CN105746059A - 凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构 - Google Patents
凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了凹齿?不完全偏心圆?非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构。现有取苗机构采用锁止弧或齿条?不完全非圆传动机构达到取苗轨迹的传动比大范围改变，前者传动冲击大，后者传动比变化范围不理想。本发明的中心轴与行星架固定；中心不完全偏心圆齿轮与机架固定，中心凹齿与中心不完全偏心圆齿轮固定，且均空套在中心轴上；第一中间非圆齿轮与第一中间轴花键连接，第一凸齿与第一中间非圆齿轮固定；第二中间非圆齿轮与第二中间轴花键连接，第二凸齿与第二中间非圆齿轮固定；第一行星非圆齿轮与第一行星轴花键连接，第二行星非圆齿轮与第二行星轴花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端均与一个取苗爪的壳体固定。本发明传动平稳、冲击小。
Description
技术领域
本发明属于农业机械领域，涉及一种蔬菜取苗机构，具体涉及一种凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构。
背景技术
移栽具有使作物生育提早和对气候的补偿作用的综合效益，可以充分利用光热资源，其经济与社会效益均非常可观。水田、旱地的钵苗移栽作业需要开发移栽取苗机构。
行星轮系传动机构在移栽机械的取苗机构中已有应用，为了完成取苗—推苗—回程的工作过程，移栽臂尖点要完成所需要的运动轨迹，在现有的行星轮系取苗机构中都采用了锁止弧机构或齿条-不完全非圆传动机构以达到取苗轨迹所需要的传动比大范围改变，而锁止弧传动的传动比相当于无穷大，所以当锁止弧机构在进入或脱离的时候由于传动比的突变会产生很大的冲击，很不稳定，不利于提高取苗速度；齿条-不完全非圆传动机构传动比变化范围较小，取苗深度和推苗姿态不理想。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构，该机构能满足钵苗移栽机所需的特殊轨迹要求，取苗深度和推苗姿态较好且传动平稳、冲击小。
本发明包括中心轴、行星架、中心不完全偏心圆齿轮、中心凹齿、第一中间轴、第二中间轴、第一中间非圆齿轮、第一凸齿、第二中间非圆齿轮、第二凸齿、第一行星轴、第二行星轴、第一行星非圆齿轮、第二行星非圆齿轮和取苗爪。所述中心轴的一端与动力装置连接，另一端与行星架固定；所述的中心不完全偏心圆齿轮与机架固定，中心不完全偏心圆齿轮与中心凹齿固定，且中心凹齿的轮齿与中心不完全偏心圆齿轮的轮齿设置在不同侧；所述的中心不完全偏心圆齿轮和中心凹齿均空套在中心轴上；所述的第一中间轴和第二中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与行星架通过轴承连接；所述的第一中间非圆齿轮与第一中间轴通过花键连接，第一凸齿空套在第一中间轴上，并与第一中间非圆齿轮固定；所述的第二中间非圆齿轮与第二中间轴通过花键连接，第二凸齿空套在第二中间轴上，并与第二中间非圆齿轮固定；所述的第一行星轴和第二行星轴对称设置在行星架两端，且均与行星架通过轴承连接；所述的第一行星非圆齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星非圆齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端均伸出行星架外，且分别与一个取苗爪的壳体固定；所述第一中间非圆齿轮的两侧分别与中心不完全偏心圆齿轮及第一行星非圆齿轮通过齿轮副连接；第二中间非圆齿轮的两侧分别与中心不完全偏心圆齿轮及第二行星非圆齿轮通过齿轮副连接；所述的中心凹齿与第一凸齿或第二凸齿通过齿轮副连接。
