CN103460865B - 旋转式水稻钵苗移栽机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转式水稻钵苗移栽机构。动力传到中心轴，两个齿轮箱内的中心齿轮空套在中心轴的两端，通过牙嵌式法兰与传动箱固定，两侧中心齿轮分别与对称固定在各自中间轴上的各自中间齿轮相啮合，各自中间齿轮与对称固定在各自行星轴上的各自行星齿轮啮合，各自行星轴伸出左齿轮箱外的一端固定均有栽植臂，齿轮箱内的齿轮均为采用贝塞尔拟合曲线拟合型值点获得齿轮节曲线的贝塞尔齿轮；移栽机构工作时，由于齿轮箱内贝塞尔齿轮行星齿轮系的不等速传动，使移栽臂部件形成满足水稻钵苗移栽的轨迹和姿态。本发明采用贝塞尔齿轮行星齿轮系设计水稻钵苗移栽机构，可以做到结构紧凑，振动小，传动平稳，实现高速水稻钵苗移栽。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械，尤其涉及一种旋转式水稻钵苗移栽机构。
背景技术
水稻钵苗移栽是将培育好的带有营养土钵的秧苗移栽到大田中的过程。水稻钵苗移栽不伤秧、分蘖早，将钵苗移栽到大田土温较高的地表，可比普通平盘插秧提早5～7天分蘖,低节位有效分蘖增加20%,省种30%、节水80%、节肥40%,平均增产5%以上，是目前公认的除品种改良外最好的增产方式。
水稻钵苗移栽机构是水稻钵苗移栽机上实现从塑盘穴孔中取出钵苗并植入田中的核心工作部件。目前，一些科研院所和企业研究的移栽机构多为平面杆机构，随着移栽效率的增加，移栽机构震动加剧，影响移栽效果，甚至产生漏秧、漂秧的现象。常见的非圆齿轮多为椭圆齿轮或偏心齿轮，这些非圆齿轮的节曲线受到了曲线方程的限制，使传动比变化受到限制，难以实现水稻钵苗移栽的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转式水稻钵苗移栽机构，行星齿轮系中的非圆齿轮采用贝塞尔齿轮，齿轮的节曲线由型值点控制，齿轮可变参数多，传动比变化范围广，通过优化贝塞尔齿轮和移栽机构的结构参数，可以设计出满足水稻钵苗移栽要求的旋转式移栽机构。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
动力由输入轴输入，输入轴与第一传动锥齿轮固接，第一传动锥齿轮与第二传动锥齿轮啮合转动，将动力传到与第二传动锥齿轮固接的传动轴的一端，传动轴的另一端与第三传动锥齿轮固接，第四传动锥齿轮与中心轴固接，第三传动锥齿轮与第四传动锥齿轮啮合转动，将动力传到中心轴上；中心轴伸出传动箱的两轴端分别与结构相同的左、右齿轮箱固接，带动左、右齿轮箱转动，左上、右上、左下、右下行星轴伸出左、右齿轮箱的轴端分别与左上、右上、左下、右下移栽臂部件固接。
左齿轮箱内的左中心齿轮空套在中心轴的一端，通过左牙嵌式法兰与传动箱左侧固定，左中心齿轮分别与对称固定在左上、左下中间轴上的左上、左下中间齿轮相啮合，左上、左下中间齿轮与对称固定在左上、左下行星轴上的左上、左下行星齿轮啮合，左上、左下行星轴伸出左齿轮箱外的一端固定有左上、左下栽植臂，所述的左齿轮箱内的齿轮均为采用贝塞尔拟合曲线拟合型值点获得齿轮节曲线的贝塞尔齿轮；移栽机构工作时，由于齿轮箱内贝塞尔齿轮行星齿轮系的不等速传动，使左上、左下移栽臂部件形成满足水稻钵苗移栽的轨迹和姿态。
