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1、安 徽 农 业 大 学毕 业 论 文（设计）论文题目 可调行距高速水稻插秧机移箱机构设计 姓 名 xx 学 号 xxx 院 系 xxx 专 业 xxxxxxxxxxxxxxx指导教师 xxx 职 称 xxxx 中国合肥二o一 五 年 五 月目 录 1. 绪论11.1 课题研究的目的和意义11.2 国内外水稻插秧机移箱机构研究现状21.3 课题的内容32. 总体结构设计及工作原理32.1 移箱总体结构和基本原理32.2 移箱机构关键零部件43. 主要零部件设计及校核63.1 移箱机构设计要求63.2 螺旋轴最小直径的设计63.3 螺旋槽的设计73.4 转向槽的设计93.4 螺旋轴的校核12结 论
2、14致 谢15参考文献16Abstract17第 1 页可调行距高速水稻插秧机移箱机构设计可调行距高速水稻插秧机移箱机构设计作者：xxx 指导老师：xxx（xxxx大学工学院 11级农业机械化及其自动化 合肥 230036）下载须知：本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外：有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。摘要：水稻是我国主要的粮食作物，在解决人口温饱以及粮食安全问题中起到了举足轻重的作用。但随着农村人口老龄化水平慢慢提升和年轻劳动力的行业转移的提升，传统种植人工移栽方式劳动强
3、度大、效率低，因此，发展机械化移栽迫在眉睫。但目前国内生产上使用的高速插秧机行距固定，而我国各个地区的地域条件不一样，对水稻植株之间的行距要求也不尽相同。为保证不同的水稻品种能在合适的行距下种植，提高插秧能力，水稻产量达到最大，故需研制一种可调宽窄行高速插秧机。移箱机构是可调宽窄行高速插秧机核心机构，故设计一种可调宽窄行高速插秧机移箱机构。本文在主体机械的基础上，对移箱机构进行结构的优化与设计。通过参数优化，增强螺旋轴等零部件的耐磨性和实用性。根据可调宽窄行高速插秧机和功能工作性能要求，提出了总体设计方案，对主要零部件进行详细设计，并进行校核，保证设计的合理性。关键词：可调行距 高速插秧机 移
4、箱 螺旋轴1 绪论 人多地少是我国的基本国情。如何在有限的土体上实现产量最大化一直是众多科学界工作者追求的目标，也是捍卫我国粮食安全问题的重要举措。在众多农作物中，水稻因其单产最高、种植面积最大、总产量最高毋庸置疑在我国是最主要的粮食作物。在解决全国人口的温饱问题中起到了不容忽视的重要作用。毛泽东同志曾说过：“农业的根本出路在于机械化。”从全国范围来看，我国已基本实现了水稻的机械化收割，但在播种种植环节的机械化水平却较低下。1.1 课题研究的目的及意义 我国幅员辽阔，土地面积广，南北跨越度大，气候不一，种植农作物种类多样，对于同一种农作物种植的方式也不同。对于水稻种植，南方以水田种植为主，北方
