CN106233902B

CN106233902B - 双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构

Info

Publication number: CN106233902B
Application number: CN201610833178.3A
Authority: CN
Inventors: 孙良; 王广臻; 武传宇; 张国凤; 徐亚丹
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Taizhou Borui Enterprise Management Consulting Co Ltd
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2019-01-22
Anticipated expiration: 2036-09-20
Also published as: CN106233902A

Abstract

本发明公开了双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构。现有取苗和栽植一体的钵苗移栽机构只能以直接夹苗的方式取苗，对苗根有损伤；取苗和栽植通过两套机构实现，则整个机构比较复杂。本发明的主动链轮轴和中心轴通过轴承支承在动力驱动箱两端；固接在主动链轮轴上的主动链轮与固接在中心轴上的中心链轮通过链条连接；中心轴的两端对称设有两个主行星轮系，上副行星轮系和下副行星轮系分别设置在主行星轮系的两端；上副行星轮系设有上栽植臂，下副行星轮系设有下栽植臂。本发明使用一套机构实现入钵取土式取苗，取秧阶段秧爪平动，可以最大程度保持钵土的完整性；推秧段轨迹距离机构回转中心较远，使整个机构的工作高度升高。

Description

双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及适用于高速、大行距钵苗移栽机的双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构。

背景技术

目前，钵苗移栽机构大多分为两类：一类是使用一套单行星架两级不等速齿轮传动机构实现取苗和栽植，根据夹苗位置的不同有分为夹苗式和夹钵式，其中夹苗式这易于造成对苗株底部茎杆的损伤，不适合苗茎比较脆弱的作物移栽；而夹钵式虽然可以减少苗爪对损伤，但苗爪伸入钵盘距离较大使推苗段轨迹距离机构回转中心较近，导致整个机构距离地面过近，不利于投苗；另一类是对取苗和植苗动作分成两套机构来实现，一套机构用来实现入钵夹土取苗，而另一套机构实现栽植，整个机构比较复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种主副双行星架的椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构，使用一套机构实现入钵取土式取苗，并且其推秧段轨迹距离机构回转中心较远，使整个机构的工作高度升高，改善机构工作环境。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括动力驱动箱、主动链轮轴、主动链轮、链条、中心链轮、中心轴、主行星轮系、上副行星轮系、下副行星轮系、上栽植臂和下栽植臂；所述的主动链轮轴和中心轴通过轴承支承在动力驱动箱两端；固接在主动链轮轴上的主动链轮与固接在中心轴上的中心链轮通过链条连接；中心轴的两端对称设有两个主行星轮系，主行星轮系的两端分别设置上副行星轮系和下副行星轮系；上副行星轮系设有上栽植臂；下副行星轮系设有下栽植臂；上栽植臂和下栽植臂的结构完全相同。

所述的主行星轮系包括主齿轮箱、中心椭圆齿轮、下中间轴、下第一中间椭圆齿轮、下第二中间非圆齿轮、上中间轴、上第一中间椭圆齿轮、上第二中间非圆齿轮、下行星轴、上行星轴、上第一行星椭圆齿轮、下第一行星椭圆齿轮、下第二行星非圆齿轮、上第一行星椭圆齿轮和上第二行星非圆齿轮；所述的主齿轮箱与中心轴固定；中心椭圆齿轮空套在中心轴上，并通过主牙嵌式法兰与动力驱动箱固定；下中间轴和上中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与主齿轮箱铰接；上行星轴和下行星轴对称铰接在主齿轮箱两端；所述的上第一中间椭圆齿轮和上第二中间非圆齿轮均固定在上中间轴上，下第一中间椭圆齿轮和下第二中间非圆齿轮均固定在下中间轴上；中心椭圆齿轮的两侧分别与下第一中间椭圆齿轮和上第一中间椭圆齿轮啮合；固定在上行星轴上的上第一行星椭圆齿轮与上第一中间椭圆齿轮啮合；空套在上行星轴上的上第二行星非圆齿轮与上第二中间非圆齿轮啮合。固定在下行星轴上的下第一行星椭圆齿轮与下第一中间椭圆齿轮啮合；空套在下行星轴上的下第二行星非圆齿轮与下第二中间非圆齿轮啮合。