所述的左中心齿轮与左上、左下行星齿轮为齿轮参数完全相同的贝塞尔齿轮；左上、左下中间齿轮为齿轮参数完全相同的贝塞尔齿轮；左上、左下中间齿轮的节曲线与左中心齿轮和左上、左下行星齿轮的节曲线是相互共轭的节曲线。
所述的左齿轮箱内的左中心齿轮与左上、左下中间齿轮转动中心连线和左上、左下中间齿轮与左上、左下行星齿轮转动中心连线有一个夹角。
所述的贝塞尔齿轮行星齿轮系不等速传动，在左上、左下移栽臂部件尖点形成满足水稻钵苗移栽要求的带有环扣的“8字”型轨迹。
本发明具有的有益效果是：
左、右齿轮箱内的非圆齿轮均为贝塞尔齿轮，突破了非圆齿轮节曲线方程的限制，齿轮的可调节参数多，传动比变化范围广，可以通过优化参数获得满足移栽要求的“8字”型轨迹。申请号为201210325098的自由二阶非圆齿轮行星系高速钵苗移栽机构，采用自由二阶曲线获得非圆齿轮的传动比曲线，再计算出非圆齿轮的节曲线。通过非圆齿轮传动比曲线设计非圆齿轮节曲线不能直观判断节曲线的形状，可能会造成节曲线失真的现象。采用多个型值点拟合贝塞尔齿轮节曲线，可以直观地观察节曲线的形状。在优化参数时，可以容易的判断出需要调整哪个型值点以及需要调整的方向。本发明采用14个型值点拟合贝塞尔齿轮节曲线，所获得的节曲线为13阶的贝塞尔曲线，节曲线更光滑，利于后期贝塞尔齿轮齿廓的成型。采用贝塞尔齿轮行星齿轮系设计水稻钵苗移栽机构，可以做到结构紧凑，振动小，传动平稳，实现高速水稻钵苗移栽。
附图说明
图1是本发明的机构示意图。
图2是本发明的移栽臂部件内部结构示意图。
图3是本发明的贝塞尔齿轮节曲线成型示意图。
图4是本发明的贝塞尔齿轮行星齿轮系布置图。
图5是本发明的贝塞尔齿轮行星齿轮系初始位置和“8字”型轨迹图。
图6是本发明的凸轮表面形状图。
图7是本发明的初始位置弹簧片示意图。
图中：1.输入轴，2.第一传动锥齿轮，3.第二传动锥齿轮，4.传动轴，5.传动箱，6.左上行星齿轮，6＇.右上行星齿轮，7.左上栽植臂部件，7＇.右上栽植臂部件，8.左上行星轴，8＇.右上行星轴，9.左上中间齿轮1，9＇.右上中间齿轮，10.左上中间轴，10＇.右上中间轴，11.左中心齿轮，11＇.右中心齿轮，12.左法兰，12＇.右法兰，13.左齿轮箱，13＇.右齿轮箱，14.左下中间齿轮，14＇.右下中间齿轮，15.左下中间轴，15＇.右下中间轴，16.左下移栽臂部件，16＇.右下移栽臂部件，17.左下行星轴，17＇.右下行星轴，18.左下行星齿轮，18＇.右下行星齿轮，19.第三传动锥齿轮，20.第四传动锥齿轮，21.中心轴，22.胶皮，23.推土U块，24.推秧U块，25.弹簧片，26.夹秧U块，27.推秧杆，28.弹簧座，29.推秧弹簧，30.移栽臂壳体，31.凸轮，32.拨叉，33.秧苗，34.“8字”型轨迹，35.移栽机构，a.最高保持段，b.回程段，c.为最低段，d.为第一升程段，e.为中间段，f.第二升程段。
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。
