CN101897257B - 步行式插秧机的变形椭圆-圆柱齿轮后插旋转式分插机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步行式插秧机的变形椭圆-圆柱齿轮后插旋转式分插机构。在中心轴伸出链轮箱外的轴端分别固定有内部结构相同的左、右齿轮盒。齿轮盒内的中心轴两端分别装有通过左、右法兰固定在链轮箱上的中心变形椭圆齿轮，左、右中心变形椭圆齿轮通过固装在左、右中间轴上的左、右中间变形椭圆齿轮，带动与左、右中间变形椭圆齿轮固定在左、右中间轴上的中间圆齿轮转动，而左、右中间圆柱齿轮与固装在左、右行星轴上的左、右行星圆柱齿轮啮合，左、右行星轴伸出齿轮盒的一端固定有栽植臂部件。在齿轮盒内相对中心变形椭圆齿轮只有1组行星系齿轮传动，带动1个栽植臂运动；该机构形成具有环扣形状的轨迹，插秧穴口小，更好的满足水稻插秧要求。

Description

步行式插秧机的变形椭圆-圆柱齿轮后插旋转式分插机构

技术领域

本发明涉及农业机械，尤其是涉及一种步行式插秧机的变形椭圆-圆柱齿轮后插旋转式分插机构。

背景技术

目前，在市场上出售的用于步行水稻插秧机的栽植机构形式主要有两种：曲柄摇杆式分插机构和旋转式分插机构。旋转式分插机构与曲柄摇杆式分插机构相比，具有惯性力小、振动小和稳定性好的优点。旋转式分插机构主要有偏心非圆齿轮传动、椭圆齿轮传动等形式，但其主动轮(偏心圆柱齿轮，椭圆齿轮)节曲线均关于x轴对称，只能通过偏心率的调整实现传动比的纵向变化，一旦偏心率或偏心距确定，其传动比的周期变化规律也就确定(只能对称分布)，其传动比的可调范围较小，以其作为传动部件的旋转式分插机构，所形成的静轨迹一般为“海豚型”曲线，其插秧穴口还不是很小，因而有时会导致所插秧苗发生较大倾斜，影响秧苗的直立性生长。如果减小插秧穴口则会有利于保证秧苗的直立性，防止秧苗倾斜，降低倒秧率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种步行式插秧机的变形椭圆-圆柱齿轮后插旋转式分插机构，该机构能够产生具有环扣形状的轨迹，从而产生较小的插秧穴口，能够更好的满足水稻插秧轨迹的要求。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明它包括传动部件和栽植臂部件；传动部件：主动链轮装在链轮箱内的传动轴上，经链条与装在链轮箱内的中心轴上的中心链轮连接，中心轴的左、右两侧轴端分别固定有内部结构相同的左、右齿轮盒，伸出左、右齿轮盒外的左、右行星轴上分别装有左、右栽植臂部件；其特征在于：所述的左、右齿轮盒分别与中心轴的两端固连，左、右法兰通过中心轴的两端分别与齿轮箱固连，左、右中心变形椭圆齿轮分别与左、右法兰固连，左、右中心变形椭圆齿轮与固装在左、右中间轴上的左、右中间变形椭圆齿轮相啮合，带动与左、右中间变形椭圆齿轮一起固定在左、右中间轴上的中间圆柱齿轮转动，而左、右中间圆柱齿轮与固装在左、右行星轴上的左、右行星圆柱齿轮啮合，左、右行星轴伸出左、右齿轮盒的一端固定有左、右栽植臂部件；

中心链轮通过中心轴带动齿轮盒转动，中心变形椭圆齿轮通过法兰与链轮箱固定不动，行星齿轮带动固装在行星轴一端的栽植臂相对于齿轮盒作非匀速转动，栽植臂的绝对运动为行星轮相对齿轮盒的非匀速转动和齿轮盒绕中心轴的圆周运动的合成运动。在此合成运动的影响下，栽植臂部件中的秧爪满足取秧时秧爪角度和插秧时秧爪角度的要求，形成具有环扣形状曲线的静轨迹，从而产生小的插秧穴口，满足水稻插秧轨迹的要求。

所述的装在中心轴上的左、右中心变形椭圆齿轮，装在中间轴上的左、右中间变形椭圆齿轮，装在中间轴的左、右中间圆柱齿轮和装在行星轴上的左、右行星圆柱齿轮，从侧面看为三角形排列方式。

本发明具有的有益效果是：

传动部分有四个齿轮，在齿轮盒内相对太阳轮(中心变形椭圆齿轮)只有1组行星系齿轮传动，带动1个栽植臂运动；本发明形成具有环扣形状曲线的插秧轨迹，使回程时轨迹与地面的交点落在插秧时轨迹与地面交点的后侧，减小了绝对运动时形成的插秧穴口，插秧穴口的减小更有利于保证秧苗的直立性，防止秧苗的倾倒，漂秧率和倒秧率低，更好的满足水稻插秧要求；结构简单，体积小，重量轻，制造成本低。