所述的中心不完全偏心圆齿轮与第一中间非圆齿轮啮合的传动比函数其中，ε为中心不完全偏心圆齿轮的偏心率、a为中心不完全偏心圆齿轮与第一中间非圆齿轮的中心距、为行星架的转角，R为中心不完全偏心圆齿轮的半径；通过调节得到较好移栽轨迹和姿态所对应的中心不完全偏心圆齿轮有齿部分角度β、中心不完全偏心圆齿轮的偏心距e和半径R；设中心凹齿与第一凸齿啮合的传动比函数为使行星架整个转动周期内齿轮副啮合传动平缓变化，故在0和β时刻，与相等，且根据中心不完全非圆齿轮与第一凸齿的节曲线周长相等可得传动比函数的三个参数a0、a1和a2，其中，a0取值控制在2～4内，a1取值控制在1～3内，a2取值控制在-3～0内。
所述的第一中间非圆齿轮与第二中间非圆齿轮的节曲线参数相同；第一行星非圆齿轮与第二行星非圆齿轮的节曲线参数相同；所述的第一凸齿与第二凸齿的节曲线参数相同。
所述的行星架转动，取苗爪的秧针尖点形成取苗轨迹；所述取苗轨迹的头部设有环扣，从头部尖点至钵苗盘顶部为取苗段，取苗段长度为35mm。
本发明的有益效果：
1、本发明的不等速传动，使取苗爪的秧针尖点形成取苗轨迹，满足钵苗移栽的农艺要求；
2、本发明相比现有机构中的锁止弧机构，实现了行星架转动的整个周期内，中心凹齿与中间不完全非圆齿轮在开始啮合及分离的时刻行星系第一级齿轮副传动比的平缓变化，克服了锁止弧机构中传动不稳定、冲击大的缺点；
3、本发明能实现周期内二次传动比波动，双波峰比值约为4倍，较齿条-不完全非圆传动机构大，易于形成理想的插入穴盘的取苗段轨迹，且具有较好的推苗姿态；
4、本发明结构简单、体积小、重量轻、振动小、制造成本低；
5、本发明采用两个取苗爪的布置方案，行星架转动一次，取苗作业两次，工作效率高，能适应移栽机在任何转速下的水田和旱地移栽作业。
附图说明
图1为本发明的整体结构剖视图；
图2为本发明的工作原理示意图；
图3为本发明中行星系的结构示意图；
图4-1为本发明中取苗爪的内部结构剖视图；
图4-2为本发明中取苗爪的整体结构示意图；
图5-1为本发明中行星架转角为0～260°时中心不完全偏心圆齿轮与第一中间非圆齿轮啮合的传动比曲线图；
图5-2为本发明中行星架转角为260～360°时中心凹齿与第一凸齿啮合的传动比曲线图。
图中：1、中心轴，2、行星架，3、中心不完全偏心圆齿轮，4、中心凹齿，5、第一中间轴，6、第二中间轴，7、第一中间非圆齿轮，8、第一凸齿，9、第二中间非圆齿轮，10、第二凸齿，11、第一行星轴，12、第二行星轴，13、第一行星非圆齿轮，14、第二行星非圆齿轮，15、取苗爪，15-1、推苗凸轮，15-2、推苗拨叉，15-3、推苗杆，15-4、秧针，15-5、弹簧，15-6、推苗爪，16、取苗轨迹，17、钵苗。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、2和3所示，凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构，包括中心轴1、行星架2、中心不完全偏心圆齿轮3、中心凹齿4、第一中间轴5、第二中间轴6、第一中间非圆齿轮7、第一凸齿8、第二中间非圆齿轮9、第二凸齿10、第一行星轴11、第二行星轴12、第一行星非圆齿轮13、第二行星非圆齿轮14和取苗爪15。中心轴1的一端与动力装置连接，另一端与行星架2固定；中心不完全偏心圆齿轮3与机架固定，中心凹齿4与中心不完全偏心圆齿轮3固定，且中心凹齿4与中心不完全偏心圆齿轮的轮齿设置在不同侧；中心不完全偏心圆齿轮3和中心凹齿4均空套在中心轴上；第一中间轴5和第二中间轴6对称设置在中心轴两侧，且均与行星架2通过轴承连接；第一中间非圆齿轮7与第一中间轴5通过花键连接，第一凸齿8空套在第一中间轴上，并与第一中间非圆齿轮7固定；第二中间非圆齿轮9与第二中间轴6通过花键连接，第二凸齿10空套在第二中间轴上，并与第二中间非圆齿轮9固定；第一行星轴11和第二行星轴12对称设置在行星架2两端，且均与行星架通过轴承连接；第一行星非圆齿轮13与第一行星轴11通过花键连接，第二行星非圆齿轮14与第二行星轴12通过花键连接；第一行星轴11和第二行星轴12的一端均伸出行星架2外，且分别与一个取苗爪15的壳体固定。