【文章內(nèi)容簡介】 達到最大行程的時間相差一定的角度，從而使得進入成穴筒內(nèi)的土在合適的時間被推出。2）方案分析（1）實際工作過程中，當進行打孔作業(yè)時，此方案的推土桿要么隨成穴筒一起下降，要么足夠長不隨成穴筒一起下降，前者的凸輪難以配置，后者的壓桿的長度往往影響推土的時間。（2）不同的穴坑深度往往需要推土桿的推程不同，由于凸輪的推程是一定的，無法調(diào)節(jié)，一旦由凸輪控制推土運動，實際工作過程中難以調(diào)節(jié)。圖 22 蜂窩煤式成穴器青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）7設計方案二1）工作原理在不改變成穴筒升降高度的基礎上又能使穴坑深度得以調(diào)節(jié)，推土桿與壓桿之間的相對位置由壓縮彈簧控制，只要不被限制，推土桿每次上升的高度是一定的。在推土桿的正上方設置不同種高度的平板插銷，使其插入殼體的的方孔之中，當推土桿向上運動到一定的高度時和插銷相接觸，便不能繼續(xù)上升，此時，成穴機構(gòu)繼續(xù)上升，壓縮彈簧將會被壓縮，并將土推出筒內(nèi)，推土行程的控制是通過調(diào)節(jié)插銷的高度來實現(xiàn)的。2）方案分析（1）此方案原理簡單，使用調(diào)整方便。（2）與方案一相比，不需要消耗動力來完成推土過程，符合低碳環(huán)保的理念。 成穴機構(gòu)方案的確定設計方案一圖 23 滾輪式成穴機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 1 2 1）工作原理：青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）8如圖 23 所示，在本方案中，打孔和推土兩個工作的時間間隔由三個連在一起的凸輪控制，具體來說，是兩個大凸輪中間夾一個小凸輪，壓桿始終與大凸輪保持接觸，只不過大凸輪和小凸輪的最大推程相差 450，實際工作中，兩個大凸輪作用于成穴裝置上的壓桿，而成穴機構(gòu)上的推土桿伸入兩個大凸輪之間受到小凸輪控制。工作時，蔬菜畦面挖穴機在手扶拖拉機牽引下勻速前進，三個凸輪在機架上固定不動，四個成穴機構(gòu)由滾輪帶動一起轉(zhuǎn)動并依次作業(yè)，轉(zhuǎn)到最低點時將土壓緊壓實，壓進成穴筒內(nèi)的土在轉(zhuǎn)動的滾輪和回位彈簧的聯(lián)合作用下被提升，轉(zhuǎn)過 450 后將土推出。在這里，成穴機構(gòu)一邊繞軸正向旋轉(zhuǎn)，一邊隨手扶拖拉機作直線運動，因此，成穴筒的絕對運動軌跡是一條由旋轉(zhuǎn)運動和直線運動合成的數(shù)學擺線，根據(jù)實際情況，這里讓成穴筒的數(shù)學擺線為一條滾擺線，即手扶拖拉機的牽引速度與成穴裝置端點的切向速度大致相同，所以被壓實的土壤在穴坑前方被推出成穴筒，從而完成打孔挖穴的全過程。2）方案分析（1）雖然工作方案新穎可靠，運動路線清晰，但是致命的缺點是整體結(jié)構(gòu)受到手扶拖拉機高度的限制。這是因為，穴坑的深度完全靠凸輪的推程來控制，考慮到滾筒的離地距離和凸輪的基圓半徑以及壓桿的長度，總體高度將達到 米！只能將這一裝置配置在工作人員的后面，在工作過程中無法看到所成穴孔。（2）高度的增加引起機體的重量過大，增加了功率消耗，降低了打孔挖穴的效率（3）地頭處轉(zhuǎn)彎復雜，適用于美國的大農(nóng)場，不符合國情。綜上所述，該方案還有改進的地方，所以方案不可取。青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）9圖 24 滾輪式成穴機構(gòu)三維效果圖設計方案二 圖 25 擺動式成穴機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖 1．大凸輪 如圖 25 所示1）工作原理如圖 25 所示，本方案中，控制打孔挖穴的凸輪總成實際上為兩個大凸輪中間夾兩個小凸輪，機組前進的同時，手扶拖拉機的動力輸出軸輸出的動力經(jīng)傳動與變速，青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）10使曲柄 3 繞軸轉(zhuǎn)動，圖 25 中所示的鉸鏈四桿機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu)，這一機構(gòu)將曲柄3 的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為大凸輪繞軸的往復擺動（同時小凸輪也繞軸擺動） ，由于成穴裝置和殼體以移動副連接，所以只能做上下運動，當大凸輪的遠休止程位于最低點時，成穴筒到達最深的位置，將土在成穴筒內(nèi)壓實到重力情況下不自動脫落的程度，大凸輪繼續(xù)向一側(cè)擺動，壓桿在回位彈簧的作用下將土提升出穴坑，當小凸輪的遠休止程運動到最低位置時，大凸輪的遠休止程轉(zhuǎn)了 450，成穴筒升到最高，推土桿被小凸輪壓下將成穴筒內(nèi)的土推出，從而完成一次打孔挖穴。2）方案分析（1）此種方案雖然降低了核心部件的整體高度，但是由于壓桿的提升完全靠著回位彈簧的回位程度，相比而言，方案一的提升是滾輪的轉(zhuǎn)動與回位彈簧聯(lián)合作用的結(jié)果。