很難出苗，而且遲發(fā)晚熟。采用育苗移栽能夠有效地解決直播棉難于保全苗和棉棵遲發(fā)晚熟帶來的產量低、品質差(4)有利于提高農作物的產量，有利于提高土地的復種指數(shù)，有利于減輕農民的勞動強度，提高工作效率，同直播相比，有著無可比擬的優(yōu)勢。(5)避開春旱或秋凍，改套種為移栽，解決套種機械化收獲困難的問題等，并且機械移栽的行距、株距和深度一致，質量穩(wěn)定可靠。(6)在北方，棉花經過育苗移栽之后，生育器增長，產量增加，經濟效益顯著,這是眾所周知的。但是人工栽苗存在著保苗率低、栽植均度差和成活率低等缺陷，不能完全發(fā)揮出玉米育苗移栽后產生的巨大增產優(yōu)勢，另外巨大的勞動強度也使那些棉花種植戶難以忍受，為實現(xiàn)棉花育苗移栽規(guī)?；?，必須實現(xiàn)機械化。棉花是我國重要的經濟作物之一，在種植業(yè)中起著舉足輕重的作用。棉花的高產、穩(wěn)產、優(yōu)質很大程度取決于所采取的育苗、栽培技術體系。我國植棉歷史悠久，隨著植棉技術的發(fā)展，我國的棉花種植方式呈多樣化，主要有：種子直播、營養(yǎng)缽育苗、水浮育苗、基質育苗等。其中以工廠化育苗、機械化移栽為特點的基質育苗技術，以其突出的優(yōu)點成為多種植棉形式的典型形式之一，是棉花簡化栽培、提高棉花產量和品質的一項重要技術措施。近年，隨著新農村建設的不斷推進深化，農村經濟模式及種植業(yè)結構出現(xiàn)較大調整，集約化、規(guī)?；C械化、產業(yè)化農業(yè)經營將成為主流趨勢，也標志著我國育苗移栽技術已經步入快速發(fā)展階段，種植產業(yè)必然走統(tǒng)一供種、統(tǒng)一育秧而后移栽的技術路錢，最終實現(xiàn)種苗的工廠化生產、商品化供應、機械化移栽。因而，本文旨在通過對棉花基質育苗、旱地移栽技術的發(fā)展現(xiàn)狀分析，指出應用中存在的實際問題與對策，并探討了今后棉花育苗移栽技術的發(fā)展方向，以期為該技術的迅速推廣應用提供自20世紀50年代起，我國就開展營養(yǎng)缽育苗移栽研究。到80年代棉花育苗移栽技術在我國逐步發(fā)展，并已在我國棉區(qū)被廣泛應用，成為當前棉花的重要種植方式。生產主要應用營養(yǎng)缽育苗技術，該技術雖在解決糧棉矛盾和加快棉花生育進程等方面取得了很好的效果，但存在成本高、費工費時、勞動強度大、爛籽爛苗率高、生產管理繁瑣、育苗和移栽質量無法保障等問題。隨著我國經濟的快速發(fā)展，人力成本的不斷攀升，直接加劇了該技術的嚴重“退化”,越來越難以適應棉花生產發(fā)展的新形勢。為了解決農村勞動力向城市轉移、勞動力缺乏、植棉技術老化和成本過高的問題。近年來，國內學者結合各地自然環(huán)境條件、生產條件和耕作制度，以簡化種植和節(jié)省成本為突破口，對新的育苗方法進行了探索和研究。長期以來，我國育苗播種多為手工撒播或點播，勞動強度大、效率低，制約了工廠化育苗機械化移栽技術的推廣。隨著傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代化農業(yè)的轉變，育苗播種裝置在生產實踐中日益受到人們的重視。棉花工廠化育苗播種機作為育苗移栽成套設備中的重要組成部分，其性能直接影響棉花育苗播種的均勻度、出苗質量等，其研究與開當前，應用于工廠化育苗成套設備中播種裝置的分類，國內并沒有統(tǒng)一的標準。按其育苗生產方式可分為苗床播種機和穴盤播種機；穴盤播種機按其結構形式可分為針式播種機、板式播種機、滾筒式播種機等；按自動化程度可分為手執(zhí)、半自動和全以棉種為研究對象開發(fā)的育苗播種機較少，典型機型有：新疆農科科學院與科神農業(yè)裝備公司聯(lián)合研制的機械夾持式棉花苗床播種機、石河子大學研制的棉花拋振氣吸式穴盤育苗播種機和重慶北卡公司的振動式育苗精量播種機。然而由于機器自身成本高、認知度低、設計制造或清種效果不好、性能達不到足夠精度等多方面原因，致使播種裝置并未真正大量應用于棉花育苗生產實際中，還沒有形成市場規(guī)模。我國在旱地栽植機械方面的研究開發(fā)工作始于六十年代，七十年代開始研制裸根苗移栽機，最早用于甜菜移栽，八十年代研制成半自動蔬菜移栽機。近幾年來，隨著育苗技術的發(fā)展以及勞動力成本的上升，推動了栽植機械的研制開發(fā)工作，又出現(xiàn)了新的栽植機械。但從總體上講，目前我國研制使用的移栽機械都是半自動式的，全自動移栽機械因結構復雜，成本高而處于研究起步階段。目前國內主要采用人工移栽的方法，根據(jù)使用的移栽工具不同主要有扎孔移栽法、鴨嘴移栽器移栽法、壟上開溝法和穴栽法等。無論何種人工移栽方法，都存在勞動強度大、生產效率低、移栽質量不能保證等問題。我國是個棉花種植大國，棉花生產在國民生產總值占著相當重要的作用，但由于上述原因使得廣大農民朋友失去了種植棉花的積極性，對我國的經濟造成了一定的損失。國外已廣泛采用機械化移栽方法，如鉗夾式移栽機、吊杯式移栽機和導苗管式移栽機。所以雖然國外農民比較少，但是他們卻能夠大量種植棉花，實現(xiàn)利潤增值的目的。盡管當前我國對移栽機的研究設計投入了大量的人力和物力，進行了大量的研究，也研制出不少機型，如中國農業(yè)大學研制的2ZDF型導苗管式移栽機，黑龍江農墾科學院研制的2Z-2型玉米移栽機，山東泰安研制的2ZM-2型和2ZM-2A1型棉花移栽機，黑龍江農業(yè)機械科學院研制的2ZX-2型懸掛式秧苗移栽機和2YZ-1型煙苗移栽機及四川研制的2ZYS-4型油菜移栽機等，但型號繁多，形式各異，沒有統(tǒng)一的標準，“三化”程度低，甚至缽型也各不相同，不便于育苗移栽技術的發(fā)展。另一方面，目前移栽機的機型和技術都不很成熟，都存在著諸如栽植手勞動強度大、作業(yè)速度滿足不了農藝要求、機具可靠性以及育苗、配水等措施不配套等問題，從根本上限制了該技術的進一步推廣與應用。事實上，目前國內研制的部分移栽機在性能方面與國外目前廣泛采用的移栽機的性能幾乎機同，但是，國外的移栽機與育苗技術已成為一體，密不可分，因此應用廣泛。移栽機的研究開發(fā)應當仍以半自動為主，半自動移栽機盡管栽植速度不快，還需要一定的輔助工，但是它結構簡單、價格低、適應性好、使用方便，適合我國國情。移栽機研究開發(fā)不應當單純追求自動化和高速度。