【文章內(nèi)容簡介】 較 簡 單 ，有 利 于 提高 作 業(yè)效 率 ，間歇 式 轉(zhuǎn) 動的 實 現(xiàn)方 法 較 復(fù)雜 ，需 要 增 加能 實 現(xiàn)間 歇 運 動的 機 構(gòu)，且 不 11 利于 提 高 轉(zhuǎn)動 速 度 。針對 現(xiàn) 有典 型 的 移栽 機 型 結(jié)構(gòu) 復(fù) 雜 、成本 高 、作 業(yè)速度 低 和 可靠 性 不高 等 問 題，研究 一 種 結(jié)構(gòu) 簡 單、高效 作 業(yè) 和低 成 本 的適于 番茄 移栽 的 移栽 機 具 有十 分 重 要的 意 義。 由 于 番茄 苗 為生 物 個 體 ，其個 體 差 異是 不 可避 免 的 ，而“ 夾苗 式 ”會 由于 缽 苗的 差 異 使工 作 可 靠性大 打 折 扣 ，甚 至 可 能夾 出 相鄰 穴 孔 的秧 苗 ，“ 缽苗 脫 盤 ” 整個 移 栽 作業(yè)的 關(guān) 鍵 環(huán)節(jié) 。在 缽 苗 脫盤 方 式上 ，土 缽 相 對于 秧 苗來 說 其 物料 特 性 比較一 致 。采 用頂 桿“ 頂 出 ”式 將 會使 機 構(gòu) 工作 更 加可 靠 。 自 動取 苗 機構(gòu)采用 頂 桿 頂 出 式 分苗 方 式，功 能是 使 缽 苗離 開 穴盤 、有 序 進 入下 一 環(huán) 節(jié)中。 自動取苗 機構(gòu)采 用項 桿 頂 出式 具 有 以下 優(yōu) 點： (1)結(jié)構(gòu)簡單。該 機 構(gòu) 采用 頂 桿頂 出 ， 扭轉(zhuǎn) 彈 簧回 位 ， 機構(gòu) 簡 單 ，制 造成本低； (2)作 業(yè)效 率 高。 該機 構(gòu) 頂 出缽 苗 的速 度 約 為 7株／ 秒。如 果 缽苗 移 栽 機構(gòu)按每分鐘移栽 420次， 穴 盤 上每 行 的 8列 植入 田 間 1行 ，則 該 機 構(gòu)外 滾筒的線速度為 420xH／ (8 60)m／ s(8為八 個 凸 輪， H為兩 個 缽苗 之 間 沿穴盤 長 度 方向 的 距離 )。若 H為 ，則線 速 度 為 ／ s，如 此 慢的線速度對 穴盤 非常 有 利 ，不 易 引 起沖 擊 振動 ； (3)易于保證株距 均 勻 性。 株 距均 勻 性 是移 栽 作業(yè) 需 要 解決 的 一 個主 要問題 。對 于 頂桿 頂 出 式缽 苗 移栽 機 構(gòu) ，在可 靠 頂 出缽 苗 的 前提 下 ，只 要控制 頂 桿 頂出 缽 苗的 頻 率 和時 間 間 隔，就能 控 制缽 苗 在 田間 的 株距 ，這可通過調(diào)整凸輪 相位 來 實 現(xiàn)。 （三）工作原理 工作 時 ，若上 傳 動 箱內(nèi) 的 中 心軸 帶 動主 軸 以 80轉(zhuǎn) /分 鐘 的 速度 轉(zhuǎn) 動， 12 則與外滾筒連接 的大 齒 輪 帶動 外 滾 筒以 1轉(zhuǎn) ／ 分鐘 的 速 度轉(zhuǎn) 動 ， 而杠 桿支撐 軸 是 固定 不 動的 。外圈 滾 筒帶 動 裝 有缽 苗 的 穴 盤 間歇 轉(zhuǎn) 動。凸 輪 在轉(zhuǎn)動 過 程 中，當(dāng)凸 輪 的 凸起 部 分觸 動 杠 桿輸 入 端時 ，杠 桿 便 繞杠 桿 支 撐軸擺 動 ，從 而推 動 連 桿運 動 ，進而 推 動 頂桿 運 動 ；與 此 同 時 ， 穴盤 內(nèi)的缽苗 也 正 好被 輸 送到 被 頂 出位 置 ，項 桿運 動 至 最大 行 程時 ，缽 苗 被頂 出 ，落 入 輸 送 帶進 入 下一 環(huán) 節(jié) 中，完成 有 序 取苗 作 業(yè)。