所述的上副行星轮系包括上副齿轮箱、上副中心非圆齿轮、上副行星轴和上副行星非圆齿轮。所述的上副齿轮箱与上行星轴伸出主齿轮箱外的一端固定，并通过轴承支承在主齿轮箱上；所述的上副中心非圆齿轮空套在上行星轴上，并与主行星轮系的上第二行星非圆齿轮通过上副牙嵌式法兰固定；上副行星轴铰接在上副齿轮箱上；上副行星非圆齿轮固定在上副行星轴上，并与上副中心非圆齿轮啮合；上栽植臂的壳体与上副行星轴伸出上副齿轮箱外的一端固接；上栽植臂的凸轮与上副齿轮箱固接。

所述的下副行星齿轮系包括下副齿轮箱、下副中心非圆齿轮、下副行星轴和下副行星非圆齿轮。所述的下副齿轮箱与下行星轴伸出主齿轮箱外的一端固定，并通过轴承支承在主齿轮箱上；所述的下副中心非圆齿轮空套在下行星轴上，并与主行星轮系的下第二行星非圆齿轮通过下副牙嵌式法兰固定；下副行星轴铰接在下副齿轮箱上；下副行星非圆齿轮固定在下副行星轴上，并与下副中心非圆齿轮啮合；下栽植臂的壳体与下副行星轴伸出下副齿轮箱外的一端固接；下栽植臂的凸轮与下副齿轮箱固接。

所述的下第一中间椭圆齿轮与上第一中间椭圆齿轮、下第二中间非圆齿轮与上第二中间非圆齿轮、下第一行星椭圆齿轮与上第一行星椭圆齿轮、下第二行星非圆齿轮与上第二行星非圆齿轮是几何参数完全相同的非圆齿轮。

所述的下副中心椭圆齿轮与上副中心椭圆齿轮、下副行星非圆齿轮与上副行星非圆齿轮是几何参数完全相同的非圆齿轮。

同一横截面上，中心轴、上中间轴、上行星轴、下中间轴和下行星轴的轴心连线在一条直线上；或中心轴、上中间轴和下中间轴的轴心连线在一条直线上，上中间轴与上行星轴的轴心连线以及下中间轴与下行星轴的轴心连线在另两条平行的直线上。

与横截面平行的同一投影面上，上中间轴、上行星轴和上副行星轴的轴心投影连线在一条直线上，下中间轴、下行星轴和下副行星轴的轴心投影连线在一条直线上；或中间轴、上行星轴和上副行星轴的轴心投影连线为折线，下中间轴、下行星轴和下副行星轴的轴心投影连线为折线。

所述的下第二中间非圆齿轮、上第二中间非圆齿轮、下第二行星非圆齿轮、上第二行星非圆齿轮、下副中心非圆齿轮、上副中心非圆齿轮、下副行星非圆齿轮和上副行星非圆齿轮均为一阶椭圆齿轮、一阶变性椭圆齿轮、高阶椭圆齿轮、高阶变性椭圆齿轮、一阶非圆齿轮、高阶非圆齿轮、偏心非圆齿轮或变性非圆齿轮中的一种。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明具有非圆齿轮的非匀速比传动特性，通过调节主行星轮系、上副行星轮系传动和下副行星轮系传动的传动比关系特性，以及各行星轴的轴心位置，使得上、下移栽臂的秧爪取苗轨迹和姿态准确，栽植位置准确，从而实现旱地穴槽式栽植。

2、本发明在取秧阶段，秧爪处于平动，取秧开始时上栽植臂的姿态与取秧完成时上栽植臂的姿态之间的夹角几乎为0°，而且，秧爪尖点轨迹基本处在一条直线上，由此可以最大程度地保持钵土的完整性；推秧段轨迹距离机构回转中心较远，使整个机构的工作高度升高，改善机构工作环境。

3、本发明工作稳定，机械化程度高，在取秧过程中能较好地保持完整的根系，不伤苗，极大地缩短了秧苗的返青周期，增产效果显著，有利于推广应用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中各个齿轮的传动原理图；