第一中间非圆齿轮7的两侧分别与中心不完全偏心圆齿轮3及第一行星非圆齿轮13通过齿轮副连接；第二中间非圆齿轮9的两侧分别与中心不完全偏心圆齿轮3及第二行星非圆齿轮14通过齿轮副连接；当中心不完全偏心圆齿轮3与第一中间非圆齿轮7开始啮合时，中心凹齿4与第一凸齿8分离，与第二凸齿10啮合；当中心不完全偏心圆齿轮3与第二中间非圆齿轮9开始啮合时，中心凹齿4与第二凸齿10分离，与第一凸齿8啮合，保证传动的连续性。
中心不完全偏心圆齿轮与第一中间非圆齿轮啮合的传动比函数其中，ε为中心不完全偏心圆齿轮的偏心率、a为中心不完全偏心圆齿轮与第一中间非圆齿轮的中心距、为行星架的转角，R为中心不完全偏心圆齿轮的半径；通过调节得到较好移栽轨迹和姿态所对应的中心不完全偏心圆齿轮有齿部分角度β、中心不完全偏心圆齿轮的偏心距e和半径R；设中心凹齿与第一凸齿啮合的传动比函数为使行星架整个转动周期内齿轮副啮合传动平缓变化，故在0和β时刻，与相等，且根据中心不完全非圆齿轮与第一凸齿的节曲线周长相等可得传动比函数的三个参数a0、a1和a2。图2中，各个齿轮的节曲线为参数a0＝3.6375、a1＝2.8675和a2＝-2.1431时计算并绘制的。
第一中间非圆齿轮7与第二中间非圆齿轮9的节曲线参数相同；第一行星非圆齿轮13与第二行星非圆齿轮14的节曲线参数相同；第一凸齿8与第二凸齿10的节曲线参数相同。
如图2所示，行星架2逆时针转动，通过行星系的不等速传动，取苗爪15的秧针尖点形成取苗轨迹16；取苗轨迹的头部设有环扣，从头部尖点至钵苗盘顶部为取苗段，取苗段长度为35mm。
如图4-1和4-2所示，取苗爪15采用成熟的现有技术，例如申请号为201210293743.3的专利。
如图5-1所示，行星架2转动的一个周期内，行星架转角为0～260°时，中心不完全偏心圆齿轮3与第一中间非圆齿轮7啮合，其传动比i1随行星架转角平缓变化；如图5-2所示，行星架转角为260～360°时，中心凹齿4与第一凸齿8啮合，其传动比i2随行星架转角出现一个峰值，且峰值相对传动比i1的变化范围并未出现急剧变化。可见，中心凹齿4与第一凸齿8啮合引起行星系传动比的突变小，且在行星架转动小角度范围内实现了传动比i2的整个变化过程，同时实现了行星架转动的整个周期内，行星系齿轮副传动比较为平缓的变化(即在0和β时刻，与相等)，与现有技术相比，传动平稳，冲击力小。出现图5-1和5-2所示的传动比变化趋势是由于行星架转角为260°时，中心不完全偏心圆齿轮3和第一中间非圆齿轮7分离，同时中心凹齿4与第一凸齿8开始啮合；行星架转角为360°时，中心凹齿4与第一凸齿8分离，同时中心不完全偏心圆齿轮3和第一中间非圆齿轮7开始啮合。
该凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构的工作原理：
动力经中心轴1传给行星架2，带动行星架2转动；中心不完全偏心圆齿轮3空套在中心轴1上并与机架固定，行星架2带动第一中间非圆齿轮7、第二中间非圆齿轮9、第一行星非圆齿轮13及第二行星非圆齿轮14公转；第一中间非圆齿轮7的两侧分别与中心不完全偏心圆齿轮3及第一行星非圆齿轮13啮合，第二中间非圆齿轮9的两侧分别与中心不完全偏心圆齿轮3及第二行星非圆齿轮14啮合，实现了取苗爪15的不等速传动；当中心不完全偏心圆齿轮3与第一中间非圆齿轮7开始啮合时，中心凹齿4与第一凸齿8分离，与第二凸齿10啮合；当中心不完全偏心圆齿轮3与第二中间非圆齿轮9开始啮合时，中心凹齿4与第二凸齿10分离，与第一凸齿8啮合，保证传动的连续性。
