CN105874990A - 由凸轮软轴集组控的进给整合装置和机械手群式的插秧机 - Google Patents

Abstract

一种由凸轮软轴集组控的进给整合装置和机械手群式的插秧机。通过行走轮、交换齿轮组带动凸轮组，凸轮旋转，挤压由弹簧支撑的触板，使连接触板的软轴拉杆做轴向往复运动，凸轮组内具有不同角位的各凸轮控制着机械手的各部位，连接凸轮组的可调偏心轮通过连杆连接着横向进给机构的棘爪轮，棘爪轮上连接着正反两棘爪，当棘爪轮做正向的摆动时，棘爪使齿条正向间隙运动，致极限位，碰触轮挤压棘爪轮下位使其角速度致(d(ω+δ))，其摆角加大，连杆越过下止点，反向棘爪切入；棘轮摆角加大，连杆行致下止点，换向座挤压弹簧并相对连杆反向位移，使纵行链条空运行，待连杆越过下止点，换向座簧复位，纵行链条使飞轮带动输送带作纵向送秧步进。

Description

由凸轮软轴集组控的进给整合装置和机械手群式的插秧机

所属的技术领域

本发明涉及的是一种小型插秧机，人力或电瓶电马达驱动，通过行走轮的转动输入便可使插秧机在田间进行插秧，此插秧机体积小，便于跨距离田野的来回移动等。

背景技术

公知的插秧机体积庞大，不便于山村田野之间的移动，而只适用大平原地区，行距偏大且不可调、而株距也只有几档。

发明内容

为了克服现有插秧机行距偏大不能调整的不足和增加株距的调节范围，本发明以全新的方式从大小、结构和方式上做了大幅度改变，而在风格上也别具独到。尤其是适用农村的大部分的山区小田；

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：通过行走轮的转动来带动交换齿轮组，此交换齿轮组可以通过一定的齿数配比达到所需要的株距，而行距则为插秧手可以在上臂转轴轴向上做任意调整。此交换齿轮组带动着凸轮(偏心轮)组，凸轮(偏心轮)的旋转运动挤压由弹簧支撑的触板，使连接触板的软轴拉杆做轴向往复运动，凸轮组内相互之间在圆周方向的角相位差(角度差)可任意设定，这些有着前后角相位差凸轮的往复运动总和就形成了插秧手比较协调的运动而达到目的要求；与凸轮组同轴的可调偏心轮通过连杆连接着横向进给机构内的棘爪轮，棘爪轮上连接着正反两方向的棘爪，当可调偏心轮通过连杆推动棘爪轮做其一方向的摆动时，棘爪推动横进齿条向其一方向横向步进，当其一方向横向步进致极限位置时，碰触轮碰触连杆与棘轮的连接销位并挤压连接销位使棘爪轮角速度增加(d(ω+δ))，也增加了棘爪轮摆角，使连杆与棘爪轮连接销位越过下止点位置，反向棘爪切入齿条咬合面推动横进齿条反向运行；在增大棘轮摆角的同时，使横向进给机构的换向座挤压换向座簧并相对于连杆轴向反向位移，拖动纵向进给机构链条，使飞轮空转，待连接销位越过下止点后换向座簧复位，飞轮在拉簧的作用下复位，带动着飞轮轴，通过飞轮轴使秧盘齿式输送带机构作纵向送秧步进。通过凸轮组控制使放秧手放开，让插针取秧，当插针取秧完毕，放秧手通过凸轮、软轴收紧；当插秧机在田间完成一行程后，压下车把把手，使离合松开、车把咬合机架，使插秧机前部翘起而调头、换向。

本发明的有益效果是：株距、行距均可调整，而且易于田野搬动，可操作性好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是本发明整机各组成部件的相关位置及运动链接结构图。

