最新版吊篮式移栽机CAD图纸毕业设计.docx
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最新版吊篮式移栽机CAD图纸毕业设计
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Qq：
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摘要4
abstract4
1.移栽机械的国内外现状5
1.1 移栽机类型及特点5
1.2 移栽机工作部件及栽植原理5
1.2.1钳夹式移栽机5
1.2.2挠性圆盘式移栽机5
1.2.3吊篮式移栽机5
1.2.4导苗管式移栽机5
1.2.5鸭嘴式移栽机6
1.3移栽技术的发展现状6
1.4取苗机构的研究进展6
1.5送苗机构的研究进展7
1.6栽植机构的研究进展7
1.7我国移栽机发展存在的问题及发展方向7
2.吊篮式移栽机旋转杯式喂苗机构特点8
2.1旋转杯式喂苗机构特点8
2.2主要工作部件的结构特点及作用8
2.2.1苗杯9
2.2.2槽轮机构10
2.2.3传动机构11
3.轴的校核12
3.1Ⅰ轴的设计计算12
3.1.1材料的选择及轴颈的确定12
3.1.2确定各轴段直径13
3.1.3各轴段的长度13
3.1.4轴承的校核14
3.1.5与联轴器的连接轴的键的设计与校核14
3.2Ⅱ轴的设计计算14
3.2.1轴径的确定15
3.2.2各轴段长度的确定15
3.2.3轴承的校核16
3.2.4键的选择与校核16
3.3Ⅲ轴的设计17
3.3.1轴径的确定17
17
3.3.2各轴段直径的确定17
3.3.3各轴段长度的确定18
3.3.4轴承的校核18
3.3.5联轴器的选择19
4.润滑与密封的设计19
4.1润滑设计20
4.2密封设计20
5.机架设计与说明20
5.1箱体的设计20
5.2箱盖顶部外表面轮廓的确定20
5.3齿轮1处的箱盖顶部外表面轮廓的确定20
5.4底座凸缘厚度21
5.5箱体结构尺寸21
6.齿轮精度设计22
6.1选取设计参数22
6.2按齿面接触疲劳强度设计22
6.3校核弯曲疲劳强度23
6.4精度设计23
7.结论和总结23
8.谢辞24
参考文献25
吊篮式移栽机旋转杯式喂苗机构设计
摘要
农业生产是保证人类生存发展的第一要素。
近年来，随着全球人口的不断增长，可耕地面积的逐年减少，全球粮食问题越来越严重。
随着全球粮食消费增加，国际市场粮源偏紧，粮价波动变化加剧，利用国际市场调剂各国余缺的空间越来越小。
由于人口的持续增长，全球粮食需求仍将呈现持续刚性增长，提高粮食生产能力成为目前人类必须完成的一项十分艰巨的任务。
吊篮式移栽机具有膜上成穴和栽植一次完成，工作可靠，故能满足新疆地区特殊的钵苗移栽要求。
但是由于需要人工操作进行投苗，操作者必须在鸭嘴杯转至上部时及时、准确投苗，要求注意力高度集中，稍一疏忽，就会导致漏苗现象，生产效率受到影响。
为了使人工投苗不受育苗条件的限制，需在栽植器上部加设一个旋转杯式喂苗机构。
它可以使操作者有充分的投苗时间，预先将投苗杯投放完全，不必待鸭嘴转到上部时再及时准确投苗，减轻了投苗者的紧张及疲劳程度，减少或杜绝漏苗缺苗现象，还可提高生产效率。
关键词：
工作原理；槽轮机构；链传动
Abstract
Agriculturalproductionistheguaranteeofthefirstelementofsurvivalanddevelopment.Inrecentyears,withthecontinuousgrowthoftheworldpopulation,arablelandareadecreasedyearbyyear,theworldfoodproblembecomesmoreandmoreserious.Withtheglobalincreaseinfoodconsumption,theinternationalmarketpricefluctuationswheretight,aggravate,useofspaceandinternationalmarkettoadjustthecountriesissmaller.Duetothecontinuousgrowthofpopulation,theglobalfooddemandwillcontinuetoshowarigidgrowth,enhancethegrainproductioncapacitymustbecompleted.NacelletransplantermeettheXinjiangareaspecialtransplantingrequirements.Butbecauseoftheneedformanualoperationofseedling,theoperatormustbeinasippycuptotimely,accurateupperseedlingthrowing,requiretheattentionofofseedling,theproductionefficiencyisaffectedby.Inordertomakeartificialseedlingwithoutbreedingconditions,theneedforarotarycuptypeseedlingfeedingmechanismisaddedintheplantingofthe.Itcanmaketheoperatorandfatiguedegreeforseedlings,reduceoreliminateleakageseedlingseedlingshortagephenomenon,butalsocanimproveproductionefficiency.