育苗移栽機械化是一個系統(tǒng)工程，應加強從育苗到移栽整個系統(tǒng)的研究，進一步完善與移栽配套的育苗設施及相應的配套技術，使育苗過程實現(xiàn)機械化、工廠化和設施化，研究解決缽苗整缽、斷根、裝盤和運輸?shù)戎虚g環(huán)節(jié)工作過程的機械化自動化問題，使育苗和移栽有機的結合，研制出多種全自動移栽機，實現(xiàn)我國農作物的育苗工廠化和移栽機械化。顯而易見，實現(xiàn)栽植機械化已成為農業(yè)生產的迫切需要。我們應當充分吸取發(fā)達國家的成功經驗，從我國育苗技術的實際情況出發(fā)，研制開發(fā)出適合我國國情的結構簡單、價格低廉、性能穩(wěn)定可靠的育苗移栽機具和設備。諸類蔬菜、花卉等(如白菜、花卉、林果木、水稻、棉花、草皮等)種植前期為便于培育、發(fā)芽、生長和苗期管理，常選擇一優(yōu)良土地進行整平、施肥等細作之后(做成培養(yǎng)基),進行種植前的育苗培植，待幼苗長到一定程度時，再進行優(yōu)選良苗移栽。傳統(tǒng)移栽幼苗的方法是人工用瓜鏟(手持小型鏟刀)把蔬菜幼苗挖出后，放到盛幼苗的器土壤松散，幼苗根系易與培養(yǎng)基苗胚散裂；二是導致幼苗主根及毛細根系斷折，移植后幼苗易萎蔫，復蘇緩慢(一般需養(yǎng)苗10天左右),從而影響幼苗正常生長；三是幼苗移植成活率低，易造成幼苗大量死亡浪費；四是傳統(tǒng)移苗速度慢、移栽時間長，錯過幼苗最佳復蘇生長期；五是用工多，費用高，工作效率低，勞動強度大；六是貽誤最佳種植時機，錯過生長季節(jié)，而影響豐收。為提高移栽幼苗的成活率，確保幼苗的正常發(fā)育生長，減少幼苗死亡率，避免造成大量的幼苗資源浪費，我們對傳統(tǒng)幼苗移栽法進行了觀摩革新，制造了HHLJKJ一1型蔬菜幼苗多用移栽器(該器具還適用于：白菜、花卉、林果木、水稻、棉花等，本文以下簡稱：多用移栽器)。多用移栽器的應用，解決了以上難題，還顯示了一器多用的功能。該項新技術既適用于各類蔬菜幼苗移栽，又適用于花卉、林果木幼苗移栽，還可用于農作物與經濟作物棉花和黃河工程草皮等幼苗移植、補栽。經過實踐證明，其創(chuàng)造的經濟效益十分理想。實踐中創(chuàng)造出的新技術成果，它解決了農民蔬菜種植、大棚菜農、果農幾十年傳統(tǒng)手鏟移栽速度慢、成活率低、費用高等項難題。多用移栽器技術的應用，將在今后蔬菜、林果樹木、農作物等幼苗移植、補栽中展現(xiàn)其更大的社會效益和經濟效益，其前景廣闊。近年來，國內學者研究形成了多種無土育苗新技術，雖然這些技術從育苗到移栽方式都有了重大改進，但仍然存在一些需要解決的問題：前期生育進程遲緩，花鈴期后棉株抗倒伏能力較差，高產潛力受到制約，進一步高產難度加大。育苗操作復雜，附加技術環(huán)節(jié)過多，育苗移栽過程中需要使用生根劑和保葉劑，且大多只適宜于工廠化設施育苗。2.多數(shù)育苗新技術普遍缺乏生理生態(tài)基礎的系統(tǒng)研究，存在注重育苗與移栽技術的創(chuàng)新研究，輕育苗理論研究的問題。因而示范轉化速度慢。由于基質育苗移栽是一項節(jié)本簡化的種植新技術，屬于農業(yè)公益性技術，如：爛籽爛芽等一系列技術難題的攻破，使種子經營企業(yè)和承接企業(yè)利潤空間下降，造成其積極性不高。4.領導重視不夠，棉農顧慮多，管理技術不配套。新技術的引進示范后，在實際操作中，領導者認識上仍存在不足，沒有發(fā)揮應該發(fā)揮的宣傳、引導和推廣作用。因棉農受自身技術水平不高、文化素質低影響。擔心基質育苗如果失敗，會影響整個影響了基質育苗技術的普及推廣。工廠化育苗棉苗素質好，但煉苗困難，移栽成活后棉花裸苗移栽技術，定義為將采用基質育苗等技術獲得的裸苗移栽到大田并獲得樣等特點，但勞動強度大，費工費時，作業(yè)效率低，限制了移栽種植大面積實施，適勞動強度低、有利于抓住移栽時機等優(yōu)點。按照被移栽的幼苗有無附著物分為：裸苗移栽和非裸苗移栽機(缽苗、穴盤式育苗)兩種方式。移栽是農作物和蔬菜的幼苗走向大田的第一步，是大田管理的關鍵技術之一，有土移栽往往由于幼苗的負荷過多，例如棉花營養(yǎng)缽移栽時土重是苗重的100～300倍引起移栽的不便，例如移栽送苗費喂苗快捷，作業(yè)效率高，不傷苗，裸苗育苗、移栽成本低等優(yōu)點。2.2國外移栽機發(fā)展現(xiàn)狀20世紀30年代國外發(fā)達國家出現(xiàn)了手工喂苗的栽植機具，50年代研制出多種不同結構形式的半自動移栽機和簡易制缽機。70年代末一些設計師發(fā)明了適合自動移栽的80年代初美國出現(xiàn)了自動移栽機，這些發(fā)明者經過多年研究、改進、設計出箱式化和移栽機械化。我國在20世紀70年代開始研制裸根苗移栽機，80年代研制成半自栽機的作業(yè)效率和移栽質量，在吊籃式移栽機投苗理論的基國外本世紀30年代就出現(xiàn)了手工喂苗的移栽機具，50年代研制出多種不同結構型式的半自動移栽機和簡易制缽機，到80年代，半自動移栽機已在生產中廣泛使用，制缽機已成系列。十多年來，又研制出多種全自動移栽機，使育苗過程實現(xiàn)機械化，而且，目前發(fā)達國家的移栽機也是以半自動化機型為主，全自動化仍然處于研究開發(fā)階段。國內移栽機械目前研究開發(fā)的重點，仍應放在半自動機型方面，形成標準化、系列化和規(guī)格化，以滿足農業(yè)生產的不同需要。許多作物的移栽要求比較特殊，一機多用，提高移栽機的利用率。降低移栽機成價格，必須充分發(fā)揮現(xiàn)代大工業(yè)的特點，選擇性能優(yōu)異的產品，進行批量生產，降低移栽機成本。2.3現(xiàn)有移栽機存在的問題我國旱地移栽機械的研究與應用都起步晚，現(xiàn)在大多數(shù)地區(qū)都以手工栽植為主，少數(shù)地區(qū)雖有機械移栽，但還存在著許多問題。我國目前生產的半自動栽植機功能單一，通用性和互換性差，部分機型性能較差。應當完善現(xiàn)有機型的性能和功能，增加注水、起壟、鋪膜以及免耕作業(yè)等功能，完善常用零部件，形成標準，增加互換性。發(fā)達國家半自動栽植機械已經比較成熟，型式我國在旱地栽植機械的研究中，農機和農藝明顯脫節(jié)。