5、以旱植为主，这也就对水稻插秧机有了不同的性能要求。再加上阳光照射等多种地理环境的影响，对于行距的要求也很大。市场的前景以及容量大小主要取决于用户需求。所以在高速插秧机飞速发展的同时，宽窄行水稻插秧机应运而生。但从目前的市场和需求来看宽窄行水稻插秧机送秧量等已无法满足众多用户需求。 现在高速插秧机的广泛推广，使得移箱机构也必须与之发展速度相适应，以此完成水稻的高速插秧，提高插秧机的工作效率。而且在中国，由于各地区地形、地貌的差异，致使不同地区对机插秧作业的性能要求不同，导致水稻种植的行距不尽相同。所以研究行距可以根据农技、质量、土地等方面的不同需求做出相应调节的可调行距高速插秧机的移箱机构势在必
6、行。移箱机构是现代化插秧机的重要组成部分之一，决定了秧针每次的取秧量,影响整机的工作性能。因此，设计工作可靠的可调行距移箱机构是实现水稻种植走向大面积、规模化作业、增加农民收入、推进农业走向现代化的重要保障。1.2 国内外水稻插秧机移箱机构的研究现状纵观移箱机构的研究历程，从人力插秧机移箱机构到机动插秧机移箱机构，从间歇性送秧到连续性送秧，其工作效率毋庸置疑已作出了非常大的提高。移箱机构的具体形式也随着其发展研究而呈现出多种多样。早期的移箱机构以链条式移箱和转盘齿条式为主，后期随着高速水稻插秧机的出现，逐渐向多轴式移箱机构转型，以三轴式和四轴式为主。而其也在不断的研发优化过程中由早期的停顿式工
7、作逐渐向具备缓冲机制的持续送秧机构转型。至今为止，无论是国内还是国外其毯状苗插秧机选取的都是持续送秧的移箱方法。这种方法下移箱的具体工作过程是：秧箱不停顿地横向连续移动，当其移动到两端极限位置时，秧箱为保证换行后能顺利取到第一个秧苗而停歇一次，在转向的时候通过纵向送秧机构的作用来实现同步纵向送秧。这种机构的优点是在这一个完整的送秧进程里，因为螺旋轴的运动方式自始至终都是做匀速的单向转动，这样就避开了由移箱的停顿而导致的惯性冲击。以此在增强了插秧速度以及送秧速度的同时，还可以减缓移箱机构中螺旋轴所受到的破坏以及其带来的磨损。 在水稻插秧机方面，走在技术前沿的一直是日本和韩国。日本率先发明了井关P
8、F100型插秧机，在韩国的LG、大同等厂家生产的国际牌插秧机在当时也享有不错声誉。但是这些厂家生产的机械都是固定行距，也没有在可调行距方面做出研究，所以也没有在移箱机构做出相应改进。国内最早对宽窄行水稻插秧机领域进行探索和研究的是赵匀教授。2010年赵匀教授率先对高速水稻插秧机的分插机构进行了设计，研发出宽窄行水稻种植机械，实验效果良好。扬州大学紧接着也专注于可调行距插秧机的研究，但其仅限于固定行距可调，受到很大限制。从中可以看出，无论是赵匀教授的可调宽窄行插秧机还是扬州大学的可调行距插秧机，都没有能为满足市场需要研制出横、纵向都可调的移箱机构。近年来，安徽农业大学“作物生产机械与智能装备”创
9、新团队在高速水稻插秧机的可调行距研究上实现了新的突破，研发了2ZGK-6型可调宽窄行高速水稻插秧机，在一定范围内实现了插秧行距的无级调节，成功制造出样机，实验结果较理想。1.3 课题的内容 本文研究的主要内容是可调行距高速插秧机移箱机构的设计。根据中国不同地域的不同种植要求设计出与可调行距插秧机相配合的移箱机构；通过参数设计，使螺旋轴等零部件的耐磨性和实用性满足要求；通过三维软件对其主要零部件进行三维建模，增强设计直观性；通过对设计结果的校核，保证设计的合理性。2 总体结构设计及工作原理2.1 移箱总体结构设计和基本原理1.圆锥齿轮轴 2.分插机构驱动轴 3.链条 4.移箱动力输入轴 5，8.