Key：
operationalprinciple；maltesemechanism；chaintransmission
1.移栽机械的国内外现状
1.1 移栽机类型及特点
目前，对移栽械的分类尚无统一标准，国内大致有3种分类方式:
①按照秧苗的栽植形态，分为裸苗栽植机和钵苗栽植机;②按照自动化程度，分为手动、半自动和全自动栽植机;③按照栽植器的机构类型，分为钳夹式、挠性圆盘式、吊篮式、导苗管式和鸭嘴式。
按照第3种分类方式简要介绍目前各类型移栽机的特点及相关机型。
（1）钳夹式移栽机优缺点:
移栽机构简单，生产成本低，株距和栽植深度较稳定，但株距调节困难，易伤苗，移栽速度低，喂苗时间与零速栽植不好控制，应用较少。
相关机型:
法国UT-2型移栽机;吉林工业大学研制的2ZT型移栽机;黑龙江852耕作机械厂研制的2YZ型移栽机;黑龙江农恳科学院研制的2Z-2型移栽机。
其中吉林工业大学研制的2ZT型移栽机较为突出，该机是在对法国UT-2型移栽机研究的基础上进行研制的，由开沟器、栽植器、镇压轮及覆土器等工作部件组成。
（2）挠性圆盘式移栽机特点:
由于不受秧苗数量限制，对株距的适应性较好。
在小株距栽植方面有良好的发展前景，且结构简单，生产成本低。
但栽植深度不稳定，耐久性较差。
相关机型:
日本丰收产业公司研制的OP290型和OP2100型白葱移栽机;日本CT-4S型甜菜移栽机;日本久保田公司研制的KN-P6型大葱移栽机;黑龙江红兴隆管理局研制2ZT-2型甜菜移栽机。
其中CT-4S型甜菜移栽机效果较好，该机主要由植苗机构、驱动机构、土壤工作部件和机架等组成。
（3）吊篮式移栽机特点:
具有膜上打孔的突出优点，且不伤苗。
但作业效率较低，结构较复杂。
相关机型:
意大利Wolf栽植机和REEDU栽植机;莱阳农学院研制的2YZ-40型钵苗栽植机;黑龙江850农场研制的2ZB-6型钵苗栽植机。
吊篮式移栽机主要由吊篮式栽植器、偏心轮、覆土器和开沟器等组成。
（4）导苗管式移栽机特点:
可以克服回转式栽植器的共同缺点，不伤苗。
在最佳情况下，可以达到较好的秧苗直立度和耕深稳定度。
对于裸苗栽植不会产生窝根现象。
但株距调整不易，漏栽、重栽率较高。
相关机型:
芬兰劳尼思生产的RT-2型移栽机;意大利TEX2型移栽机;黑龙江农恳科学院研制的2ZB-4型杯式移栽机;中国农业大学研制的2ZDF型移栽机;吉林工业大学研制的2ZY-2型玉米移栽机。
（5）鸭嘴式移栽机特点:
能保证较高的秧苗移栽直立率，株距稳定性和耕深稳定性，不伤苗，株距调整方便，整机使用方便，且由于栽植器为单株作业，无重栽、漏栽现象。
但机构相对较复杂。
相关机型:
日本久保田生产的2ZY-1型鸭嘴式移栽机。
该机主要由喂苗盘、鸭嘴式多杆栽植器、镇压轮和灌溉器等部件组成。
作业时可以在一垄上实现往返多行移栽，移栽株距可以进行任意调节，在移栽的同时可以完成浇灌和施肥、施药等作业。
除上述机型外，在我国广大的农村，农民也想出了大量提高移栽效率的办法，自主制造了部分适用的移栽机具。
如河南省渑池县陈村乡石板沟村孟丙礼自制的烟苗移栽器，能大大减轻移栽劳动强度，提高栽植效率2～3倍;河南洛阳洛宁县王宝宁发明的烟苗移栽器结构简单，操作方便，使用时可以自由调节深浅，自然覆土，不伤地膜。
1.2 移栽机工作部件及栽植原理
1.2.1钳夹式移栽机
工作原理:
人工将秧苗夹在转动的钳夹上，秧苗随着栽植盘运动，当到达栽植位置时，苗夹由控制机构打开，使秧苗落入苗沟中，然后覆土，完成移栽作业。