許多栽植機是在借鑒國內外先進技術的基礎上直接研制出來的，育苗技術并不配套，為此應研究開發(fā)成本低、管理方便、利于機械化移栽的育苗方式，完善育苗設施及相應的配套技術，實現(xiàn)工廠化。對于苗，缽苗形狀和尺寸的設計尤其應當與移栽機相配合。農機和農藝相結合尤其體現(xiàn)在對全自動栽植的研究過程中，應當吸收國外發(fā)達國家全自動栽植機研制過程中的經驗和教訓，從我國的育苗技術和實際情況出發(fā)，研制適合我國國情的、穩(wěn)定可靠的全自動栽植機，這樣就可以提高生產率。3.對眾多作物栽植經濟性缺乏研究作物栽植的綜合經濟效益是關系到栽植機械能否對這種作物推廣使用栽植技術的關鍵問題之一。我國應當深入研究各種作物的移栽經濟性，為移栽機的推廣提供理4.缺乏完善和科學的栽植評價方法或標準雖然已有文獻對栽植機的性能評價和檢測方法進行過論述，但具有約束力的統(tǒng)一標準尚未形成。如何科學地評價栽植機的性能，是目前仍待解決的問題。5.與移栽相配套的育苗機具和設施非常薄弱，而適于盤育苗和營養(yǎng)缽育苗的高效完善育苗設施及相應的配套技術。對于缽苗，缽體形狀和尺寸的設計，尤其應當與移6.適用于玉米、煙苗、棉花大面積移栽的缽苗移栽機還不成熟，現(xiàn)有機具性能不穩(wěn)定，且移栽后直立度差，采用人工喂苗的半自動方式喂入速度較低，勞動強度大，易漏栽，生產率低。應當完善現(xiàn)有栽植機械的性能和功能，增加注水、起壟和鋪膜以及免耕作業(yè)等功能。7.目前研制出的移栽機通用性差，規(guī)格單一，不能適于多種作物的移栽作業(yè).應當完善常用零部件，形成標準，增加互換性。8.存在許多低水平的重復研究、農機和農藝脫節(jié)等問題。以玉米移栽機為例，到目前為止，國內研制的玉米移栽機已超過12種規(guī)格型號。在生產實踐中，這些移栽機存在移栽速度低、性能不穩(wěn)定、機械化程度不高等各種各樣的問題。大多數(shù)蔬菜都是采用育苗移栽方式種植，但是我國在蔬菜移栽機方面的研究幾乎是一片空白。應當研究開發(fā)適合特殊要求的栽植機，可以單獨設計性能卓越的移栽機.2.4移栽機未來發(fā)展趨勢1.旱地栽植機械的研究開發(fā)與育苗技術相結合我國研制的部分移栽機在性能方面與國外目前廣泛采用的移栽機的性能幾乎相同，但是國外的移栽機與育苗技術已成為一體，因此應用廣泛。提高喂苗頻率，完善其栽植性能和可靠性2.半自動移栽機需要較多的輔助人員，且是人工喂苗，栽植速度有限，喂入頻率不能超過60株/min,否則就會使人感到緊張，容易出現(xiàn)漏苗現(xiàn)象，生產率不高，僅為人工栽植的2～5倍。但是其結構簡單，價格低，適應性好，使用方便，是與我國國情相適應的機型。提高其喂苗頻率，完善其栽植性能和可靠性，是今后的發(fā)展趨勢。3.專用移栽機和通用移栽機的研究相結合一方面由于栽培技術不同，許多作物的栽植要求比較特殊，需要開發(fā)專用移栽機，國內在這方面存在空白，如小株距的大蔥移栽機，短莖的草莓移栽機，能夠在溫室作業(yè)的蔬菜移栽機和花卉樹苗移栽機等。另一方面，應當注意移栽機的通用性，使一機可以多用，提高移栽機的利用率。4.批量生產，降低移栽機成本我國農民對農機的熱情高，購買能力低，這是制約我國農機發(fā)展的客觀事實。為了降低移栽機的價格，必須發(fā)揮現(xiàn)代大工業(yè)的特點，選擇性能優(yōu)異的產品，進行批量生產，降低移栽機的成本。綜上所述，機械化裸苗旱地移栽將逐步取代缽苗移栽，成為移栽方式的發(fā)展趨勢。5.在棉花旱地栽植機械的研究中農機和農藝結合不緊密，農機不能適合農藝的技術要求。許多栽植機是在借鑒國內外機型的基礎上或直接由其它作物移栽機改造、仿制而成，與棉花育苗、栽培技術并不配套。移栽的質量不穩(wěn)定，如秧苗的直立度、株距、深度等不能完全達到農藝技術要求。此外，鑒于農民購買力的不高，機型均采用的是半自動化。使用中需要較多的輔助人員，當喂苗速度超過60株/min時，人工就體積龐大，動力消耗多，大田作業(yè)不靈活，同時增加了農民負擔，而且也給使用和維6.育苗及移栽機具市場低迷，生產者意識淡薄。當前，國內育苗播種、移栽設備的市場需求，主要源于大量的國家政府、專業(yè)單位的示范建設與投資，并非源自市場驅動力。實際中因為育苗移栽技術所需的前期投資較大，門檻過高，導致生產者對育苗移栽產業(yè)以及機具設備的認知程度和積極性仍然不高。同時國內在設施條件、技術規(guī)范化程度、商品苗質量、推廣力度及生產經營規(guī)模相對國外差距較大，難以形成大規(guī)模的育苗移栽產業(yè)化鏈條，致使科技人員專業(yè)化、管理技術體系規(guī)范化薄弱。7.育苗移栽機械化是一個系統(tǒng)工程，應加強從育苗到移栽整個系統(tǒng)的研究，進一步完善與移栽配套的育苗設施及相應的配套技術，使育苗過程實現(xiàn)機械化、工廠化和設施化。研究解決分苗、喂苗和輸送等中間環(huán)節(jié)工作過程的機械自動化問題，使育苗和移栽有機的結合，研制出簡單實用的全自動移栽機。同時完善現(xiàn)有栽植機械的性能和功能，增加可控施水和鋪膜以及免耕作業(yè)等功能。8.加強科研院所與農機企業(yè)的廣泛合作，建立行業(yè)標準。集科研院所的科技實力和企業(yè)的資金優(yōu)勢于一體，可達到資源優(yōu)勢互補，使科技成果快速轉化為生產力，推動栽植機械制造工藝和作業(yè)精度水平的提高。這種結合還能促成地域性的行業(yè)統(tǒng)一標準，提高配套設施的互換性，通用性。生產出適合國情現(xiàn)狀的國產化設施設備，降低生產者前期及生產維護的硬件投資，從而降低育苗移栽的生產成本，以利于種苗產業(yè)的發(fā)展和移栽的大面積推廣應用。9.從西方發(fā)達國家相關經驗來看，政府要加大扶持力度。應表現(xiàn)在：列入農業(yè)重大推廣項目和科技興棉計劃，增加前期資金投入，給予必要的傾斜政策，加大宣傳力度，鼓勵種植者改變傳統(tǒng)的生產觀念和生產方式，使生產者真正認識到育苗移栽技術較傳統(tǒng)栽植技術無可比擬的優(yōu)越性。同時加強引導現(xiàn)代化的管理體制、市場化的運作機制、社會化的服務體系建設。從育苗移栽技術在國內外的蔬菜、花卉等作物應用的成功經驗來看，專業(yè)化、規(guī)模化的經營策略是可持續(xù)發(fā)展的政策保障，而強大的研發(fā)隊伍與雄厚的科技儲備是推進育苗移栽產業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的技術保障。