當(dāng)凸 輪 脫 離與 杠 桿 的接觸 后 ，杠 桿在 扭 轉(zhuǎn) 彈簧 的 扭 矩作 用 下發(fā) 生 復(fù) 位 ，進 行 下 次的 頂 出動 作 。當(dāng)主 軸 繼 續(xù)轉(zhuǎn) 動 30度。 第二 個 凸輪 便 與 其對 應(yīng) 的杠 桿 發(fā) 生接 觸，以 同 樣方式 ，頂 出 與之 前 被 頂出 缽 苗同 行 相 鄰列 的 缽 苗 。主 軸 轉(zhuǎn) 動一 周 ，凸 輪依次頂出 穴盤 上 同行 8列上 的 8個缽苗 。 缽 苗落 入 輸 送帶 進 入下 一 環(huán) 節(jié)中。 8個 凸 輪均 勻 分布 在 主軸 2/3周 向 圓 弧上 ，上 述 過程 均 發(fā) 生于 主 軸 凸輪分 布 的 2/3周轉(zhuǎn) 時 間 內(nèi) ，此 時 ，外 輪間 歇 停 止 。 當(dāng)主軸在 另外 1/3周轉(zhuǎn)時間 內(nèi)時， 外輪 轉(zhuǎn)過 一 個 H（ H為 兩 個缽 苗 之間 沿 穴 盤長 度 方向 的 距 離 )距離。 至此完成 有序 取 苗 作業(yè) 的 一 個循 環(huán) 單元 。 二、自動取苗裝置運動穴分析及主要部件參數(shù)設(shè)計 13 （一）、機構(gòu)運動學(xué)分析 1 凸輪 2 杠桿的輸入端 3 杠桿的輸出端 4 連桿 5 頂桿 6 扭轉(zhuǎn)彈簧 圖 穴盤取苗裝置一 個 單元 的 工 作原 理 圖 1．凸輪最高點的 圓 曲 線軌 跡 2． 杠 桿輸 入 端端 點 的 圓曲 線 軌跡 3．杠桿輸出端初 始 接 觸點 的 圓曲 線 軌 跡 圖 自動取苗 機構(gòu) 的 運 動示 意 圖 14 表 運動示意 圖符 號 說 明 1B 凸輪與杠桿輸入 端的 初 始 接觸 點 4l 連桿長度 2B 凸輪與杠桿輸入 端的 脫 離 點 5l 頂桿的長度 1l 凸輪最大極徑的 長度 3l 杠桿輸出端長度 2l 杠桿輸入端的長 度 S 頂出一顆苗所需 的行 程 1? 凸輪 角 位 移（ 以 x 軸 正 向 為始 邊 ） ? 凸輪的轉(zhuǎn)動角速 度 2? 杠 桿 的 角 位 移 （ 杠 桿 輸 入 端 與 x軸正向的夾角） R?? 杠 桿 輸 入 端 能 夠 生 成 的 擺動角度 21ABB? 20? 杠 桿 的 初 始 位 移 即 杠 桿 的 初 始 安裝角 T2?? 杠桿所需的擺角 ACC1? 10? 凸輪初始作用角 位移 R2?? 凸輪所需轉(zhuǎn)角 21OBB? 4? 連桿的角位移 建立如圖 所 示的 直 角 坐標(biāo) 系 xoy。 凸 輪最 高 點的 軌 跡 方程 ： 2222 lyx ?? （ 1） 杠桿輸入力臂端 點的 軌 跡 方程 ： 2222 )()( lyyxx AA ???? （ 2） 杠桿輸入力臂端點與杠桿支撐軸 A 連線的直線 AB1 方程：)t a n ()( 2?AA xxyy ??? (3) 下面計算各角位 移及 轉(zhuǎn) 角 。 杠桿的生成角 位 移 、擺 角 和凸 輪 的 生成 角 位移 、 轉(zhuǎn) 角 凸輪、杠桿的生 成角 位 移 和轉(zhuǎn) 角 由 1B 、 2B 點 決 定。 令 202 ?? ? 聯(lián) 立方 程 (1)、 (3)得： )αt a n2( 1T)αt a n4( 1)t a n2yt a n(2 xt a n2yt a n2xx2022202220A202A20A202AB1 ??????????? 15 20xx t a n)( ?ABAB xxyy ??? 式中 。 21202202 t a n2t a n lyxyxT AAAA ???? ? 。