主要工作部件:
栽植盘、摆指、转指、扭转弹簧、凸轮和橡胶弹性秧爪。
1.2.2挠性圆盘式移栽机
工作原理:
由两片可变形的挠性圆盘夹持秧苗，人工将秧苗喂入植苗输送带的槽内，输送带将秧苗喂入栽植器中，当栽植器运动到栽植位置时，把秧苗栽入开沟器开出的沟中。
主要工作部件:
电子监测器、植苗输送带和植苗挠性圆盘。
1.2.3吊篮式移栽机
工作原理:
人工将秧苗放入旋转到上方的吊篮内，栽植器随偏心圆盘转动到最低点时，固定滑道使栽植器下部打开，钵苗落入沟内，随后覆土，完成移栽作业。
主要工作部件:
吊篮式喂苗机构和偏心圆盘等。
1.2.4导苗管式移栽机
工作原理:
由喂苗机构间歇向导苗管投苗，秧苗在苗管内做自由落体运动，进入开沟器开出的苗沟中，并覆土完成移栽。
主要工作部件:
导苗管。
1.2.5鸭嘴式移栽机
工作原理:
由喂苗盘将秧苗喂入鸭嘴式栽植器中，栽植器在多杆机构带动下完成开穴、栽植、回转等工作，随后镇压轮覆土完成移栽作业。
主要工作部件:
鸭嘴栽植器、多杆式驱动机构和喂苗盘。
1.3移栽技术的发展现状
国外移栽机械由于发展时间早且技术水平较高，移栽技术的研究均已成熟。
根据各国国情的不同，主要有两大发展方向:
①美国由于其农业人口较少，且农业人口人均耕地面积较大等因素，移栽技术主要向多行作业、自动化和联合作业等方向发展。
国内引进的美国MT型番茄移栽机，该机集膜上打孔、投苗、载苗和浇灌作业于一体，可以根据地理条件的不同进行3～5行移栽作业。
②日本由于地少人多，其移栽技术主要以单行作业、精密化、专用性等研究方向为主，国内目前大量使用的TPA-1型全自动蔬菜移栽机、RX-6型水稻移栽机等机型均引进自日本。
我国对于机械移栽技术的研究起步于20世纪60—70年代，由于国内农业提高生产作业效率的需要，70年代末到80年代初，各科研机构及高等院校陆续研制出多种移栽机械，这些移栽机具操作简单，移栽质量较好，工作效率较高，但由于与国内农艺明显脱节，且未考虑综合经济效益，无法取得市场认可，从而一直没有进行大面积推广应用。
随着近年来我国农业科技的不断进步，农民经济水平的不断提高，以及国家为支持农业机械化发展推出的多项新政策，农业生产对于机械化移栽的需求越来越迫切。
但目前国内很多从事移栽机研究的单位，主要是对国外先进的移栽机械进行改进和仿造。
1.4取苗机构的研究进展
取苗机构目前国内外研究主要有两大方向:
机械式和气力式。
目前机械式取苗机构有日本的顶杆推出式、中国农业大学的对辊拔秧式等，机械式取苗机构主要通过部件的精密控制及运动来进行钵苗的有序排队取苗。
气力式取苗机构又分为气吸式和气压式两种:
气吸式取苗机构是通过吸气阀门的打开及闭合以使得所取钵苗周围气压发生变化，钵苗在负压作用下脱离苗盘以达到取苗的目的;气压式取苗机构是运用压缩气流吹出苗盘中的钵苗来完成取苗过程。
1.5送苗机构的研究进展
送苗机构主要有链传动式输送机构、带传动式输送机构、吊篮式输送机构、圆盘式输送机构及双输送带式输送机构等，送苗机构的选取是按照栽植机构的不同来进行选取的，送苗机构和栽植机构相匹配才能达到较好的栽植效果。
1.6栽植机构的研究进展
栽植机构随着机械技术的不断发展进步，由早期易伤苗的钳夹式、挠性圆盘式发展到吊篮式、导苗管式和气力式。
为了达到更好的作物生长效果，研究出鸭嘴式栽植机构，该栽植机构既不伤苗，又能达到较好的栽植效果。
目前国内外移栽机械栽植机构大多选取鸭嘴式栽植机构。
1.7我国移栽机发展存在的问题及发展方向
目前，我国移栽机械的研究和应用中还存在许多问题亟待解决:
农机研究与我国农业生产需求相脱节，无法满足国内农业生产的真正需要没有自行的相关研究体系，大量抄袭、仿制国外先进机型，无法适应国内生产;现行使用的机型移栽质量不稳定，通用性差，自动化程度较低，且机具造价较高。
纵观国内外移栽机械的发展过程及应用现状，结合国内移栽机械发展中存在的问题，可以总结出我国移栽机械发展方向和研究重点。
（1）加速国内移栽作业相关辅助技术的研究与发展，提高移栽技术的整体作业水平，提高我国机械化移栽作业面积。
（2）在吸收国外先进技术的基础上，结合我国移栽作业的特点和需求，设计符合我国农业作业需求和习惯的移栽机械。
（3）随着我国农业从业人口的减少，移栽机械必然会成为我国农业生产的主要力量，生产研发适合我国农业生产需要的半喂入移栽机械是我国未来移栽技术必然走向。
（4）由于我国农民经济情况的制约，农机具价格的可接受范围较低，利用现代大工业技术的优点生产出我国农民可以承受的农业作业机具，降低农机工具的单价，将是我国未来农机的主要目标。
随着我国城镇化的大力发展，我国农业从业人口将不断减少，农业生产对机械化的需求将会不断增大。
由于我国对农业装备技术发展的需求和国家对农业发展的大力推动，我国农业机械的发展前景将会更加美好，随着国内农机研究的不断深入，我国自主研制的农业机械会越来越适应我国农业生产发展的需要，农业生产能力及效率将得到显著提高。
2.吊篮式移栽机旋转杯式喂苗机构特点
2.1旋转杯式喂苗机构特点
吊篮式移栽机喂苗机构如图1所示。
喂苗机构通过机架固定在移栽单体的上方，主要由苗杯、槽轮机构和齿箱传动机构组成。
喂苗时，由人工将钵苗放入苗杯中，地轮通过多级链轮传动将动力传递到齿箱，齿箱中一组圆柱直齿轮带动换向锥齿轮将动力传递到槽轮机构，槽轮机构带动苗杯进行间歇式运动。
当苗杯转到底盘缺口处时会有短暂的停顿时间，此时放在苗杯中的钵苗顺着导苗嘴落入移栽单体的吊篮中，这就成了投苗工作。
2.2主要工作部件的结构特点及作用
2.2.1苗杯
由于部分作物钵苗枝叶较大，苗杯大小直接影响落苗的通畅性，通过试验确定苗杯边长为7cm的方管时，即不出现挂苗的现象。
将苗杯按圆周均匀布置，使各苗杯之间留有一定间隙，防止钵苗顶端互相缠绕，最终确定数量为8个，均匀排放在圆周直径为32cm的转动底盘上。
为使人工投苗时能够准确投入到苗杯，将导苗嘴设计成上大下小的倒椎形。
2.2.2槽轮机构
苗杯是通过一套槽轮机构传动进行间歇式投苗。
槽轮机构常用于某些自动机械中，实现分度转位和间歇步进运动。
槽轮机构主要由槽轮、装有拨销的拨盘和机架组成，如下图所示。
拨盘为主动件，以ω1作等速连续运动，带动槽轮以ω2进行间歇式运动。
当拨销未进入轮槽时，苗杯处于静止状态；当拨销每拨动槽轮转动一个槽位时，苗杯就转动一个位置，苗杯中的钵苗从托盘上的落苗口落下，落入下方的吊篮中。
槽轮机构在工作时，槽轮的角速度不是常数，在转位开始与终止时，均存在角加速度，从而产生冲击，并且它随转速的增加及槽轮数的减小而加剧，故一般不宜用于高速场合。
槽轮的槽数越少，角加速度变化越激烈。
当槽数增加时，角加速度变化明显下降。
当槽数≥8时，角加速度的变化就相当缓和了。
因此，从改善动力性能方面来考虑，槽数多时较为有利，所以此间歇机构选用槽数为8的槽轮。
钵苗的的高度一般为15～20cm之间，为了避免槽轮机构工作过程中发生夹苗现象，此机构要有足够的停顿时间使钵苗完全脱离。
在工作过程中，拨盘转速n为：
式中：
z—槽轮槽数；
m—拨销数；