图3是本发明中上副中心非圆齿轮与上副行星非圆齿轮的传动原理图；

图4是本发明中主行星轮系的总传动比曲线图；

图5是本发明中上副行星轮系的总传动比曲线图；

图6是本发明中上副行星轴的轴心及秧爪的运动轨迹图；

图7是图6的I部分放大图；

图8是本发明的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

如图1、2和3所示，双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构，包括动力驱动箱1、主动链轮轴2、主动链轮3、链条4、中心链轮5、中心轴6、主行星轮系、上副行星轮系、下副行星轮系、上栽植臂30和下栽植臂20；主动链轮轴2和中心轴6通过轴承支承在动力驱动箱1两端；固接在主动链轮轴2上的主动链轮3与固接在中心轴6上的中心链轮5通过链条4连接；中心轴6的两端对称设有两个主行星轮系，主行星轮系的两端分别设置上副行星轮系和下副行星轮系；上副行星轮系设有上栽植臂30；下副行星轮系设有下栽植臂20；上栽植臂30和下栽植臂20的结构完全相同，均采用成熟的现有技术，如201110164729.9的专利。

主行星轮系包括主齿轮箱21、中心椭圆齿轮8、下中间轴9、下第一中间椭圆齿轮10、下第二中间非圆齿轮13、上中间轴23、上第一中间椭圆齿轮22、上第二中间非圆齿轮24、下行星轴16、上行星轴28、上第一行星椭圆齿轮25、下第一行星椭圆齿轮11、下第二行星非圆齿轮12、上第一行星椭圆齿轮24和上第二行星非圆齿轮26；主齿轮箱21与中心轴6固定；中心椭圆齿轮8空套在中心轴6上，并通过主牙嵌式法兰7与动力驱动箱1固定；下中间轴9和上中间轴23对称设置在中心轴6两侧，且均与主齿轮箱21铰接；上行星轴28和下行星轴16对称铰接在主齿轮箱21两端；上第一中间椭圆齿轮22和上第二中间非圆齿轮24均固定在上中间轴23上，下第一中间椭圆齿轮10和下第二中间非圆齿轮13均固定在下中间轴9上；中心椭圆齿轮8的两侧分别与下第一中间椭圆齿轮10和上第一中间椭圆齿轮22啮合；固定在上行星轴28上的上第一行星椭圆齿轮25与上第一中间椭圆齿轮啮合；空套在上行星轴28上的上第二行星非圆齿轮26与上第二中间非圆齿轮24啮合。固定在下行星轴16上的下第一行星椭圆齿轮11与下第一中间椭圆齿轮10啮合；空套在下行星轴16上的下第二行星非圆齿轮12与下第二中间非圆齿轮13啮合。

上副行星轮系包括上副齿轮箱33、上副中心非圆齿轮27、上副行星轴32和上副行星非圆齿轮31。上副齿轮箱33与上行星轴28伸出主齿轮箱21外的一端固定，并通过轴承支承在主齿轮箱21上；上副中心非圆齿轮27空套在上行星轴28上，并与主行星轮系的上第二行星非圆齿轮26通过上副牙嵌式法兰29固定；上副行星轴32铰接在上副齿轮箱上；上副行星非圆齿轮31固定在上副行星轴32上，并与上副中心非圆齿轮27啮合；上栽植臂30的壳体与上副行星轴32伸出上副齿轮箱外的一端固接；上栽植臂的凸轮与上副齿轮箱固接。

下副行星齿轮系包括下副齿轮箱17、下副中心非圆齿轮15、下副行星轴19和下副行星非圆齿轮18。下副齿轮箱17与下行星轴16伸出主齿轮箱21外的一端固定，并通过轴承支承在主齿轮箱21上；下副中心非圆齿轮15空套在下行星轴16上，并与主行星轮系的下第二行星非圆齿轮12通过下副牙嵌式法兰14固定；下副行星轴19铰接在下副齿轮箱17上；下副行星非圆齿轮18固定在下副行星轴16上，并与下副中心非圆齿轮15啮合；下栽植臂20的壳体与下副行星轴19伸出下副齿轮箱外的一端固接；下栽植臂的凸轮与下副齿轮箱固接。