國現(xiàn)代化農業(yè)的快速發(fā)展，育苗工廠化、移栽機械化已經成為大勢所趨，在未來的農業(yè)發(fā)展中必然會起到重要作用，對于我國棉花的產業(yè)化、規(guī)?；同F(xiàn)代化將產生重大3設計方案的選擇移栽機械是育苗技術的關鍵設備。只有移栽技術過硬，才能降低制造成本，成本降低了才有可能使移栽機械得到普及。我國在70年代中期就研制了第一臺玉米移栽的機械之后繼續(xù)投入大量的精力和人力。又開發(fā)和引用了多種適用于蔬菜，棉花，玉米，甜菜等經濟作物的栽植機械，但均因為育苗技術太落后，配套性能差，綜合效益低等原因，均未得到推廣應用。近幾年來，隨著育苗技術的發(fā)展以及勞動力成本的上升，推動了栽植機械的研制開發(fā)工作，又有多種新型栽植機的出現(xiàn)。但從總體上講，目前我國研制使用的移栽機械都是半自動式的。全自動的移栽機因結構復雜，成本高，而僅處在研究起步階段。而從國外進口的移栽機械又由于和中國的農業(yè)大環(huán)境不能夠很好的融合而沒有得到認可。所以為了推廣農作物的種植，提高農民種植的積極性，就必須有一種價格既經濟又能夠大大降低農民的勞動強度的移栽機的出世。為此，我們可以從國內外現(xiàn)有的移栽機入手，取其精華，優(yōu)化設計。歸納起來，我國研制的或使用的半自動的移栽機及國外的移栽機不外乎有以下幾依靠人工將秧苗喂入到在轉動輪上的鉗夾，秧苗被夾持著強制性隨著轉動，到達苗溝時，鉗夾張開，將秧苗插入到土層之中。隨著秧夾的轉動，秧苗和秧夾就會被分開，于是秧苗被栽植到土壤中。這種機械的結構簡單，株距和栽植深度穩(wěn)定，但作業(yè)速度低，一般為30～45株/分，而且容易夾傷秧苗，栽植的秧苗容易傾倒和被土壤埋沒。這種機型由于栽植速度慢而沒有得到推廣應用。圖3.1鉗夾式移栽機鉗夾式移栽機典型代表是1979年山西省運城地區(qū)農機所研制的2ZMB-2型缽苗移栽機(如圖3.1)。鉗夾式移栽機結構形式與特點：鉗夾式缽苗移栽機多采用鏈條鉗夾式，這種移栽機最大的優(yōu)點是移栽平穩(wěn)，種苗直立度較高，工作效率在較低速的情況下，可以保證不漏苗；在高速的情況下，由于是人工喂苗，工作效率大大下降，漏苗、缺苗率大大增加。這種移栽機的應用較少，有被淘汰的趨勢。鉗夾式移栽機的主要優(yōu)點是結構簡單，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，株距調整困難，嵌夾容易傷苗，栽植頻率低，一般為30株/min。所以這類機械現(xiàn)在在實際作業(yè)中應用的很少。圖3.2鉗夾式移栽機結構圖1.橫向輸送鏈2.嵌夾3.機架4.栽植盤5.覆土鎮(zhèn)壓輪6.開溝器工作原理與鉗夾式移栽機相似，栽植部件安裝在環(huán)形鏈條上，秧苗由人工喂到鏈夾上，由鏈夾將秧苗栽植到土壤中。由于只改變了傳動方式，因此其性能與鉗夾式移栽機相同。如黑龍江省農墾科學院2Z-2型玉米缽苗移栽機(如圖3.3)。鏈夾式移栽機與鉗夾式移栽機的工作過程基本相同。鏈夾式移栽機的鉗夾安裝在栽植環(huán)行鏈上，鏈條一半由地輪驅動，當嵌夾轉動到上不處于水平位置時，由人工將煙苗喂入到打開的嵌夾內，當嵌夾轉動進入滑道后，嵌夾關閉，煙苗被夾住，并隨嵌夾向下輸送，當煙苗達到與地面垂直時，嵌夾脫離滑道，自動打開，煙苗隨著落入開溝器開出的溝內，此時煙苗根部被回土流覆蓋，在鎮(zhèn)壓輪的壓力下將土壤壓實，完成栽植過程。圖3.3鏈夾式移栽機鏈夾式移栽機的性能與鉗夾式移栽機相似。這樣的結構設計使機構更加簡單，并且操作便捷，有利于快速移栽，提高種苗效率。鏈夾式缽苗移栽機多采用鏈條鉗夾式，這種移栽機最大的優(yōu)點是移栽平穩(wěn)，種苗直立度較高，工作效率在較低速的情況下，可以保證不漏苗；在高速的情況下，由于是人工喂苗，工作效率大大下降，漏苗、缺苗率大大增加。這種移栽機的應用較少，這種栽植機機構簡單，栽植頻率高達240株/min,但是，在工作可靠性方面需要進一步改進。從總體上講，目前我國研制使用的移栽機械都是半自動式的。全自動的移栽機因結構復雜，成本高，而僅處在研究起步階段。而從國外進口的移栽機械又由于和中國的農業(yè)大環(huán)境不能夠很好的融合而沒有得到認可。所以這種機器在國內應用比較廣泛。圖3.4鏈夾式移栽機結構圖1.開溝器2.機架3.滑道4.秧苗5.栽植環(huán)形鏈6.嵌夾7.地輪8.傳動鏈9.鎮(zhèn)壓輪此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，因此對株距的適應姓能好。人工將秧苗放置到兩片可以變形的撓性圓盤內，由圓盤的轉動將秧苗栽植到土壤中，完成栽植過程。圓盤一般采用橡膠材料制成，結構簡單實用，但株距和栽植深度不穩(wěn)定，也容易出現(xiàn)埋苗。同時，撓性圓盤的受命較短。如新疆農科院農機所的2ZT-2型紙筒甜菜移栽機(如圖3.5)。圖3.5撓性圓盤移栽機圓盤式移栽機主要由機架、開溝器、栽植器、鎮(zhèn)壓輪、放苗架、以及傳動系統(tǒng)組成。撓性圓盤一般由兩個金屬圓盤組成。工作時，開溝器開溝，由人工將煙苗一株一株地放到栽植器的缽體內，秧苗進入鴨嘴待栽，當栽植器旋轉到最低點的時候，由凸這時秧苗在自身重力作用下，落入穴中。設在機架后部的注水裝置，在栽植器支形成回土流，將煙苗扶持住，鎮(zhèn)壓輪將秧苗兩側的土壤壓實，完成栽植過程。由于秧苗在導苗管式移栽機的運動是自由的，不是強制性的，因此不易傷苗。另一方面，喂入器是由多個水平轉動的喂入桶或者是較長的輸送帶構成，人工喂苗時，不必像上述移栽機一樣逐個喂入。圖3.6撓性圓盤移栽機結構圖1.左盒軸2.右盒軸3.主動輪盤4.鴨嘴上蓋5.被動輪盤6.鴨嘴右下蓋組合7.鴨嘴開啟凸輪組合8.鴨嘴左下蓋組合9.鴨嘴調節(jié)凸輪10.丫板11.曲軸3.1.4吊籃式移栽機吊籃式移栽機主要適合缽苗移栽，由人工將缽苗放入到型如吊籃式的栽植爪內，栽植爪隨著機構轉動，當快要到達投苗點時，栽植爪開始被強制性打開，缽苗開始脫落，在拖拉機的前進速度和缽苗的下落速度的合成速度在水平方向等于零時，缽苗開始被定點栽植(當然，這種現(xiàn)象只可能在理論上實現(xiàn)，我們所要做的就是使缽苗的栽植時刻盡可能的接近這個點)。