t—槽轮机构每一次转位后的停歇时间。
由式
（1）求得槽轮机构停歇时间
为：
通过试验测得移栽频率在55-62株（min·行）之间时，移栽合格率达到92%以上。
因为拨盘每转一周可以完成两次投苗，取移栽频率为62株（min·行）时，可得拨盘转速n为31rmin，槽轮机构有槽数8个，拨销2个。
由式
（2）求得停顿时间t1为0.24s。
钵苗完全脱离喂苗机构所用时间为：
取钵苗最大高度h为20cm，由式（3）求得钵苗完全脱离喂苗机构时间t2为0.2s。
因为停顿时间t1大于钵苗完全脱离所用时间t2，所以不会发生卡苗现象。
2.2.3传动机构
移栽机工作时，由固定在传动轮上的链轮通过链条传动带动移栽机构和间歇喂苗装置转动，并使两个部件之间的转动始终保持一定的传动比，传动系统原理如图4所示。
地轮通过多级链传动带动链轮Z1，链轮Z1通过投苗器轴将动力传递到齿箱，齿箱中圆柱直齿轮利用换向锥齿轮将动力传递到槽轮机构，从而带动苗杯进行间歇式转动。
链传动的应用范围较为广泛，一般用于中心距较大、多轴、平均传动比要求准确的传动。
它的制造和安装精度较低，但它的平均传动比准确，而且传动效率高。
此外，链条的磨损伸长比较缓慢，张紧调节工作量较小，并且能在恶劣环境下工作[4]。
因此喂苗机构主要采用的是链传动。
在设计链传动时，根据《中国机械设计大典》表36.2-25要求，最小链轮数必须大于等于15齿，取链轮Z1齿数为16齿，则链轮Z2到链轮Z1的之间的传动比i1为：
式中n1—链轮Z1转速，rmin；
n2—链轮Z2转速，rmin；
z1—链轮Z1齿数；
z2—链轮Z2齿数。
移栽机构到投苗器的传动比i为：
式中i2—直齿轮的传动比（为了调整方便取1：
2）；
i3—锥齿轮的传动比（为了调整方便取1:
1）。
其中移栽机构到投苗器的传动比还可以根据槽轮机构每转一周完成的投苗数和移栽机构每转一周吊篮的数量来确定；
式中m1—拨盘每转一周可以完成投苗数；
m2—吊篮数（由于受结构限制，吊篮数一般不超过6个）。
联立式
（1）
（2）（3）可得链轮Z2齿数为：
求得不同吊篮数对应的链轮Z2齿数，如表1所示。
表1
3.轴的校核
3.1Ⅰ轴的设计计算
3.1.1材料的选择及轴颈的确定
Ⅰ轴示意图
选择轴的材料为45钢，调质处理，查《机械设计手册》
σb=650Mpa，σs=360Mpa，σ-1=270Mpa，
τ-1=155Mpa，E=2.15×105Mpa
根据《机械设计手册》公式初步计算轴径，由于材料为45钢，由《机械设计手册》选取A=120则得
d≥A=120×=17.99mm，因为考虑到装联轴器加键，有一个键槽，
d≥17.99×（1+5％）=18.89mm
3.1.2确定各轴段直径
名称
依据
确定结果
d1
大于轴的最小直径18.89，电机轴径D=28，d1=（0.8～1.2）D且考虑与联轴器内孔标准直径配合，联轴器选择GY5型
23
d2
联轴器定位d2=d1+2（0.07～0.1）d1
=20+（4.2～6）=24.2～26
25
d3
考虑轴承d3>d2选用代号为6008轴承
轴承内径d=30（mm）
轴承外径D=58（mm）
轴承宽度B=15（mm）
30
d4
考虑轴承定位
d4＝da
25
d5
考虑到齿轮分度圆与轴径相差不大（da<2d），选用齿轮轴，此时d5=da1=23
23
3.1.3各轴段的长度
1轴段安装联轴器：
联轴器选择GY5型（见《机械设计手册》GBT）联轴器宽度L联轴器=27mm,使L1略小于L联轴器，取L1=25mm.