聯(lián) 立 方程 (1)、 (2)得： )4)(( 212212221212 lxTyxTyTyy AAAAAB ????? 式中 2221221 llyxT AA ???? 則凸輪的初始角位移 `10? 、終止角位移 C1? 、生成轉(zhuǎn)角 R1?? 分別為：)/(tan 11110 BB xy??? ?? )/(tan 2211 BBC xy??? ?? )/(tan)/(tan 111121111 BBBBOCR xyxy ?? ????? ??? 杠桿的初始角位 移 `20? 是 獨 立 變量 ， 視 為已 知 量， 杠 桿 的生 成 終止 角 位移 c1? 可由 2Bx 、 2By 求得： 當(dāng) AB xx ?1 0 時， )]/()[(tan2 2212 ABABC xxyy ???? ??? 當(dāng) AB xx ?1 0 時， )]/()[(tan 2212 ABABC xxyy ???? ??? 當(dāng) AB xx ?1 =0 時 , 2/32 ?? ?C 則杠桿的生成擺 角： OCR 222 ??? ??? 杠桿的所需擺 角 和 凸輪 的 所需 轉(zhuǎn) 角 杠桿的所需擺角 T2?? 必須 滿 足 行程 S， 可 粗 略估 算 為 39。11ACC? . 39。1C 為 杠桿擺動 終 止 時初 始 接觸 點 1C 的 參考 位 置，若 考慮 杠 桿 輸出 端 作用 輪 廓 的影響，根據(jù)初步作 圖分 析 ， 在具 體 計 算時 取 推程 為 S1， T2?? 的計 算 誤 差減小至 +l度 內(nèi)， 因而 仍 能 滿足 頂 桿 推程 S的 要 求。 T2?? 計算如下： AyACl ??3 （ 4） ABAB x yyTx 22 212 ?? 16 圓曲線軌跡 3 為 杠桿 與 頂 桿初 始 接 觸點 的 軌跡 ， 曲 線方 程 為 2322 )()( lyyxx AA ???? （ 5） 把 代入（ 4）得 在 39。11ACC? 中，由于設(shè)計 的缽 苗 移 栽機 構(gòu) 中 的杠 桿 輸出 端 在 豎直 方 向上左右擺動，故可 求得 杠 桿 的所 需 擺 角 T2?? 約為： )(2 202 ??? ??? T （ 二 ） 頂桿裝置主要參數(shù)確定 根據(jù)以上運動分析 結(jié)果及農(nóng)藝要求得出關(guān)鍵機構(gòu)的合理數(shù)據(jù)如下列各圖。 圖 頂桿 尺寸 203 c o s ?lyy AC ??2 1??? Sxx AC 17 （三）驅(qū)動參數(shù)設(shè)計 外輪 采 用 步進 電 機驅(qū) 動 ，步距 角 為 度 ，間隔 時 間為 步 距 角轉(zhuǎn) 動時間 的 2 倍。 外 輪與 主 軸傳 動 比 為 3： 穴 盤 彎折 角 度 為 72 度 （鼠籠中 心 的 圓心 角 ） ， 每 格 外輪 孔 可 卡 2 4 個穴 盤 孔， 上 穴 盤時 短 邊 平行刪條放置。 18 第三章 移栽機自動取苗裝置的三維建模 一、三維設(shè)計軟件介紹 隨著 計 算 機應(yīng) 用 技術(shù) 的 普 及 ， 3D設(shè) 計軟 件 在 產(chǎn)品 設(shè) 計中 得 到 推廣 應(yīng)用，機械 產(chǎn) 品 的設(shè) 計 和 開發(fā) 向 著 3D化 方 向發(fā) 展。 CAD／ CAE／ 刪技 術(shù) 已 緊密相連， CAD已從 單 純 模仿 二 維工 程 圖 樣飛 躍 到三 維 實 體造 型 ， 伴隨 著CAD技術(shù)在世界范 圍 內(nèi) 得到 廣 泛的 應(yīng) 用 ，先 進 的工 具 提 高了 人 們 的工 作效率 和 工 作質(zhì)