隨著撞在偏心圓盤上的栽植爪進入開溝器開好的溝內。此時，在固定軌道的作用下。栽植爪的下部張開落下并立即被覆土定植，而栽植爪在離開固定軌道后自動關閉，如圖3.7。圖3.7吊籃式移栽機吊杯式移栽機適合于栽植缽苗，它由偏心圓環(huán)、吊環(huán)、開溝器、覆土器等工作部件構成。吊杯式栽植器結構如圖3.7所示，工作時，由驅動輪驅動栽植器圓盤轉動，吊杯與地面保持垂直，并隨圓盤轉動，當?shù)醣D到上面時，由人工將秧苗喂入吊杯中，當?shù)醣D動到下面預定的位置時，吊杯上的滾輪與壓板接觸，將吊杯鴨嘴打開，秧苗自由落入開溝器開出的溝內，隨即由覆土輪覆土，在彈簧的作用下使鴨嘴關閉，由于吊杯對秧苗不施加強制夾持力，它適宜于柔嫩煙苗及大缽秧苗的移栽，吊杯在投放秧苗的過程中對秧苗有扶持作用，有利于煙苗直立，可進行膜上打孔移栽。圖3.8吊藍式移栽機結構圖1.偏心環(huán)2.吊杯3.圓盤4.覆土器5.開溝器在前面的幾種移栽機中秧苗或缽苗的運動都不是自由的，都是被強制性做著運動，所以很容易傷到苗，而導苗管式移栽機與上述幾種移栽機相比較就有所不同了。秧苗在導苗管式移栽機的運動是自由的，不是強制性的，因此不易傷苗。另一方面，喂入器是由多個水平轉動的喂入桶或者是較長的輸送帶構成，人工喂苗時，不必像上述移栽機一樣逐個喂入。人只需往喂入器里面不斷的放苗即可保證露苗現(xiàn)象的發(fā)生，所以其喂如速度可以大大提高，作業(yè)速度能達到每分鐘60～70株，比鉗甘式移栽機提高30%～50%。這種移栽機的優(yōu)點是速度快、效率高，但缺點也很明顯，那就是不易控制缽苗的栽直質量且結構比較復雜。如中國農業(yè)大學的2ZDF型導苗管式移栽機，其結構圖如圖3.9所示。圖3.9導苗管式移栽機結構圖1.導苗管2.扶正器3.分缽器4.輸送帶導苗管式缽苗移栽機是一種新型的缽苗移栽機械。這種移栽機的特點是：有一個水平喂苗盤和一個垂直或傾斜的將缽苗送入開溝器的導苗管。根據(jù)缽苗進入苗溝的形式不同又分為推落式、指帶式和直落式三種。我國導苗管式移栽機主要有(1)水平回轉喂入杯式：黑龍江農墾科學院研制的2ZB-4型杯式缽苗移栽機；中國農大研制的2ZDF型半自動導苗管式移栽機；山東泰安與吉林工大合作研制的2ZY-200型移栽機。(2)帶喂入式：山東工程學院研制的2ZG-2型喂入式缽苗移栽機。帶式栽植機由水平輸送帶和傾斜輸送帶組成，兩帶的運動速度不同，缽苗在水平輸送帶上直立前進，在水平輸送帶末端翻倒在傾斜輸送帶上，運動到傾斜輸送帶末缽苗翻轉直立落到苗溝中。這種栽植機機構簡單，栽植頻率高達240株/min,但是，在工作可靠性方面需要進一步改進。如山東工程學院的2ZG-2型缽苗移栽機。根據(jù)國內國外各種移栽機機型，分析各自的結構及特點，了解它們的工作原理，從中得出本課題所需機型。根據(jù)各種現(xiàn)有的栽植器，分析各自工作原理以及各自適用移栽秧苗的類型，選擇適合煙苗移栽的、成本低廉的、結構簡單實用的栽植器。3.移植器的運動軌跡分析根據(jù)選擇的鴨嘴圓盤式栽植器，運用零速投苗原理，分析投苗規(guī)律、鴨嘴運動規(guī)律以及放苗點等。分析栽植器具體結構，透徹了解其工作原理及工作過程。其中包括鴨嘴開啟控制原理以及動力傳動路線等。這些都是重點要分析的，這樣才能保證機構的可用性。根據(jù)移栽機的功率、速度等參數(shù)，選擇適合傳動的鏈條和鏈輪，并對其進行設計計算。根據(jù)鴨嘴開啟角度以及煙草最大葉直徑設計計算鴨嘴調節(jié)凸輪，并保證其工作順暢，適合生產需要。目前的移栽機由于大部分是半自動化，且是人工喂缽，栽植速度有限，喂入頻度不能超過60株/min,否則就會使人感到緊張，容易出現(xiàn)漏苗現(xiàn)象，勞動強度大，生產率不高，僅為人工栽植的2～5倍。全自動化移栽機，理論上可以提高喂苗頻率，但由于結構復雜，制造成本高，而且對育苗技術要求高，因此，仍處于試驗階段。移栽質量不穩(wěn)定，尤其是沒有扶苗裝置的移栽機，秧苗的直立度、株距、深度等都不能完全達到農業(yè)技術要求。農業(yè)全程機械化就是要農作物生產的各個環(huán)節(jié)運用先進適用的機械裝備進行生產，以改善農作物生產條件，實現(xiàn)農作物栽植、施肥灌溉、采收等過程的機械化、一體化，提高農業(yè)生產的技術水平，經濟效益和生態(tài)效益，從而推動農作物生產向規(guī)范打埂、鎮(zhèn)壓，及栽植過程中影響株距和秧苗直立狀態(tài)的主要因素進行研究分析。通過調查研究，得知農民在移栽農作物的過程中遇到的最大問題不是移栽的速度，而是來回往返的挎苗所消耗的時間和精力，尤以時間問題更為突出。半自動移栽機盡管栽植速度不快，還需要一定的輔助工，但是它結構簡單、價格低、適應性好、使用方便，適合我國國情。鑒于此，作者本次設計的主要目的是降低農民的勞動強度，所以這套移栽機械并不追求高速度，而是以保證移栽質量為前提。鏈夾式栽植株距準確，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)吊籃式移栽機是一種適合于缽體尺寸較大的缽苗移栽機械，它具有可以進行膜上打孔移栽的獨特優(yōu)點，且缽苗在移栽過程中不受任何沖擊。缺點是結構相對復雜，喂苗速度不能過高，否則會出現(xiàn)漏栽率增加、生產率不高等問題。綜合比較以上幾種機具，針對棉花，我將從最優(yōu)的角度出發(fā)設計出一套集吊籃式移栽機和鏈夾式移栽機優(yōu)點的機械。將吊籃式移栽機中的總體結構設計與鏈夾式移栽機中的開溝器和傳動方式相結合，這樣既可以保證幼苗的直立度，并且使幼苗在移栽過程中減少沖擊，同時也改善了機器結構復雜，生產率不高等問題?；朗皆灾财髦饕ぷ鞑考榛篮头掷忀?圖3.10)?；啦捎脤?0mm、高80mm的槽形結構，可以有效防止缽苗的側翻，它可以分為上滑道和下滑道兩段，其工作原理為：缽苗在自身重力作用下，自間歇工作的喂入機構成排滑入栽植器的上滑道并排隊等候，分缽輪在地輪的帶動下有序地將缽苗逐個送入下滑道，在弧形導向滑道的導引下保持直立狀態(tài)落入由開溝器開出的苗床內。為了保證栽植器正常工作，首先是滑道的傾角必須滿足要求，使缽苗在滑道內能夠在重力作用下自動下滑并且不會翻倒。缽苗在滑道內滑動的影響因素很多，缽苗的濕度、形狀以及所受的重力、支持力和摩擦力都會對栽植器的工作穩(wěn)定性產生影響。