如图1、图2所示，动力由输入轴1输入，输入轴1与第一传动锥齿轮2固接，第一传动锥齿轮2与第二传动锥齿轮3啮合转动，将动力传到与第二传动锥齿轮3固接的传动轴4的一端，传动轴4的另一端与第三传动锥齿轮19固接，第四传动锥齿轮20与中心轴21固接，第三传动锥齿轮19与第四传动锥齿轮（20）啮合转动，将动力传到中心轴21上；中心轴21伸出传动箱5的两轴端分别与结构相同的左、右齿轮箱13、13＇固接，带动左、右齿轮箱13、13＇转动，左上、右上、左下、右下行星轴8、8＇、17、17＇伸出左、右齿轮箱13、13＇的轴端分别与左上、右上、左下、右下移栽臂部件7、7＇、16、16＇固接。
左齿轮箱13内的左中心齿轮11空套在中心轴21的一端，通过左牙嵌式法兰12与传动箱5左侧固定，左中心齿轮11分别与对称固定在左上、左下中间轴10、15上的左上、左下中间齿轮9、14相啮合，左上、左下中间齿轮9、14与对称固定在左上、左下行星轴8、17上的左上、左下行星齿轮6、18啮合，左上、左下行星轴8、17伸出左齿轮箱13外的一端固定有左上、左下栽植臂7、16，所述的左齿轮箱13内的齿轮均为采用贝塞尔拟合曲线拟合型值点获得齿轮节曲线的贝塞尔齿轮；移栽机构工作时，由于齿轮箱13内贝塞尔齿轮行星齿轮系的不等速传动，使左上、左下移栽臂部件7、16形成满足水稻钵苗移栽的轨迹和姿态，从而实现水稻钵苗移栽。
右齿轮箱13＇内的右中心齿轮11＇空套在中心轴21的一端，通过右牙嵌式法兰12＇与传动箱5右侧固定，右中心齿轮11＇分别与对称固定在右上、右下中间轴10＇、15＇上的右上、右下中间齿轮9＇、14＇相啮合，右上、右下中间齿轮9＇、14＇与对称固定在右上、右下行星轴8＇、17＇上的右上、右下行星齿轮6＇、18＇啮合，右上、右下行星轴8＇、17＇伸出右齿轮箱13＇外的一端固定有右上、右下栽植臂7＇、16＇，所述的右齿轮箱13＇内的齿轮均为采用贝塞尔拟合曲线拟合型值点获得齿轮节曲线的贝塞尔齿轮；移栽机构工作时，由于齿轮箱13＇内贝塞尔齿轮行星齿轮系的不等速传动，使右上、右下移栽臂部件7＇、16＇形成满足水稻钵苗移栽的轨迹和姿态，从而实现水稻钵苗移栽。
所述的左中心齿轮11与左上、左下行星齿轮6、18为齿轮参数完全相同的贝塞尔齿轮；左上、左下中间齿轮9、14为齿轮参数完全相同的贝塞尔齿轮；左上、左下中间齿轮9、14的节曲线与左中心齿轮11和左上、左下行星齿轮6、18的节曲线是相互共轭的节曲线。
如图4所示，所述的左齿轮箱13内的左中心齿轮11与左上、左下中间齿轮9、14转动中心连线和左上、左下中间齿轮9、14与左上、左下行星齿轮6、18转动中心连线有一个夹角，一般为0~70度。
所述的贝塞尔齿轮行星齿轮系不等速传动，在左上、左下移栽臂部件7、16尖点形成满足水稻钵苗移栽要求的带有环扣的“8字”型轨迹34。
图3是本发明的贝塞尔齿轮节曲线成型示意图。图中为贝塞尔齿轮的可变型值点，其中和通过贝塞尔齿轮节曲线，其他各型值点控制节曲线的形状、导数和阶次，所得到的节曲线为13阶的贝塞尔曲线。在优化时，可以直观地观察节曲线的形状，容易判断应该调整哪个型值点和应该调整的方向。
图4是本发明的贝塞尔齿轮行星齿轮系不等速传动的齿轮布置图。左、右中心齿轮11、11＇与左、右行星齿轮6、6＇、18、18＇为齿轮参数完全相同的贝塞尔齿轮，左、右中间齿轮9、9＇14、14＇是与其共轭的贝塞尔齿轮。是左、右中心齿轮11、11＇与左、右中间齿轮9、9＇，14、14＇转动中心连线和左、右中间齿轮9、9＇，14、14＇与左、右行星齿轮6、6＇，18、18＇转动中心连线间的夹角。