10、齿轮 6.纵向送秧轴 7.螺旋轴 9.横向送秧轴 10.滑套 11. 滑块 12，13.凸轮 14.纵向送秧杆 图2-1 一种高速插秧机移箱机构结构简图Fig.2-1 Scheme of variable lead seedling feeder mechanism 图2-1是一种高速插秧机的移箱机构简图。该机构主要由横向送秧轴、纵向送秧轴、移箱动力输入轴、圆锥齿轮轴、分插机构驱动轴、链条、齿轮、滑块和滑套等主要零部件组成，其中位于主箱体内部的四根轴分别用来完成横向移动及纵向送秧，位于副箱体内部的机构一方面承担分插机构的驱动，另一方面负责把动力传送到主箱体内。动力经由圆锥齿轮轴输送到分插机构驱
11、动轴，以供其驱动分插机构完成纵向送秧。接着动力再链条向移箱动力输入轴输送，经过一对齿轮，调整到合适的传动比继而向横、纵向送秧轴传递，在滑块、凸轮和纵向送秧杆的共同作用下完成横向移动和纵向送秧。移箱机构存在的意义是可以使取秧爪在秧箱的有限工作范围内有序且快速的进行取秧，从而使移秧箱和秧苗连成一个整体，做同步的移动和停顿。移箱机构主要由螺旋凸轮轴、移箱轴、指销、指销座的共同配合来控制移箱的、行程及移动距离。传动轴将力传递给一对直齿轮和一对圆锥齿轮，以此带动螺旋凸轮轴的旋转。指销插在螺旋轴上的螺旋槽内，沿着螺旋槽斜面移动，以此带动固定在移箱上的指销套随之横向移动，指销套与移箱轴的联合行动使移箱轴实现
12、左右移动。因为秧箱和移箱轴两端采取的是固定连接，所以秧箱随之移动，以此完成一次完整的移箱动作。2.2 移箱机构关键零部件 （1）螺旋轴螺旋轴是插秧机移箱上主要零部件之一，也是承受移箱作用力最大，最容易发生失效的零件之一。在一根实心轴上按照一定的旋转角增开两个反向旋转的滑道便形成了螺旋轴的大体结构。插秧机移箱机构上的螺旋轴与滑套、转子等部件配合，共同完成轴向定位和传动，完成横向送秧。考虑到其工作工程中反复经受磨损，其材料选取为40Cr。其三维模型如图2-2所示。图2-2 螺旋轴Fig.2-2 Screw axis （2）滑套 螺旋轴上的滑套的运动主要是在转子的带动下进行的。位于滑套内部的转子绕轴
13、轴转动，滑套被带着转动并横向移动，从而带动移箱的横向移动。该部件在工作过程中一直处于运动状态，其作用和工作环境决定了其必然经受磨擦，长此以往容易造成零件自身的磨损。为防止磨损失效或者增强其使用寿命，当其与相配合的轴之间的磨损到一定程度时，必须按规定对其进行换新处理。因此考虑到该因素，在设计的过程中应该选择硬度稍低但耐磨性能良好的适当材料为滑套来保护螺旋轴，使其避免受到严重的磨损。其三维图为2-3所示.图2-3 滑套Fig.2-3 Sliding sleeve（3）滑块（转子）滑块，亦称转子。导程滑块常采用圆柱指销形式，其圆柱体与柱指销座配合，起着传递动力的作用。设计时采取具有一定长度（作为导向
14、用）和粗细的主体，其端部为导向舌，其宽度与凸轮轴的螺纹槽配合，其长度不能太短，要大于螺旋槽交叉外的长度，才能具有了良好的导向作用，以防止到“十字路口”出现顶撞和乱转现象；但过长又会在端头转向时发生困难。由其性能可知，其材料必须具有适当的硬度和耐磨性，同时还要能够承受运动过程中受到的摩擦。所以可采用铸铁或者优质钢，其热处理表面硬度要比凸轮轴稍低些。其三维图如图2-4所示。图2-4 滑块Fig.2-4 Slider3 主要零部件设计及校核3.1 移箱机构设计要求 移箱机构的作用主要是通过其精准、均匀地移箱，使秧苗做轴向移动，以此配合秧爪顺利取秧，并能够向秧门不断补充。为完成此作用，对移箱器的设计要
15、求如下： （1）为保证秧爪能够准确有序取秧，要求秧箱每次的移距需与秧爪的每次取秧宽度相配合。 （2）为保证秧箱内每排秧苗都能够被全部取完，移箱行程需与秧箱宽度相配合，同时还要避免秧爪外侧与秧箱内壁的相互干涉。 （3）为保证秧爪每次都能够顺利取走一排秧苗的第一块秧苗，针对盘育带土苗，还要保证移箱移至两端极限位置时能够停歇一次。 （4）移箱轴采用换挡结构，分别适应于中苗与小苗不同取秧面积的要求。 （5）传动平稳，结构简单。3.2 螺旋轴最小直径的设计在移箱机构中，螺旋轴是最为重要的部件。同时螺旋轴也是整个机械中受力最大的部件，因此对此部件必须要集中设计。为避免螺旋轴在工作时受到的作用力过大而导致断裂，所以在设计计算螺旋轴输入端的最小轴径的尺寸时，必须对其进行功率校核。查机械设计可知，由于螺旋轴在工作时