栽植器工作穩(wěn)定性，即栽植器在進行移栽工作時，缽苗能夠順利下滑通過上、下滑道，并被分缽輪按次序逐個分缽而不出現(xiàn)翻滾和卡堵。這種設計還是十分合理的。圖3.10滑道式栽植器結構原理圖1.分缽輪2.上滑道3.下滑道優(yōu)點：缽苗自動喂入，無需人工操作，速度快，頻率高。缺點:缽苗在移栽過程中易滑落和翻到，穩(wěn)定性較差。如圖3.11所示，缽苗2呈直立狀態(tài)成組依次送到栽植器水平輸送帶上(a～b段),水平帶帶動直立的缽苗沿水平方向輸送至帶端沿圓周順時針翻轉90°(b～c段)平躺在輸送帶上，再由傾斜輸送帶向斜下方輸送到帶端(c～d段),沿帶緣又逆時針翻轉90°直立(d～e段)后落至開溝器開出的溝內(e～f段),經覆土輪覆土和鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓完成整個栽植過程。圖3.11雙輸送帶移栽機1.水平輸送帶2.缽苗3.傾斜輸送帶優(yōu)點：多株喂入，速度較快，結構簡單，經濟性好。缺點：缽苗容易被拋起，立苗率較低。栽植器由喂入機構和栽植裝置組成。喂入機構由喂入盤、撥輪、槽輪機構、齒輪傳動等組成。栽植裝置結構如圖3.12所示，由導苗管、分土靴、彈片、擺臂、導桿、連桿等組成。機器前進方向圖3.12分土靴式結構簡圖1.導苗管2.擺臂3.導桿4.連桿5.分土靴6.扭簧7.鉸鏈8.彈片9.缽苗工作原理是：人工將缽苗送入到喂入機構的撥輪上，在撥輪的帶動下繞喂入盤面作間歇轉動，到達導苗管上方時，經導苗管落入分土靴中，此時撥輪處于停止狀態(tài)，分土靴也在彈簧的作用下處于關閉狀態(tài)；槽輪轉動，分土靴在槽輪(此時槽輪也起凸輪作用)、擺臂、導桿以及連桿的作用下打開，釋放保存在分土靴中的缽苗，在彈片的扶持下，將缽苗送入穴坑內，完成栽植作業(yè)。優(yōu)點：減少缽苗損傷率，立苗率高。缺點：結構復雜，成本高。如圖3.13所示，撓性圓盤鴨嘴式栽植器，共有四組鴨嘴式苗夾。栽植器由主動輪盤、被動輪盤、曲軸、鴨嘴上蓋、左盒軸、右盒軸、鴨嘴左下蓋、鴨嘴右下蓋、鴨嘴調節(jié)凸輪及壓板組成。移栽機工作時，機器前進，開溝器破土成溝，由人工將煙苗放入旋轉到上部的鴨嘴內，鴨嘴在平行四桿機構作用下始終指向地面，隨同圓盤旋轉。當鴨嘴到達最底部時，鴨嘴在鴨嘴調節(jié)凸輪與壓板的相互作用下打開，煙苗脫離鴨嘴接觸地面，落入開溝器開好的溝中，隨后覆土輪覆土、鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓，煙苗即被栽植。機器不斷前進，人工連續(xù)有節(jié)奏地將秧苗送入鴨嘴，秧苗被成行地栽入土中。從而達到高效的工作目的，這類機械雖結構復雜，但效率十分高。優(yōu)點：立苗率高，穩(wěn)定性好。圖3.13鴨嘴圓盤式栽植器1.鴨嘴左下蓋2.主動輪盤3.左盒軸4.鴨嘴調節(jié)凸輪5.鴨嘴6.澆水裝置7.鴨嘴8.右盒軸9.被動輪盤10.鴨嘴開啟凸輪11.鴨嘴右下蓋12.曲軸綜上所述，根據(jù)我國現(xiàn)階段經濟現(xiàn)狀，對于成本較高的不太適用?？紤]到移栽機決定采用類似于輸送帶式的鏈輪式栽植器。4移栽機的機構是操作簡單、方便；二是適用性強，可適用多種幼苗移栽，實現(xiàn)一器多用；三是確保幼苗根系與培養(yǎng)基的原裝結合，幼苗移栽成活率高；四是該器具堅固耐用，使用壽命長；五是制造成本低；六是降低了菜農、果農、棉農移栽勞動中的強度；七是縮短移栽時間，贏得移栽幼苗最佳生長時機；八是創(chuàng)造經濟的效益理想。圖4.1移栽機結構圖1.拖拉機后輪2.缽苗架3.輪4.座位5.鏈輪6.鏈輪7.鏈輪8.鏈輪9.開溝器10.吊杯11.覆土板12.鎮(zhèn)壓輪(1)集中控制：利用桶型采集器控制幼苗坯土成型，使移栽體可遠近距離移動。(2)壓力采集：腳踏手持柄架連接桶型采集器兩側的腳踏踩柄，腳踏加壓迫使采集器平行入土，使集中控制幼苗坯土體壓力平行上升人采集器。(3)減壓分離：轉動手持柄架使采集器減壓分離，平行提取幼苗坯土體。(4)壓力推出：腳踏滑動推頂環(huán)(組件)平行下壓，使柱狀苗坯順利推出人坑。(5)防擾控散：桶型采集器入土擾動小，控制幼苗坯土集中，防止散毀。(2)工作時，由拖拉機后輪(1)驅動，帶動后面的機構前行。同時，地輪(3)在驅動力的作用下轉動，帶動和地輪(3)同軸的鏈輪，然后此鏈輪帶動鏈輪(5)轉動，同鏈輪同軸的鏈輪被迫轉動，繼而將力傳給鏈輪(6),于是放有棉花缽苗的吊杯(10)在鏈輪(6),鏈輪(7)和鏈輪(8)的共同作用下轉當?shù)竭_圖示位置時，吊杯在強制力的作用下打開，將缽苗放入由開溝器(9)開出的溝內，隨后在覆土器(11)的作用下缽苗被固定，然后在鎮(zhèn)壓輪(12)的作用下，缽苗被牢牢壓實，完成栽植工作。為使結構簡單，在工作過程中，由坐在座位(4)上的人將放在缽苗架(2)上的缽苗放到吊杯里面。根據(jù)拖拉機的速度和鏈條的長度，將吊杯設計成共六個均勻分布作業(yè)行數(shù)掛接方式懸掛式配套動力8.8KW輪式拖拉機行距株距送苗方式人工送苗4.3主要工作部件的結構特點及作用地輪在移栽機的整個工作過程中起著舉足輕重的作用，首先地輪起到驅動力的作用，地輪大多由一些具有凹凸不平花紋的輪胎或者是放有一些爪鋼制品，其目的就是能夠牢牢抓住松軟的土面，將力傳給后面的機具。圖4.2地輪由圖4.1可知拖拉機帶動整個機具前進，在此過程中，地輪被迫轉動，從而將轉矩經過鏈輪逐次傳給吊杯，使吊杯轉動，于是坐在座位上人就可以輕松的將缽苗放入吊杯中，繼爾使移栽機的循環(huán)使用成為可能。其次，地輪還起著仿行的作用，由于受工作環(huán)境的影響，移栽機主要在凹凸不平的土地面上工作，當通過較陡的坡或者是碰到溝時，容易出現(xiàn)漏栽和重栽的現(xiàn)象，對種子的使用是一種浪費，而當移栽機的仿行效果好時，這種現(xiàn)象就不會出現(xiàn)。所以，移栽的效果和仿行的程度有著直接的影響。通過對大量資料的整理和實踐證明，地輪和開溝器離的越近，仿行效果越好。為此，將移栽機的地輪和開溝器設計的較近。這樣就可以達到上面所提到的效果，可以更好的進行移栽工作，達到穩(wěn)定，高效等目的，是非常合理的設計。開溝器是移栽機的主要工作部件之一。