由于手扶拖拉機對配套機具高度的限制，看似機構(gòu)可行，但在實際工作中，再考慮到殼體的離地距離以及桿的移動距離，其實際打孔深度較淺。（2）由于本方案中凸輪做擺動，不同于方案一中固定在機架上的凸輪，如此大的凸輪運動略顯笨重。（3）控制打孔挖穴的凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)較為復雜，加工成本較高。（4）曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄通過鉸鏈連接在機架上，成穴時行距的調(diào)節(jié)不方便。設計方案三青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）11圖 26 杠桿式成穴裝置結(jié)構(gòu)簡圖 1 2 1）工作原理如圖 26 所示，在本方案中，手扶拖拉機輸出軸傳出的動力經(jīng)過變速與傳動，使槽形凸輪在某幾個轉(zhuǎn)速下可以勻速轉(zhuǎn)動，同時槽形凸輪的形封閉性保證了滾子從動件在運動過程中始終與凸輪接觸，并將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滾子從動件的上下移動，滾子從動件與滑塊 2 之間通過轉(zhuǎn)動副連接，滑塊 2 再通過移動副與杠桿連接 [8]。假設支點左右的杠桿長度之比為 n，那么在杠桿的作用下，右面壓桿下降的高度是左面滾子從動件上升高度的 n 倍，借此來完成打孔挖穴這一過程。推土桿和壓桿之間存在有壓縮彈簧，用來保證兩者之間緊密貼合。2）方案分析（1）與方案一相比，杠桿原理的使用極大的降低了整個機具的高度，使得工作安全可靠，結(jié)構(gòu)緊湊。（2）與方案二相比，槽形凸輪的形封閉性使得工作過程的連續(xù)性強，避免了平面搖桿機構(gòu)的急回特性。（3）該方案原理簡單可行，加工制造簡單。綜合比較以上三個方案，選擇方案三。青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）123 成穴機構(gòu)的設計 該課題設計的蔬菜畦面挖穴機的成穴機構(gòu)如圖 31 所示，由壓桿 成穴筒 成穴筒連接桿 推土板 壓縮彈簧 推土桿 1 組成。壓桿底部與成穴筒連接桿之間采用螺紋連接，通過更換成穴筒連接桿的長度可以調(diào)節(jié)穴坑深度。成穴筒連接桿和成穴筒也要采用螺紋連接，而不能做成一體的，只有這樣，我們才能更換推土板上連接部分的長度從而根據(jù)穴坑深度調(diào)節(jié)推程。推土板和推土桿之間采用螺紋連接，穴坑深度改變時，推土板和成穴筒連接桿需要共同更換，成穴筒連接桿上的 8 根擠壓桿可以在推土板上的 8 個孔內(nèi)自由滑動。成穴時成穴機構(gòu)向下運動，壓縮彈簧使得推土桿和壓桿之間緊密接觸，打土完成后，成穴機構(gòu)將會上升，壓縮彈簧將繼續(xù)被壓縮完成推土。 成穴機構(gòu)中成穴筒的設計成穴筒由兩部分組成，一部分用于和壓桿上的外螺紋相連接，另一部分和筒螺紋連接。根據(jù)國內(nèi)可供參考的的移栽機的栽植深度和蔬菜的種植要求，令蔬菜畦面挖穴機的成穴深度為 7cm，9cm，11cm ， 13cm，15cm。土壤容重可以用來表示土壤的松緊程度，通過查資料可以知道，土壤的容重 一?般為 — 。蔬菜畦面挖穴機的最深的挖穴深度為 15cm，播種前 0—3/cmg3/c15cm 的土壤內(nèi)，容重 為 ，一般土壤隨著深度增加，容重變大，緊密的底1?3/mg層土壤容重可達 ，結(jié)合圖 32 的土壤的堅實度曲線，因此我們可以假設被壓實后進入成穴筒的土壤容重 達到了 。2?圖 31 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）13圖 32 土壤的堅實度隨入土深度變化關(guān)系假設我們需要的穴坑的體積為 ，穴坑深度為 ，相應的成穴筒的體積為 ，高1V1h2V度為 ，由于土壤被壓縮，所以 。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，土壤被壓縮前后質(zhì)2h 2。?量不變，因此根據(jù)公式： 公式（31）21???V得 由于所成穴坑與成穴筒的底面積相同，因此 ?因此，當 =15cm時， = 11cm1h2h?當 =13cm時， = 當 =11cm時， = 8cm12當 =9cm時， = ?當 =7cm時， = 5cm12實際裝配中將2mm厚的推土板考慮在內(nèi)，因此成穴筒內(nèi)的實際高度 mh23??在蔬菜畦面挖穴機的運動過程中，壓桿相對于殼體上的導軌作往復直線運動，在青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文）14豎直方向既需要受杠桿作用，又要使推土桿在其桿內(nèi)上下移動，壓桿的下端加工有外螺紋用于和成穴筒相配合完成穴孔深度的調(diào)節(jié)，因此在空間內(nèi)壓桿需要使杠桿的作用點與推土桿不在一條直線上。壓桿頂端的三維效果圖如圖33所示圖 33 壓桿頂端三維效果圖這種機構(gòu)由于杠桿施力的方向與壓桿的運動不在一條直