图2为本发明交换齿轮组和凸轮软轴集结构图。

图3为本发明插秧手群在各个方向结构图。

图4为本发明横向进给机构结构及力学分析图。

图5为本发明纵向进给机构结构图。

图6为本发明秧盘送秧机构结构图。

图7为本发明放秧手的结构图。

图8为本发明车轮驱动离合装置图。

图9为本发明车把与机架咬合装置结构图。

图10为本发明操作把手结构图。

图11为本发明插秧手各关节部件运动状态凸轮角度位置的初始设定值。

图1中1.交换齿轮组和凸轮软轴集，2.插秧手群，3.横向进给机构，4.纵向进给机构，5.秧盘送秧机构，6.放秧手，7.车轮驱动离合装置，8.车把机架咬合装置，9.操作把手。图2中1.1.齿轮I，1.2.齿轮II，1.3.齿轮III，1.4.齿轮IV，1.5.可调偏心轮，1.6.凸轮，1.7.触板，1.8.复位弹簧，1.9.软轴拉杆，1.10.主控轴.图3中2.1.插针，2.2.夹指，2.3.手腕，2.4.前臂，2.5.上臂，2.6.插秧手控制位板，2.7.控位组轴，2.8.组轴连码，2.9.同步连轴，2.10.上臂转轴，2.11.复位弹簧，2.12.夹指复位弹簧，2.13.前臂复位弹簧，2.14.上臂复位弹簧。图4中3.1.棘爪轮，3.2.棘爪，3.3.横进齿条，3.4.连杆，3.5.碰触轮，3.6.碰触动臂，3.7.碰触调节杆，3.8.换向座簧，3.9.导向轮，3.10.推连座.图5中4.1.拉簧，4.2.链条，4.3.飞轮，4.4.飞轮轴，4.5.过渡轮.图6中5.1.齿式输送带，5.2.链轮，5.3.链轮，5.4.驱动链条，5.5.同步链条.图7中6.1.放秧手压爪，6.2.放秧手压手，6.3.放秧手压轴，6.4.放秧手开合弹簧.图8中7.1.离合子叉，7.2.离合母叉，7.3.离合拨叉，7.4.拨叉使架，7.5.开合弹簧，7.6.拨叉弹簧，7.7.行走轮.图9中8.1.车把拉栓，8.2.车把咬嘴，8.3.咬嘴弹簧，图10中9.1.软轴套座，9.2.车把拉手.图11a各凸轮相对于插秧及插针针初始位置设定，插秧极限(0°)，图11b夹指，夹放(120°)，图11c夹指压秧(-60°)，图11d前臂(180°)，图11e上臂(0°)。

具体的实施方式，

在图1中，交换齿轮组和凸轮软轴集1、插秧手群2、横向进给机构3、纵向进给机构4、秧盘送秧机构5、放秧手6、车轮驱动离合装置7、车把机架咬合装置8和操作把手9等组成了插秧机。通过行走轮转动，使车轮驱动离合装置7连接主轴而驱动交换齿轮组和凸轮软轴集1，交换齿轮组通过主控轴1.10驱动凸轮组，凸轮1.6顶压由复位弹簧1.8支撑的触板1.7使软轴拉杆1.9随触板作往复直线运动，通过软轴的往复运动控制着插秧手群3和放秧手6，各凸轮的角相位设定使插秧手的各关节及放秧手6的开闭能够协调动作；其二通过主控轴驱动可调偏心轮1.5，通过横向进给机构3的连杆3.4、棘爪轮3.1、棘爪3.2推动横进齿条3.3作横向进给运动，当横进齿条运行至极限位时，通过碰触轮3.5的挤压作用，使横向进给机构换向并相对于可调偏心轮1.5产生纵向反向位移，横向进给机构的纵向反向位移与弹回会使纵向进给机构4内的飞轮4.3作往复摆动，进而通过飞轮轴带动秧盘送秧机构作间隙送秧运动；

压下车把把手9.2，通过软轴使车轮驱动离合装置7分离、使车把8咬合机架，使插秧机换向调头。

在图2中，交换齿轮组和凸轮软轴集1它由齿轮I 1.1、齿轮II 1.2、齿轮III1.3、齿轮IV1.4、可调偏心轮1.5、凸轮1.6(为带轴承的偏心轮)、触板1.7、复位弹簧1.8、软轴拉杆1.9、主控轴1.10组成；齿轮I 1.1通过驱动离合装置7输入，经齿轮II 1.2、齿轮III1.3至齿轮IV1.4，齿轮IV输出至主控轴1.10，主控轴上连接着凸轮组和可调偏心轮1.5，可调偏心轮1.5输出至横向进给机构3，凸轮1.6通过旋转挤压着触板1.7，触板受复位弹簧1.8的支撑连接着软轴拉杆1.9，主控轴1.10的旋转运动会形成软轴拉杆1.9的往复直线运动。