圖4.3開溝器三維圖小鏵的表面是推開表層干土及雜草，防止干土和雜草進入開的溝內，產生夾干土現(xiàn)象，使缽苗的成活率大大提高，翼板的作用是通過調整長短使缽苗在最佳的時間段落入開溝器開出的溝內。為了擴大移栽機的使用范圍，設計整個開溝器在框架上的高低位置、前后位置均可調。開溝器的結構設計就是這樣的，開溝器是整個機構中非常重要的一個部分，它是用來在土地中開溝從而來移栽幼苗的第一步工序，所以，在設計的時候也需要考慮到很多因素，這樣才能夠使這個移栽過程更加順利。圖4.4開溝器二維圖鎮(zhèn)壓輪也是移栽機的主要部件之一。工作時通過地面與鎮(zhèn)壓輪的摩擦從而產生一推動鎮(zhèn)壓輪前進的力，鎮(zhèn)壓輪呈對稱傾斜分布，設置在開溝器后端，其作用是強制性往中間擠土并且壓實苗眼土壤。從而使被移栽的幼苗有充分的保護，不被破壞，而且可以正常生長，吸收土壤的營養(yǎng)和水分，提高成活率。圖4.5鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓輪傾斜越大，往中間擠土的能力也就越強，苗眼周圍的土壤也就越結實。兩鎮(zhèn)壓輪之間的距離越大，越不容易將苗眼周圍的土壤壓實，但鎮(zhèn)壓輪之間的距離過小時，又有可能傷到缽苗。因此，根據(jù)實驗確定出鎮(zhèn)壓輪與地面之間的夾角為30°時，間距為80cm時，鎮(zhèn)壓效果最好，苗眼兩側的土壤擠壓的越結實。覆土器是棉花移栽機械的主要部件之一。工作時，覆土器可以將開溝器開出的土聚攏到一塊，對缽苗進行覆土定植，以便使后面的鎮(zhèn)壓輪可以將缽苗壓實，保證缽苗的栽植率。雖說覆土器只是由兩快板構成，但里面有著相當?shù)膶W問，首先是覆土板和地面的夾角，覆土板的夾角過大過小都不能夠聚攏到足夠多的土對缽苗進行覆土，容易產生裸露缽苗的現(xiàn)象，這是個需要避免的問題。所以，此設計對上述問題進行了針對性的改造，可以成功避免這一問題。圖4.6覆土器二維圖有這種現(xiàn)象發(fā)生，當然不能夠保證栽植率，其次是覆土板后面的寬度，當寬度過但是同樣會有問題，那就是覆土板有可能碰倒缽苗，這種現(xiàn)象較以上幾種更為嚴重。所以只有設計了角度和寬度都合適的覆土板，才有能夠保證缽苗的栽植率。所以，此設計特意為這一問題進行了仔細的研究，并得出了成功的解決方案，從而來解決這個問題，保證移栽機的正常工作。圖4.7覆土器三維圖絕大多數(shù)農作物的秧苗都要求地上莖桿為直立狀態(tài)(部分特殊作物除外，如番薯),因而對栽植工序或栽植質量的要求也都是直立狀態(tài)。因此欲要保持栽植秧苗的直立狀態(tài)，必須要求定植瞬間秧苗或缽苗相對靜止狀態(tài)，也就是說，秧苗在絕對靜止直立狀態(tài)下進行覆土壓實，因而要求在機器連續(xù)前進運動的情況下，為每一個栽植秧苗創(chuàng)造瞬間的相對靜止狀態(tài)，以便完成定植工作。這就栽植機械的零速原理。由上面的零速原理知，只有在缽苗保持絕對零速時投苗才能保證栽植率，下面便具體分析一下如何實現(xiàn)零速?由點的速度合成原理，知Va=Ve+Vr,其中Va為缽苗的絕對速度。設動力輪半徑為R,鏈輪17的半徑為r,角速度分別為w?和w?,欲使缽苗能夠在絕對靜止的情況下進行覆土壓實，則必須使它的絕對速度等于零，從力學的角度來分析即須使R?=r?(此處的等式只代表數(shù)值，沒有符號)。故知道R及r后，就可以找到一適當?shù)膫鲃颖龋筕e和Vr大小相等，但方向相反，即保持零速。而在此刻投苗就可以最大限度的保證缽苗的栽直率。棉花移栽機械的栽植機構和玉米穴播式栽植機比較相似，只不過由于棉花缽苗個體比較大的原因，相應的此機構也較大。必須注意的是栽直率是每一種移栽機必須保證的一項數(shù)據(jù)。栽植率是每一種移栽機必須保證的重要參數(shù)，為了提高栽植率，就應當減少缽苗在落進苗床瞬間的相對移動，即實現(xiàn)零速栽植。由零速原理知，只有在缽苗保持絕對零速時投苗才能保證栽植率，下面具體分析這個移栽機是如何實現(xiàn)零速的。由點的速度合成原理，可知Va=Ve+r其中Va缽苗的絕對速度Ve拖拉機前進速度Vr缽苗相對于拖拉機的速度設地輪半徑為R,鏈輪17齒的半徑為r,角速度分別為o,和o?,欲使缽苗能夠在絕對靜止的情況下進行覆土壓實，則必須使它的絕對速度等于零，從力學的角度來分析即必須使R?=r?此處的等式只代表數(shù)值，沒有符號)。故知道R和r后，就可以找到一適當?shù)膫鲃颖龋筕e和Vr大小相等，但方向相反，即保持零速。而在此刻投苗就可以最大限度地保證缽苗的栽直率。當拖拉機的前進速度為0.6m/s時，可計算出圓盤的線速度0.58m/s。此即為零速栽植時的最佳速度。由于輸送機構和栽植機構是本次設計的核心，所以主要闡述這兩個機構。栽植機構的輸送機構如圖4.1所示，移栽機輸送部分主要由；固連在地輪上的鏈輪，張緊輪及固接在鏈輪上的吊籃構成。工作時，由人工將缽苗放入到吊籃中，由移栽機完成輸送，栽植及覆土工作。由圖知，此移栽機的傳動為二級傳動。移栽機的地輪為標準件，直徑為495mm,現(xiàn)選取使吊杯轉動的鏈輪為17個齒，根據(jù)齒輪分度圓直徑的計算公式可以得到17個齒的鏈論的分度圓直徑為69.1mm。所以可以得到兩者之間的傳動比為i=1555/217=7.2由此可以取得兩組鏈輪進行配合，以實現(xiàn)傳動比為7.2的目的。即地輪另一側的鏈輪和鏈輪(5)一組，鏈輪(5)和鏈輪(6)一組，其中鏈輪(6)所在的軸上還有另外一個鏈輪。由設計要求知道棉花移栽的株距為35mm。174x0.4/249=0.28m/s,此速度較低，在栽植手的時間控制范圍之內。鏈選取08A,內鏈節(jié)bl取8mm,滾子鏈直徑d取為7.95mm。鏈論的具體尺寸列表如下：表4.1鏈輪的具體尺寸齒數(shù)工作段分度圓輪轂齒寬倒角寬直線部齒頂圓齒根圓直徑長度分長度直徑直徑機構被強制性的打開，將缽苗放入土壤中，完成栽植工作。工作原理：當缽苗在鏈條上面接近投苗點時，打開杠桿開始接觸到一弧形滑道并被強制性打開，與此同時，缽苗也開始沿著缽管壁從缽管中脫落。當?shù)竭_投苗點時，打開杠桿已經全部打開，缽苗可以毫無障礙落入到開溝器開出的溝內，隨后到來的覆土板開始對缽苗進行覆土，鎮(zhèn)壓輪開始鎮(zhèn)壓，完成栽植工作。