下第一中间椭圆齿轮10与上第一中间椭圆齿轮22、下第二中间非圆齿轮13与上第二中间非圆齿轮24、下第一行星椭圆齿轮11与上第一行星椭圆齿轮25、下第二行星非圆齿轮12与上第二行星非圆齿轮26是几何参数完全相同的非圆齿轮。

下副中心椭圆齿轮15与上副中心椭圆齿轮27、下副行星非圆齿轮18与上副行星非圆齿轮31是几何参数完全相同的非圆齿轮。

同一横截面上，中心轴6、上中间轴23、上行星轴28、下中间轴9和下行星轴16的轴心连线在一条直线上；或中心轴6、上中间轴23和下中间轴9的轴心连线在一条直线上，上中间轴23与上行星轴28的轴心连线以及下中间轴9与下行星轴16的轴心连线在另两条平行的直线上。

与横截面平行的同一投影面上，上中间轴23、上行星轴28和上副行星轴32的轴心投影连线在一条直线上，下中间轴9、下行星轴16和下副行星轴19的轴心投影连线在一条直线上；或中间轴23、上行星轴28和上副行星轴32的轴心投影连线为折线，下中间轴9、下行星轴16和下副行星轴19的轴心投影连线为折线。

下第二中间非圆齿轮13、上第二中间非圆齿轮24、下第二行星非圆齿轮12、上第二行星非圆齿轮26、下副中心非圆齿轮15、上副中心非圆齿轮27、下副行星非圆齿轮18和上副行星非圆齿轮31均可为一阶椭圆齿轮、一阶变性椭圆齿轮、高阶椭圆齿轮、高阶变性椭圆齿轮、一阶非圆齿轮、高阶非圆齿轮、偏心非圆齿轮或变性非圆齿轮中的一种。

该双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构的工作原理：

主动链轮轴2输入动力，并将动力经主动链轮3、链条4和中心链轮5传给中心轴6；中心轴6带动两侧的两个主行星轮系，主行星轮系带动上副行星轮系和下副行星轮系，上副行星轮系带动上栽植臂30，下副行星轮系带动下栽植臂20，从而实现上栽植臂30或下栽植臂20的秧爪尖点在如图8所示的取秧点处取秧，在推秧点处栽秧。

如图4所示，主行星轮系的总传动比曲线中出现小波峰和大波峰；如图5所示，上副行星轮系或下副行星轮系的总传动比曲线中出现一个波峰。

主齿轮箱21转动一周，上副行星轴32的轴心运动轨迹34、上栽植臂30的秧爪尖点运动轨迹35，以及主齿轮箱21每转动30°时秧爪的位置如图6和7所示；可见，取秧阶段，秧爪处于平动，取秧开始时上栽植臂30的姿态C与取秧刚完成时上栽植臂30的姿态D之间的夹角几乎为0°，而且，取秧阶段秧爪尖点轨迹基本处在一条直线上，由此可以最大程度地保持钵土的完整性。

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，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构，包括动力驱动箱、主动链轮轴、主动链轮、链条、中心链轮、中心轴、主行星轮系、上副行星轮系、下副行星轮系、上栽植臂和下栽植臂，其特征在于：所述的主动链轮轴和中心轴通过轴承支承在动力驱动箱两端；固接在主动链轮轴上的主动链轮与固接在中心轴上的中心链轮通过链条连接；中心轴的两端对称设有两个主行星轮系，主行星轮系的两端分别设置上副行星轮系和下副行星轮系；上副行星轮系设有上栽植臂；下副行星轮系设有下栽植臂；上栽植臂和下栽植臂的结构完全相同；