图3中，插秧手群2它由插针2.1、夹指2.2、手腕2.3、前臂2.4、上臂2.5、插秧手控制位板2.6、控位组轴2.7、组轴连码2.8、同步连轴2.9、上臂转轴2.10、复位弹簧2.11、夹指复位弹簧2.12、前臂复位弹簧2.13和上臂复位弹簧2.14组成；插秧手上臂2.5固定在机架上的上臂转轴2.10上，控位组轴2.7、组轴连码2.8、同步连轴2.9依靠插秧手控制位板2.6通过软轴拉动挤压上臂复位弹簧2.14使上臂做往复摆动，前臂2.4依靠上臂和前臂复位弹簧2.13通过软轴拉动做上下摆动，插针2.1依靠前臂和手腕2.3通过软轴和复位弹簧2.11作往复摆动，夹指2.2通过软轴和夹指复位弹簧2.12作开合运动，依靠前臂通过软轴作往复摆动；夹指由于存在开合运动和往复摆动由两组凸轮控制，上臂、前臂、插针分别由一组凸轮控制。

插秧手2各关节部件的相对应凸轮初始位置设置，a.插秧针插入极限位为凸轮顶压极限位，设为0°，b.夹指夹紧位为凸轮放松极限位，180°，c.夹指压下极限位为凸轮顶压极限位0°，d.前臂压下极限位为凸轮放松极限位，180°，e.上臂取秧极限位为凸轮放松极限位180°，f.放秧手放开极限位为凸轮顶压极限位0°，(棘轮进给(90～270°相对于插针)回程空转(-90～90°))；我们将各凸轮的初始位定在插针插秧极限位，则各相应凸轮的位置角为：a.插针，0°，b.夹指夹放.120°，c.夹指压秧-60°，d.前臂，180°，e.上臂，0°，f.放秧手，60°，g，可调偏心轮为进给回程-60°，放秧手与夹指压秧共用一凸轮。

图4中，横向进给机构3它由棘爪轮3.1、棘爪(触端带滚子)3.2、横进齿条3.3、连杆3.4、碰触轮3.5、碰触动臂3.6、碰触调节杆3.7、换向座簧3.8、导向轮3.9、推连座3.10组成；来自可调偏心轮1.5的旋转运动使连杆3.4作轴向往复运动，连杆的轴向往复运动推动棘爪轮3.1往复摆动，使棘爪3.2推动横进齿条3.3作横向进给运动，当进给致极限位置时，碰触轮3.5连同导向轮3.9挤压连杆3.4，然后借助于挤压阻力使导向轮3.9顶压齿条部位，此时，棘爪轮3.1的角速度为d(ω+ε)(原设定棘爪轮的角速度为d(ω))，棘爪轮摆角增大，使横向进给机构换向座压缩换向座簧3.8而相对于连杆产生了反向纵向位移，可调偏心轮1.5继续往下止点位运行，使连杆越过其下止点位置至棘爪轮的另一边，另一棘爪开始工作，推动横进齿条3.3作反向进给运动，碰触动臂3.6、碰触调节杆3.7用于调节极限位置，推连座3.10连接着秧盘架。

图4c中为棘爪在回位时能够在齿条槽内滑出而不致使齿条倒退的力学分析，图中T为棘爪拉回拉力，N1——T的斜面的支承分力，N2——扭簧斜面的支承分力，F——T的斜面的拉出分力，R-扭簧的下压分力。

N1＝Tsin(90°-α-β)

F＝Tcos(90°-α-β)

F阻＝Rcos20°+μ(Tsin(90°-α-β)+N2) (μ＜0.15)

Tcos(90°-α-β)-Rcos20°+μ(Tsin(90°-α-β)+N2)＞0时满足上述条件

图5中，纵向进给机构4它由拉簧4.1、链条4.2、飞轮4.3、飞轮轴4.4、过渡轮4.5组成；横向进给机构的换向座的纵向位移拖动了链条4.2，通过过渡轮4.5使飞轮4.3空转，同时也拉伸了拉簧4.1，横向进给机构的换向座弹回后，拉簧4.1复位，飞轮转动，带动着飞轮轴4.4将间隙运动传输致秧盘送秧输送带5。

图6中，秧盘送秧机构5它由齿式输送带5.1、链轮5.2、链轮5.3、驱动链条5.4和同步链条5.5组成；链轮5.2在飞轮轴4.4的带动下作间隙运动，通过驱动链条5.4带动链轮5.3和同步链条5.5，然后又带动齿式输送带5.1作纵向送秧间隙运动。