图5是本发明的贝塞尔齿轮行星齿轮系初始位置和“8字”型轨迹图。贝塞尔齿轮行星齿轮系顺时针转动，在左、右移栽臂部件7、7＇、16、16＇的尖点形成带有环扣的“8字”型轨迹。在取秧位置的环扣可以保证弹簧片25夹紧钵苗茎秆，并顺利将钵苗从钵盘拔出，该“8字”型轨迹可以满足水稻钵苗移栽的各个目标。
图6为本发明的凸轮表面形状图。其中a段为最高段，b段为回程段，c段为最低段，d段为第一升程段，e段为中间段，f段为第二升程段。凸轮31有两个升程和一个回程，保证在移栽作业时完成取秧、送秧、栽植和复位等动作。
图7为本发明的初始位置弹簧片示意图。在初始位置，两弹簧片保持张开状态。运行到夹秧位置时，两弹簧片25夹紧，两弹簧片25前端的胶皮22部分夹紧钵苗茎秆。从夹秧到推秧位置，弹簧片25保持夹紧，将秧苗输送到推秧位置。在推秧位置，两弹簧片25张开，固定在推秧杆前端的推土U块23将秧苗33推入土中，完成栽植动作。
本发明的工作原理是：
移栽机构动力由移栽机传动箱5内的输入轴1经第一传动锥齿轮2与第二传动锥齿轮3啮合转动，将动力传递到传动轴4上，与传动轴4固接的第三传动锥齿轮19和与中心轴21固接的第四传动锥齿轮20啮合转动，带动中心轴21转动。中心轴21带动左、右齿轮箱13、13＇转动，左、右齿轮箱13、13＇内空套在中心轴21上与传动箱5固定的左、右中心齿轮11、11＇与固定在左、右中间轴10、10＇、15、15＇上的左、右中间齿轮9、9＇、14、14＇啮合，左、右中间齿轮9、9＇、14、14＇分别与固定在左、右行星轴8、8＇、17、17＇上的左、右行星齿轮6、6＇、18、18＇相啮合，其中左、右中心齿轮11、11＇和左、右行星齿轮6、6＇、18、18＇是齿轮参数完全相同的贝塞尔齿轮，左、右中间齿轮9、9＇、14、14＇是与其共轭的贝塞尔齿轮。左、右中心齿轮11、11＇与左、右中间齿轮9、9＇、14、14＇转动中心连线和左、右中间齿轮9、9＇、14、14＇与左、右行星齿轮6、6＇、18、18＇转动中心连线不在一条直线上，存在一个夹角。当左、右行星齿轮6、6＇、18、18＇随左、右行星轴8、8＇、17、17＇相对齿轮箱13、13＇转动时，带动左、右栽植臂部件7、7＇、16、16＇转动。左、右栽植臂部件7、7＇、16、16＇一方面随齿轮箱13、13＇作圆周运动，另一方面随左、右行星轴相对齿轮箱13、13＇作非匀速转动，使左、右移栽臂部件7、7＇、16、16＇中取秧弹簧片的尖点形成水稻钵苗移栽所需的带环扣的“8字”型轨迹。左、右栽植臂部件7、7＇、16、16＇的转动使左、右拨叉32围绕固定的左、右凸轮31（固定在左、右齿轮箱13、13＇上）摆动，在夹秧位置左、右拨叉32经过左、右凸轮31的第二升程段f而抬起，将左、右推秧杆27提高至最高点，同时压缩推秧弹簧29，与推秧杆27固接夹秧U块26从外侧挤压弹簧片25，使弹簧片25变形，夹紧秧苗33茎秆；在夹秧到推秧前，左、右拨叉32处于左、右凸轮31的最高位置保持段a，弹簧片25保持夹紧，随左、右移栽臂部件7、7＇、16、16＇一起将秧苗33输送到推秧位置；当运行到推秧位置，左、右拨叉32转至左、右凸轮31缺口b，推秧弹簧29回位推动左、右推秧杆27向下快速运动，与推秧杆27固接的推秧U块24从弹簧片25的内侧将弹簧片25推开，同时与推秧杆27固接的推土U块23作用于营养土钵，将秧苗33推入土中。在推秧到复位前，左、右拨叉32处于左、右凸轮31的最低位置保持段c；当运行到复位位置，左、右拨叉32经左、右凸轮31的第一升程段d而抬起，左、右推秧杆27回到初始位置，左、右拨叉32转过左、右凸轮31的中间段d，准备下一次夹秧。从而顺序完成了水稻秧苗33的夹秧、送秧和栽植动作，实现水稻钵苗的机械化移栽。