附图说明

图1是变形椭圆和椭圆区别示意图。

图2是椭圆齿轮传动比曲线图。

图3是变形椭圆齿轮传动比曲线图。

图4是本发明机构示意图。

图5是本发明侧面传动原理示意图。

图6是现有分插机构形成的轨迹曲线图。

图7是本发明形成的轨迹曲线图。

图中：1.中心轴，2′、2.左、右法兰，3、中心链轮，4.链轮箱，5′、5.左、右齿轮盒，6′、6.左、右行星圆轮，7′、7.左、右行星轴，8′、8.左、右栽植臂部件，9.传动轴，10.主动链轮，11′、11.左、右中间圆柱齿轮，12′、12.左、右中间轴，13′、13.左、右中间变形椭圆齿轮，14′、14.左、右中心变形椭圆齿轮，15.链条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

变形椭圆可以认为是椭圆的变形。变形时，向径的长度不变，而对应的极角在上半个椭圆缩小m₁倍，在下半个椭圆缩小m₂倍。(如图1所示，L₁：椭圆，L₂：变形椭圆，L₃：共轭椭圆，L₄：共轭变形椭圆)O₁A，O₁B为椭圆的向径，对应的极角分别为π，缩小m₁倍后，得到变形椭圆的向径O₁A′，O₁B′，其相应的极角为π/m₁，

变形椭圆L₂的方程：

(

在0～π/m₁之间变化)  (1)

(在π/m₁～2π之间变化) (2)

为保证变形椭圆两段曲线是封闭的，m₁和m₂应满足以下关系：

$2\mathrm{\π}-\frac{\mathrm{\π}}{m_1}=\frac{\mathrm{\π}}{m_2}$ 即 $m_2=\frac{m_1}{({2m}_1-1)}---\left(3\right)$

变形椭圆的最大向径和最小向径之和等于2a，即等于椭圆的长轴，偏心率e＝c/a。共轭变形椭圆L₄的方程为：

r₂＝2a-r₁               (4)

i₂₁＝r₁/r₂              (6)

a——椭圆长半轴

c——椭圆焦距

e——偏心率

——共轭变形椭圆L₄的角位移

i₂₁——传动比

m₁、m₂——变形系数

r₁、r₂——L₂、L₄的向径

图2为变形椭圆的变形系数m₁＝1时(此时为椭圆)，改变偏心率e的值得到的一系列传动比变化曲线。通过图2可以看出，传动比曲线随着偏心率的不同而纵向移动，且只能关于

对称分布。图3为取偏心率e＝0.44时，不同变形系数对应的传动比变化曲线。通过图3曲线可以看出，在偏心率e取定后，改变变形系数m₁的值，可以实现传动比的横向移动，且其变化规律为非对称分布。所以变形椭圆能够通过偏心率e和变形系数m₁两个参数的改变，实现传动比的横向和纵向双向调节，从而增大了传动比可调空间，传动比空间的增大则有利于分插机构形成更理想的插秧轨迹。

如图4所示，本发明它包括传动部件和栽植臂部件；一种步行式插秧机的变形椭圆-圆柱齿轮后插旋转式分插机构，它包括传动部件和栽植臂部件；传动部件：主动链轮10装在链轮箱4内的传动轴9上，经链条15与装在链轮箱4内的中心轴1上的中心链轮3连接，中心轴1的左、右两侧轴端分别固定有内部结构相同的左、右齿轮盒5′、5，伸出左、右齿轮盒5′、5外的左、右行星轴7′、7上分别装有左、右栽植臂部件8′、8；其特征在于：所述的左、右齿轮盒5′、5分别与中心轴1的两端固连，左、右法兰2′、2通过中心轴1的两端分别与齿轮箱4固连，左、右中心变形椭圆齿轮14′、14分别与左、右法兰2′、2固连，左、右中心变形椭圆齿轮14′、14与固装在左、右中间轴12′、12上的左、右中间变形椭圆齿轮13′、13相啮合，带动与左、右中间变形椭圆齿轮13′、13一起固定在左、右中间轴12′、12上的中间圆柱齿轮11′、11转动，而左、右中间圆柱齿轮11′、11与固装在左、右行星轴7′、7上的左、右行星圆柱齿轮6′、6啮合，左、右行星轴7′、7伸出左、右齿轮盒5′、5的一端固定有左、右栽植臂部件8′、8。

中心链轮通过中心轴带动齿轮盒转动，中心变形椭圆齿轮通过法兰与链轮箱固定不动，行星齿轮带动固装在行星轴一端的栽植臂相对于齿轮盒作非匀速转动，栽植臂的绝对运动为行星轮相对齿轮盒的非匀速转动和齿轮盒绕中心轴的圆周运动的合成运动。在此合成运动的影响下，栽植臂部件中的秧爪满足取秧时秧爪角度和插秧时秧爪角度的要求，形成具有环扣形状曲线的静轨迹，从而产生小的插秧穴口，满足水稻插秧轨迹的要求。