图7中，放秧手6它由放秧手压爪6.1、放秧手压手6.2、放秧手压轴6.3和放秧手开合弹簧6.4组成；放秧手压轴6.3通过软轴放松或压缩放秧手开合弹簧6.4，使放秧手压手6.2推动放秧手压爪6.1放开或收紧。

图8中，车轮驱动离合装置7它由离合子叉7.1、离合母叉7.2、离合拨叉7.3、拨叉使架7.4、开合弹簧7.5和拨叉弹簧7.6组成；离合拨叉7.3依靠拨叉使架7.4通过手控软轴的拉动压缩拨叉弹簧7.6使离合子叉7.1压缩开合弹簧7.5与离合母叉7.2分离，运动链中断。

图9中，车把机架咬合装置8它由车把拉栓8.1、车把咬嘴8.2和咬嘴弹簧8.3组成；车把拉栓8.1通过手控软轴的拉动压缩咬嘴弹簧8.3，咬入车把咬嘴8.2，使车把杆与机架固连接。图10中，操作把手9它由软轴套座9.1和车把拉手9.2组成；软轴套座9.1固定着两软轴套，压下车把拉手9.2，分别使车轮驱动离合装置分离、车把杆与机架固连接。

Claims (10)

1.一种插秧机，它由交换齿轮组和凸轮软轴集(1)、插秧手群(2)、横向进给机构(3)、纵向进给机构(4)、秧盘送秧机构(5)、放秧手(6)、车轮驱动离合装置(7)、车把机架咬合装置(8)和操作把手(9)组成，其特征是：通过行走轮转动，使车轮驱动离合装置(7)驱动交换齿轮组和凸轮软轴集(1)，交换齿轮组通过主控轴(1.10)驱动凸轮组，凸轮(1.6)顶压由复位弹簧(1.8)支撑的触板(1.7)使软轴拉杆(1.9)随触板作往复直线运动，通过软轴的往复运动控制着插秧手群(3)和放秧手(6)，各凸轮的角相位设定使插秧手的各关节及放秧手(6)的开闭能够协调动作；其二通过主控轴驱动可调偏心轮(1.5)，通过横向进给机构(3)的连杆(3.4)、棘爪轮(3.1)、棘爪(3.2)推动横进齿条(3.3)作横向进给运动，当横进齿条运行至极限位时，通过碰触轮(3.5)的挤压作用，使横向进给机构换向并相对于可调偏心轮(1.5)产生纵向反向位移，横向进给机构的纵向反向位移与弹回会使纵向进给机构(4)内的飞轮(4.3)作往复摆动，进而通过飞轮轴带动秧盘送秧机构作间隙送秧运动；压下车把把手(9.2)，通过软轴使车轮驱动离合装置(7)分离、使车把(8)咬合机架。

2.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：交换齿轮组和凸轮软轴集(1)它由齿轮I(1.1)、齿轮II(1.2)、齿轮III(1.3)、齿轮IV(1.4)、可调偏心轮(1.5)、凸轮(1.6)(为带轴承的偏心轮)、触板(1.7)、复位弹簧(1.8)、软轴拉杆(1.9)、主控轴(1.10)组成，齿轮I(1.1)通过驱动离合装置(7)输入，经齿轮II(1.2)、齿轮III(1.3)至齿轮IV(1.4)、齿轮IV输出至主控轴(1.10)，主控轴上连接着凸轮组和可调偏心轮(1.5)，可调偏心轮(1.5)输出至横向进给机构(3)，凸轮(1.6)通过旋转挤压着触板(1.7)，触板受复位弹簧(1.8)的支撑连接着软轴拉杆(1.9)，主控轴(1.10)的旋转运动会形成软轴拉杆(1.9)的往复直线运动。