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 (4)
1.一种旋转式水稻钵苗移栽机构，其特征在于：动力由输入轴（1）输入，输入轴（1）与第一传动锥齿轮（2）固接，第一传动锥齿轮（2）与第二传动锥齿轮（3）啮合转动，将动力传到与第二传动锥齿轮（3）固接的传动轴（4）的一端，传动轴（4）的另一端与第三传动锥齿轮（19）固接，第四传动锥齿轮（20）与中心轴（21）固接，第三传动锥齿轮（19）与第四传动锥齿轮（20）啮合转动，将动力传到中心轴（21）上；中心轴（21）伸出传动箱（5）的两轴端分别与结构相同的左、右齿轮箱（13、13＇）固接，带动左、右齿轮箱（13、13＇）转动，左上、右上、左下、右下行星轴（8、8＇、17、17＇）伸出左、右齿轮箱（13、13＇）的轴端分别与左上、右上、左下、右下移栽臂部件（7、7＇、16、16＇）固接；其特征在于：
左齿轮箱（13）内的左中心齿轮（11）空套在中心轴（21）的一端，通过左牙嵌式法兰（12）与传动箱（5）左侧固定，左中心齿轮（11）分别与对称固定在左上、左下中间轴（10、15）上的左上、左下中间齿轮（9、14）相啮合，左上、左下中间齿轮（9、14）与对称固定在左上、左下行星轴（8、17）上的左上、左下行星齿轮（6、18）啮合，左上、左下行星轴（8、17）伸出左齿轮箱（13）外的一端固定有左上、左下栽植臂（7、16），所述的左齿轮箱（13、13＇）内的齿轮均为采用贝塞尔拟合曲线拟合型值点获得齿轮节曲线的贝塞尔齿轮；移栽机构工作时，由于齿轮箱（13）内贝塞尔齿轮行星齿轮系的不等速传动，使左上、左下移栽臂部件（7、16）形成满足水稻钵苗移栽的轨迹和姿态。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式水稻钵苗移栽机构，其特征在于：所述的左中心齿轮（11）与左上、左下行星齿轮（6、18）为齿轮参数完全相同的贝塞尔齿轮；左上、左下中间齿轮（9、14）为齿轮参数完全相同的贝塞尔齿轮；左上、左下中间齿轮（9、14）的节曲线与左中心齿轮（11）和左上、左下行星齿轮（6、18）的节曲线是相互共轭的节曲线。
3.根据权利要求1所述的一种旋转式水稻钵苗移栽机构，其特征在于：所述的左齿轮箱（13）内的左中心齿轮（11）与左上、左下中间齿轮（9、14）转动中心连线和左上、左下中间齿轮（9、14）与左上、左下行星齿轮（6、18）转动中心连线有一个夹角。
4.根据权利要求1所述的一种旋转式水稻钵苗移栽机构，其特征在于：所述的贝塞尔齿轮行星齿轮系不等速传动，在左上、左下移栽臂部件（7、16）尖点形成满足水稻钵苗移栽要求的带有环扣的“8字”型轨迹。
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