如图5所示，所述的装在中心轴上的左、右中心变形椭圆齿轮14′、14，装在中间轴上的左、右中间变形椭圆齿轮13′、13，装在中间轴的左、右中间圆柱齿轮11′、11和装在行星轴上的左、右行星圆柱齿轮6′、6，从侧面看为三角形排列方式。

图6为现已存在的后插旋转式分插机构形成的轨迹曲线，图7为本发明形成的轨迹曲线(图中，点c和C为插秧时轨迹与地面的交点；点d和D为回程时轨迹与地面的交点)。图6中交点d在交点c左侧，绝对运动时形成的插秧穴口为c′d′；图7中交点D在交点C右侧，绝对运动时形成的插秧穴口为C′D′。以插秧时轨迹与地面交点为参考点，图6和图7所形成的插秧穴口的关系为可表示为：

C′D′＝c′d′-cd-CD

因为CD＞0、cd＞0，所以C′D′＜c′d′。所以本发明的插秧穴口更小，插秧穴口的减小更有利于保证秧苗的直立性，防止秧苗的倾倒，漂秧率和倒秧率低。

本发明的工作原理是：

分插机构动力由插秧机链轮箱的主动链轮经链条传递到中心链轮，传动中心轴转动，带动左、右齿轮盒转动，同时，在转动的左、右齿轮盒内，固定的中心变形椭圆齿轮通过中间变形椭圆齿轮带动与其一同固定在中间轴上的中间圆齿轮，传动行星圆齿轮，由此带动固定在行星轴上的栽植臂转动，牵动拨叉围绕固定凸轮摆动，在取秧前拨叉经过凸轮的上升段而抬起，将推秧杆提高至最高点，同时压缩推秧弹簧；在取秧到插秧前，拨叉处于凸轮的最高位置保持段；当秧爪到达插秧位置，拨叉转至凸轮缺口，推秧弹簧回位推动推秧杆向下快速运动，将秧苗推入土中。从而，顺序完成了水稻秧苗的取秧、插秧动作，实现水稻秧苗的机械化移栽。栽植臂部件的运动为行星齿轮绕行星轴相对齿轮盒的不等速转动和齿轮盒绕中心轴的圆周运动的合成运动。齿轮盒转一圈，栽植臂插秧一次的插秧频率适合步行式插秧机的工作要求。利用计算机优化参数(如改变变形椭圆齿轮偏心率、变形系数、齿数等)和装配参数(起始安装角)，可以形成更能满足插秧要求的轨迹。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种步行式插秧机的变形椭圆-圆柱齿轮后插旋转式分插机构，它包括传动部件和栽植臂部件；传动部件：主动链轮(10)装在链轮箱(4)内的传动轴(9)上，经链条(15)与装在链轮箱(4)内的中心轴(1)上的中心链轮(3)连接，中心轴(1)的左、右两侧轴端分别固定有内部结构相同的左、右齿轮盒(5′、5)，伸出左、右齿轮盒(5′、5)外的左、右行星轴(7′、7)上分别装有左、右栽植臂部件(8′、8)；其特征在于：所述的左、右齿轮盒(5′、5)分别与中心轴(1)的两端固连，左、右法兰(2′、2)通过中心轴(1)的两端分别与链轮箱(4)固连，左、右中心变形椭圆齿轮(14′、14)分别与左、右法兰(2′、2)固连，左、右中心变形椭圆齿轮(14′、14)与固装在左、右中间轴(12′、12)上的左、右中间变形椭圆齿轮(13′、13)相啮合，带动与左、右中间变形椭圆齿轮(13′、13)一起固定在左、右中间轴(12′、12)上的中间圆柱齿轮(11′、11)转动，而左、右中间圆柱齿轮(11′、11)与固装在左、右行星轴(7′、7)上的左、右行星圆柱齿轮(6′、6)啮合，左、右行星轴(7′、7)伸出左、右齿轮盒(5′、5)的一端固定有左、右栽植臂部件(8′、8)；

中心链轮通过中心轴带动齿轮盒转动，中心变形椭圆齿轮通过法兰与链轮箱固定不动，行星圆柱齿轮带动固装在行星轴一端的栽植臂相对于齿轮盒作非匀速转动，栽植臂的绝对运动为行星轮相对齿轮盒的非匀速转动和齿轮盒绕中心轴的圆周运动的合成运动；在此合成运动的影响下，栽植臂部件中的秧爪满足取秧时秧爪角度和插秧时秧爪角度的要求，形成具有环扣形状曲线的静轨迹，从而产生小的插秧穴口，满足水稻插秧轨迹的要求。

2.根据权利要求1所述的一种步行式插秧机的变形椭圆-圆柱齿轮后插旋转式分插机构，其特征在于：所述的装在中心轴上的左、右中心变形椭圆齿轮(14′、14)，装在中间轴上的左、右中间变形椭圆齿轮(13′、13)，装在中间轴的左、右中间圆柱齿轮(11′、11)和装在行星轴上的左、右行星圆柱齿轮(6′、6)，从侧面看为三角形排列方式。

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