2轴段的长度L2：
包括三部分：
L2=LS1+e+m,
其中LS1部分为联轴器的内端面至轴承端盖的距离，查参考文献［机械设计课程设计指导书］，LS1=（15-20）mm,取LS1=20mm,e部分为轴承端盖的厚度，查参考文献［机械设计课程设计指导书］，轴承外径D=30mm，d3=8mm,e=1.2d3=1.6mm,m部分为轴承盖的上口端面至轴承座孔边缘的距离，
轴承座孔的宽度L座孔=δ+C1+C2+（5～10mm）,δ为下箱座壁厚，查参考文献［机械设计课程设计指导书］P27表5-3：
δ=8mm,C1,C2为轴承座旁连接螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸，根据轴承座旁连接螺栓的直径查参考文献［机械设计课程设计指导书］P27表5-3，（假设轴承座旁连接螺栓d1=14mm）得C1=20mm,C2=18mm,L座孔=δ+C1+C2+（5～10mm）=8+20+18+6=52mm
另外为加工轴承座孔端面方便，轴承座孔的端面应高于箱体，m=L座孔-△3-B=3.5,△3=5mm,见参考文献［机械设计课程设计指导书］。
L2=20+1.6+3.5=26.1，取l2=26mm.
3轴段的长度l3：
l3应略小于深沟球轴承的宽度，轴承宽度B=125mm,L3=124mm.
4轴段的长度：
减速器的内壁尺寸：
A=2△2+B1+B2+△4+2=60mm
其中△2为齿轮断面与箱体内壁的距离，△4为Ⅱ轴上两齿轮之间的距离，B1、B2风别为Ⅱ轴上两齿轮宽度。
L4=A-l5-l6+2△3=24mm
5轴段部位为齿轮轴，其长度与齿宽相同L5=18mm.
经校核轴的结构满足强度要求。
3.1.4轴承的校核
由公式
其中：
ft为温度系数：
查参考文献［机械设计基础］P246表14-3，得ft=1,
fd为载荷系数：
查参考文献［机械设计基础］P246表14-4，得fd=1.2,
C为基本额定动载荷：
轴承选择为深沟球轴承6008，查《机械设计手册》（GBT276-94），得C=17.0KN
n为轴承工作转速：
n=1440rmin,
ε为寿命指数：
对于球轴承ε=3，见参考文献［机械设计基础］P245.
P为当量动载荷：
P=XFr+YFa,对于此设计中的深沟球轴承，没有轴向载荷，Fa=0，取X=1,见参考文献［机械设计基础］P247.
所以，P=XFr=Fr。
选择两者中的大的：
所以该轴承符合强度要求。
3.1.5与联轴器的连接轴的键的设计与校核
（1）一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。
由于齿轮在两支撑点中间，故选用圆头（A型）普通平键。
选择联轴器GY5型：
dz=38mm,d2=30mm，L=82mm.L1=60mm
由参考文献［机械零件设计手册］P58
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