所述的主行星轮系包括主齿轮箱、中心椭圆齿轮、下中间轴、下第一中间椭圆齿轮、下第二中间非圆齿轮、上中间轴、上第一中间椭圆齿轮、上第二中间非圆齿轮、下行星轴、上行星轴、上第一行星椭圆齿轮、下第一行星椭圆齿轮、下第二行星非圆齿轮、上第一行星椭圆齿轮和上第二行星非圆齿轮；所述的主齿轮箱与中心轴固定；中心椭圆齿轮空套在中心轴上，并通过主牙嵌式法兰与动力驱动箱固定；下中间轴和上中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与主齿轮箱铰接；上行星轴和下行星轴对称铰接在主齿轮箱两端；所述的上第一中间椭圆齿轮和上第二中间非圆齿轮均固定在上中间轴上，下第一中间椭圆齿轮和下第二中间非圆齿轮均固定在下中间轴上；中心椭圆齿轮的两侧分别与下第一中间椭圆齿轮和上第一中间椭圆齿轮啮合；固定在上行星轴上的上第一行星椭圆齿轮与上第一中间椭圆齿轮啮合；空套在上行星轴上的上第二行星非圆齿轮与上第二中间非圆齿轮啮合；固定在下行星轴上的下第一行星椭圆齿轮与下第一中间椭圆齿轮啮合；空套在下行星轴上的下第二行星非圆齿轮与下第二中间非圆齿轮啮合；

所述的上副行星轮系包括上副齿轮箱、上副中心非圆齿轮、上副行星轴和上副行星非圆齿轮；所述的上副齿轮箱与上行星轴伸出主齿轮箱外的一端固定，并通过轴承支承在主齿轮箱上；所述的上副中心非圆齿轮空套在上行星轴上，并与主行星轮系的上第二行星非圆齿轮通过上副牙嵌式法兰固定；上副行星轴铰接在上副齿轮箱上；上副行星非圆齿轮固定在上副行星轴上，并与上副中心非圆齿轮啮合；上栽植臂的壳体与上副行星轴伸出上副齿轮箱外的一端固接；上栽植臂的凸轮与上副齿轮箱固接；

所述的下副行星齿轮系包括下副齿轮箱、下副中心非圆齿轮、下副行星轴和下副行星非圆齿轮；所述的下副齿轮箱与下行星轴伸出主齿轮箱外的一端固定，并通过轴承支承在主齿轮箱上；所述的下副中心非圆齿轮空套在下行星轴上，并与主行星轮系的下第二行星非圆齿轮通过下副牙嵌式法兰固定；下副行星轴铰接在下副齿轮箱上；下副行星非圆齿轮固定在下副行星轴上，并与下副中心非圆齿轮啮合；下栽植臂的壳体与下副行星轴伸出下副齿轮箱外的一端固接；下栽植臂的凸轮与下副齿轮箱固接。

2.根据权利要求1所述的双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构，其特征在于：所述的下第一中间椭圆齿轮与上第一中间椭圆齿轮、下第二中间非圆齿轮与上第二中间非圆齿轮、下第一行星椭圆齿轮与上第一行星椭圆齿轮、下第二行星非圆齿轮与上第二行星非圆齿轮是几何参数完全相同的非圆齿轮。

3.根据权利要求1所述的双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构，其特征在于：所述的下副中心椭圆齿轮与上副中心椭圆齿轮、下副行星非圆齿轮与上副行星非圆齿轮是几何参数完全相同的非圆齿轮。

4.根据权利要求1所述的双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构，其特征在于：同一横截面上，中心轴、上中间轴、上行星轴、下中间轴和下行星轴的轴心连线在一条直线上；或中心轴、上中间轴和下中间轴的轴心连线在一条直线上，上中间轴与上行星轴的轴心连线以及下中间轴与下行星轴的轴心连线在另两条平行的直线上。

5.根据权利要求1所述的双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构，其特征在于：与横截面平行的同一投影面上，上中间轴、上行星轴和上副行星轴的轴心投影连线在一条直线上，下中间轴、下行星轴和下副行星轴的轴心投影连线在一条直线上；或中间轴、上行星轴和上副行星轴的轴心投影连线为折线，下中间轴、下行星轴和下副行星轴的轴心投影连线为折线。

6.根据权利要求1所述的双行星架式椭圆—非圆齿轮行星轮系钵苗移栽机构，其特征在于：所述的下第二中间非圆齿轮、上第二中间非圆齿轮、下第二行星非圆齿轮、上第二行星非圆齿轮、下副中心非圆齿轮、上副中心非圆齿轮、下副行星非圆齿轮和上副行星非圆齿轮均为一阶椭圆齿轮、一阶变性椭圆齿轮、高阶椭圆齿轮、高阶变性椭圆齿轮、一阶非圆齿轮、高阶非圆齿轮、偏心非圆齿轮或变性非圆齿轮中的一种。