3.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：插秧手群(2)它由插针(2.1)、夹指(2.2)、手腕(2.3)、前臂(2.4)、上臂(2.5)、插秧手控制位板(2.6)、控位组轴(2.7)、组轴连码(2.8)、同步连轴(2.9)、上臂转轴(2.10)、复位弹簧(2.11)、夹指复位弹簧(2.12)、前臂复位弹簧(2.13)和上臂复位弹簧(2.14)组成；插秧手上臂(2.5)固定在机架上的上臂转轴(2.10)上，控位组轴(2.7)、组轴连码(2.8)、同步连轴(2.9)依靠插秧手控制位板(2.6)通过软轴拉动挤压上臂复位弹簧(2.14)使上臂做往复摆动，前臂(2.4)依靠上臂和前臂复位弹簧(2.13)通过软轴拉动做上下摆动，插针(2.1)依靠前臂和手腕(2.3)通过软轴和复位弹簧(2.11)作往复摆动，夹指(2.2)通过软轴和夹指复位弹簧(2.12)作开合运动，依靠前臂通过软轴作往复摆动；夹指由于存在开合运动和往复摆动由两组凸轮控制，上臂、前臂、插针分别由一组凸轮控制。

4.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：横向进给机构(3)它由棘爪轮(3.1)、棘爪(触端带滚子)(3.2)、横进齿条(3.3)、连杆(3.4)、碰触轮(3.5)、碰触动臂(3.6)、碰触调节杆(3.7)、换向座簧(3.8)、导向轮(3.9)、推连座(3.10)组成；来自可调偏心轮(1.5)的旋转运动使连杆(3.4)作轴向往复运动，连杆的轴向往复运动推动棘爪轮(3.1)往复摆动，使棘爪(3.2)推动横进齿条(3.3)作横向进给运动，当进给致极限位置时，碰触轮(3.5)连同导向轮(3.9)挤压连杆(3.4)，然后借助于挤压阻力使导向轮(3.9)顶压齿条部位，此时，棘爪轮(3.1)的角速度为d(ω+ε)(原设定棘爪轮的角速度为d(ω))，棘爪轮摆角增大，使横向进给机构换向座压缩换向座簧(3.8)而相对于连杆产生了反向纵向位移，可调偏心轮(1.5)继续往下止点位运行，使连杆越过其下止点位置至棘爪轮的另一边，另一棘爪开始工作，推动横进齿条(3.3)作反向进给运动，碰触动臂(3.6)、碰触调节杆(3.7)用于调节极限位置，推连座(3.10)连接着秧盘架。

5.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：纵向进给机构(4)它由拉簧(4.1)、链条(4.2)、飞轮(4.3)、飞轮轴(4.4)、过渡轮(4.5)组成；横向进给机构的的换向座的纵向位移拖动了链条(4.2)，通过过渡轮(4.5)使飞轮(4.3)空转，同时也拉伸了拉簧(4.1)，横向进给机构的换向座弹回后，拉簧(4.1)复位，飞轮转动，带动着飞轮轴(4.4)将间隙运动传输致秧盘送秧输送带(5)。

6.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：秧盘送秧机构(5)它由齿式输送带(5.1)、链轮(5.2)、链轮(5.3)、驱动链条(5.4)和同步链条(5.5)组成；链轮(5.2)在飞轮轴(4.4)的带动下作间隙运动，通过驱动链条(5.4)带动链轮(5.3)和同步链条(5.5)，然后又带动齿式输送带(5.1)作纵向送秧间隙运动。

7.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：放秧手(6)它由放秧手压爪(6.1)、放秧手压手(6.2)、放秧手压轴(6.3)和放秧手开合弹簧(6.4)组成；放秧手压轴(6.3)通过软轴放松或压缩放秧手开合弹簧(6.4)，使放秧手压手(6.2)推动放秧手压爪(6.1)放开或收紧。

8.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：车轮驱动离合装置(7)它由离合子叉(7.1)、离合母叉(7.2)、离合拨叉(7.3)、拨叉使架(7.4)、开合弹簧(7.5)和拨叉弹簧(7.6)组成；离合拨叉(7.3)依靠拨叉使架(7.4)通过手控软轴的拉动压缩拨叉弹簧(7.6)使离合子叉(7.1)压缩开合弹簧(7.5)与离合母叉(7.2)分离，运动链中断。

9.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：车把机架咬合装置(8)它由车把拉栓(8.1)、车把咬嘴(8.2)和咬嘴弹簧(8.3)组成；车把拉栓(8.1)通过手控软轴的拉动压缩咬嘴弹簧(8.3)，咬入车把咬嘴(8.2)，使车把杆与机架固连接。

10.根据权利要求1所述的插秧机，其特征是：操作把手(9)它由软轴套座(9.1)和车把拉手(9.2)组成；软轴套座(9.1)固定着两软轴套，压下车把拉手(9.2)，分别使车轮驱动离合装置分离、车把杆与机架固连接。