当行星架2转动到推苗位置时，推苗凸轮15-1推动推苗拨叉15-2旋转，推苗拨叉15-2带动推苗杆15-3向取苗爪15的头部运动，推苗杆头部的推苗爪15-6完成推苗动作，秧针15-4在推苗杆的作用下张开，钵苗17脱落；当行星架2转动到取苗位置时，推苗拨叉15-2处于推苗凸轮15-1的近休止段，推苗杆15-3及推苗拨叉15-2在弹簧15-5的作用下回到初始位置，秧针15-4在推苗爪15-6的作用下夹紧钵苗盘中的钵苗17，完成取苗动作并为下一次推苗做准备。
Claims (3)
1.凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构，包括中心轴、行星架、中心不完全偏心圆齿轮、中心凹齿、第一中间轴、第二中间轴、第一中间非圆齿轮、第一凸齿、第二中间非圆齿轮、第二凸齿、第一行星轴、第二行星轴、第一行星非圆齿轮、第二行星非圆齿轮和取苗爪，其特征在于：所述中心轴的一端与动力装置连接，另一端与行星架固定；所述的中心不完全偏心圆齿轮与机架固定，中心不完全偏心圆齿轮与中心凹齿固定，且中心凹齿的轮齿与中心不完全偏心圆齿轮的轮齿设置在不同侧；所述的中心不完全偏心圆齿轮和中心凹齿均空套在中心轴上；所述的第一中间轴和第二中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与行星架通过轴承连接；所述的第一中间非圆齿轮与第一中间轴通过花键连接，第一凸齿空套在第一中间轴上，并与第一中间非圆齿轮固定；所述的第二中间非圆齿轮与第二中间轴通过花键连接，第二凸齿空套在第二中间轴上，并与第二中间非圆齿轮固定；所述的第一行星轴和第二行星轴对称设置在行星架两端，且均与行星架通过轴承连接；所述的第一行星非圆齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星非圆齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端均伸出行星架外，且分别与一个取苗爪的壳体固定；所述第一中间非圆齿轮的两侧分别与中心不完全偏心圆齿轮及第一行星非圆齿轮通过齿轮副连接；第二中间非圆齿轮的两侧分别与中心不完全偏心圆齿轮及第二行星非圆齿轮通过齿轮副连接；所述的中心凹齿与第一凸齿或第二凸齿通过齿轮副连接；
所述的中心不完全偏心圆齿轮与第一中间非圆齿轮啮合的传动比函数其中，ε为中心不完全偏心圆齿轮的偏心率、a为中心不完全偏心圆齿轮与第一中间非圆齿轮的中心距、为行星架的转角，R为中心不完全偏心圆齿轮的半径；通过调节得到较好移栽轨迹和姿态所对应的中心不完全偏心圆齿轮有齿部分角度β、中心不完全偏心圆齿轮的偏心距e和半径R；设中心凹齿与第一凸齿啮合的传动比函数为使行星架整个转动周期内齿轮副啮合传动平缓变化，故在0和β时刻，与相等，且根据中心不完全非圆齿轮与第一凸齿的节曲线周长相等可得传动比函数的三个参数a0、a1和a2，其中，a0取值控制在2～4内，a1取值控制在1～3内，a2取值控制在-3～0内。
2.根据权利要求1所述的凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构，其特征在于：所述的第一中间非圆齿轮与第二中间非圆齿轮的节曲线参数相同；第一行星非圆齿轮与第二行星非圆齿轮的节曲线参数相同；所述的第一凸齿与第二凸齿的节曲线参数相同。
3.根据权利要求1所述的凹齿-不完全偏心圆-非圆齿轮行星系蔬菜取苗机构，其特征在于：所述的行星架转动，取苗爪的秧针尖点形成取苗轨迹；所述取苗轨迹的头部设有环扣，从头部尖点至钵苗盘顶部为取苗段，取苗段长度为35mm。
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