圖4.2吊杯示意圖(1)缽管(2)彈簧(3)擋板(4)螺母(5)打開杠桿在從打開杠桿全部打開到恢復到原形的期間，杠桿并不是瞬間完成的，而是和打開一樣也有一個滑道，使其慢慢關閉，所以對缽苗沒有任何影響。從資料上面查到的吊杯和觀察山東理工大學的玉米缽苗移栽機所得的吊杯均為一邊打開，作者認為一邊打開具有以下弊端；(1)主動擋板和從動擋板不能完全保持同步，阻礙缽苗的脫落，進而影響到缽(2)結構較復雜，不易維修。所以作者設計成兩邊均為主動打開，以克服上面兩個弊端。苗現(xiàn)象的產生。鑒于以上作業(yè)要求，本設計喂苗筒斜口的角度取為45°。因為喂苗機保證了投苗的準確性。喂苗筒高度的確定喂苗筒的高度直接影響喂苗的準確率及可靠掉出喂苗筒而活門就已經關閉的情況，這樣就發(fā)生了夾苗的現(xiàn)象。為了避免這種現(xiàn)象，缽苗的高度一般在15～20cm,為了避免夾苗現(xiàn)象，喂苗時缽苗應全部掉出喂苗筒苗落入吊籃時的損傷，就必須使缽苗受到的橫向沖擊力最小。Vt是移栽機工作行駛速也相等。缽苗質心M在下落過程中只受到重力作用，所以速度Vm方向垂直向下。吊為了減小缽苗落入苗盒時的損傷，應使吊籃A、B在水平方向的分速度同時取較小值時上面二式可以看出，吊籃A的水平速度與θ的正弦成反比，吊籃B的水平速度與0的余度與移栽機工作行駛速度的函數(shù)。據(jù)角速度公式w=2πn得吊籃旋轉的角速度w=2.1r/s。這樣，可以計算得喂苗提前角φ=0t,從而φ=0.42r,換算得φ≈24°。5傳動部分設計計算由于移栽機是在田間工作，工作環(huán)境惡劣，不宜采用齒輪傳動。所以就選擇了鏈輪傳動，鏈傳動主要用于要求可靠，兩軸相距較遠的場合。鏈傳動是一種撓性傳動，它由鏈條和鏈輪(大鏈輪和小鏈輪)組成。通過鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。由于移栽機的移動速度不超過15m/s,推薦適用的最大傳動比不大于8。鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，故小鏈輪應采用較好的材料制造。根據(jù)拖拉機功率得出移栽機的功率P=14×0.735kw≈10kw文采用第二種傳動比，即計算取i=1.8。1.選擇鏈輪齒數(shù)2.確定計算功率查得K。=1.0,K?=1.52,單排鏈，則計算功率為Pa=K。K?p=1.0×1.52×10=15.2kw主動鏈輪轉速n?=54r/min3.選擇鏈條型號和節(jié)距可選28A-1型。鏈條節(jié)距為44.45mm。4.計算鏈節(jié)數(shù)和中心距由于鏈條的布置是中心線與水平面有夾角，松邊在下，查得5.計算鏈速V,確定潤滑方式由v=0.4m/s和鏈號28A-1,查圖可知采用定期人工潤滑。F≈KF?=1.15×25000=28750N6.1軸的受力分析機架通過地輪、開溝器、覆土器和鎮(zhèn)壓輪和地面接觸，其中地輪為機架重力的主要承擔者，現(xiàn)假設地輪承受全部的重力，以便對地輪軸進行校核。每根地輪軸承受的重力為5000/2=2500N。查手冊可以得到地輪和地面的滾動摩擦系數(shù)為0.16,從而計算出地輪的摩擦力為0.16x2500=400N。進而計算出地輪給軸的轉矩為400x500/2=10000N·mm此外地輪還受到鏈輪的作用力，由于此力較小，由經驗值取力為100N。圖6.1地輪軸1.水平面支承反力2.垂直面支承反力F=2500N6.1.2軸的受力圖圖6.2軸受力圖圖6.3軸水平面(X,Y)受力圖圖6.4軸垂直面(X,Z)受力圖由于地輪軸在水平面和垂直面都受到作用力，所以在水平面和垂直面都有彎矩產生，并且最終合二為一對地輪軸產生彎曲影響，所以要通過計算得出地輪軸所受到合成彎矩的值，從而選擇材料和設計方案來保證地輪軸在工作過程中不致?lián)p壞。圖6.5軸合成彎矩圖圖6.6軸水平面彎矩圖圖6.7軸垂直面彎矩圖6.3軸的轉矩圖軸在轉動過程中地輪軸要帶動地輪轉動，從來傳動到鏈輪來達到輸送缽苗的目的，由于地輪的重量和地面的阻礙等原因受到與轉向相反的力，也就形成了地輪軸的轉矩，轉矩會嚴重影響到地輪軸的強度，為防止地輪軸的損壞，也許進行計算，校核。十0圖6.8軸轉矩圖6.3.2許用應力的計算1.許用應力值用插入法查得：2.應力校正系數(shù)3.畫當量彎矩圖當量轉矩的計算aT=0.59×100000=59000Nmm當量彎矩在危險截面A—A處的計算M?A=√M2+(aT)2=√2152032+590002圖6.9軸當量轉矩圖軸徑校核的計算7三維機械設計軟件的應用此次設計采用Soildworks三維機械設計軟件繪制幼苗移栽機三維圖。傳統(tǒng)的CAD軟件都用固定的尺寸值定義幾何元素，輸入每條線都用固定的位置和長度要進行圖形內容的修改，只有刪除原有的線條后重畫。但是新產品的設計不可要形成系列，以便針對不同用戶提供不同規(guī)格的產品。因此，新的CAD系統(tǒng)都增加了參數(shù)化和變量化設計的模塊，使得產品的數(shù)學模型可以隨著某些結構尺寸的修改和使用環(huán)境的變化而自動修改，從而解決了產品系列化問題。現(xiàn)代參數(shù)化設計己經成為新一代智能化、集成化CAD核心技術之一，成為CAD技術的研究熱點，己經形成了諸如變量幾何和幾何推理等多種方法。參數(shù)化設計方法己經形成了較深的理論基礎，也能很好的解決二維參數(shù)化設計問題。參數(shù)化設計從二維逐漸向三維發(fā)展?，F(xiàn)代機械設計中越來越多地使用三維設計軟件，Soildworks軟件具有較強的三維實體建模與零部件約束裝配功能，能夠方便地自動生成二維圖、繪制功能，且與三維模型雙向關聯(lián)。而且軟件的功能也增強很快，這促使參數(shù)化設計在三維圖層次上實現(xiàn)。建立零件特征模型，是在基于特征的造型系統(tǒng)中，零件是由特征組成的，因此零件的造型過程就是不斷生成特征的過程。分析零件生成基本特征添加新特征修改圖7.1SolidWorks造型流程圖其步驟如圖4.1所示：分析零件是第一步。這一步的重點是找出零件是由哪些特征組成，其中哪一個特征應作為基本特征，這個特征往往是拉伸、旋轉、掃掠或放樣特征，然后再決定創(chuàng)建特征的順序。一般來說應將打孔、倒圓和倒角放在后面處理。并將這些特征典型化和抽象化，使建立的模型盡可能準去反映此類零件的基本特征