CN106717365B - 同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，包括齿轮壳体，所述齿轮壳体内支承有太阳轮、第一中间轮、第二中间轮、第一行星轮以及第二行星轮，以及与行星轮同轴相连的栽植臂；栽植臂壳体内滑动设置有空心套杆，空心套杆中滑动设置有实心推杆，空心套杆的末端和栽植臂壳体之间设置有套杆弹簧，实心推杆和栽植臂壳体之间设置有推杆聚能弹簧；空心套杆上设有第一限位板、第二限位板和开合机构；栽植臂壳体内铰接有双轮廓线凸轮、拨叉和扣扳机；空心套杆的外端部设置有取秧机构。本发明每个齿轮盒内相对中心齿轮有2组行星系齿轮传动，每组行星系传动带动1个抛秧栽植臂，齿轮盒转一圈，实现2次抛秧工作，工作效率高。

Description

同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构

技术领域

本发明属于农业机械，尤其是涉及一种同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构。

背景技术

目前水稻机械种植主要有三种方式：直播、插秧和抛秧。其中直播是一种无序种植方式且生长期长，插秧有5～7天缓苗期，两种方法均会延长生长期；然而抛秧没有缓苗期，对于普通秧苗，抛秧可以提高10-15％产量。此外抛秧具有移植速度快，不伤根部的优点，被水稻种植专家推荐为增产比率最高的种植农艺。然而无序抛秧作业不利于后期田间管理，而且影响水稻通风、均匀吸收阳光和土壤养分，容易引发病虫害，不适合我国小田块种植的国情从而影响抛秧机的推广。因此有序抛秧机构的研发是解决以上问题的关键。

80年代初，日本已生产出有序抛秧机械，并进入市场；由于其结构复杂、加工精度要求高、成本高，工作效率低等诸多原因，未能大面积推广，只占水稻种植面积的0.5％以下。

目前国内大部分抛秧机采用人力背负式抛秧机，其原理是利用压缩空气将水稻钵体吹出，并利用重力落地，与传统人力抛秧的方式如出一辙，虽然节省人工成本，但仍不能解决秧苗漂浮、秧苗分布不均等问题。国内也开发了多种不同类型的有序抛秧机构，典型的有中国农业大学研制的2ZPY-H530型水稻钵苗行栽机，沈阳农业大学研制的气吸式小型手扶式水稻钵苗有序移栽机，南京农机化研究所设计的顶杆推出式有序抛秧机构，此外黑龙江八一农垦大学、浙江大学、湖南农业大学和广西大学都对钵苗输送排序式抛秧机构进行了研究。这些机构由于工作效率或结构上原因，未能得到广泛推广。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，提供一种适用于全自动钵苗抛秧工作的同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，该机构达到结构简单、振动小，自动给苗、自动取苗、自动抛秧、工作效率高、作业质量好的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，包括齿轮壳体，所述齿轮壳体内支承有太阳轮、第一中间轮、第二中间轮、第一行星轮以及第二行星轮；所述太阳轮位于齿轮壳体中心，所述第一中间轮和第二中间轮呈180度对称分布在太阳轮两侧，所述第一行星轮以及第二行星轮呈180度对称分布在太阳轮两侧，所述太阳轮、第一中间轮、第二中间轮、第一行星轮以及第二行星轮均为全等的变性卵型齿轮，所述太阳轮与第一中间轮啮合传动，所述第一中间轮与第一行星轮啮合传动；

还包括第一栽植臂和第二栽植臂，所述第一栽植臂与第一行星轮同轴相连，所述第二栽植臂与第二行星轮同轴相连；所述第一栽植臂和第二栽植臂结构相同，均包括栽植臂壳体，所述栽植臂壳体内滑动设置有空心套杆，所述空心套杆中滑动设置有实心推杆，所述空心套杆的末端和栽植臂壳体之间设置有套杆弹簧，所述实心推杆和栽植臂壳体之间设置有推杆聚能弹簧；所述空心套杆上设有第一限位板、第二限位板和开合机构；所述实心推杆上开有扣槽，所述开合机构与扣槽开合连接；所述栽植臂壳体内铰接有双轮廓线凸轮、拨叉和扣扳机，所述拨叉和扣扳机同轴，所述拨叉的一端架在第一限位板和第二限位板之间，所述拨叉的另一端和扣扳机的一端均与双轮廓线凸轮抵接，所述扣扳机的另一端与开合机构配合传动，所述扣扳机的另一端与栽植臂壳体之间设置有扣扳机拉伸弹簧；所述空心套杆的外端部设置有取秧机构；

所述栽植臂壳体与第一行星轮同轴固定相连，所述双轮廓线凸轮与齿轮壳体固定连接。

进一步的，所述开合机构包括Z形扣和Z形扣压缩弹簧，所述Z形扣铰接在空心套杆上，所述Z形扣的一端与空心套杆之间设置Z形扣压缩弹簧，所述Z形扣的另一端与扣槽开合连接。

进一步的，所述双轮廓线凸轮上具有第一环形凹槽和第二环形凹槽。

进一步的，所述第一环形凹槽的圆心角范围α为75-85度，第二环形凹槽的圆心角范围β为345-350度，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽所在的对称轴线之间的夹角为100-250度。

进一步的，所述拨叉的一端架在第一限位板和第二限位板之间；所述拨叉的另一端与双轮廓线凸轮的第一环形凹槽抵接，所述扣扳机的一端与双轮廓线凸轮的第二环形凹槽抵接，扣扳机的另一端与栽植臂壳体之间设置扣扳机拉伸弹簧，扣扳机的另一端与Z形扣配合传动。

进一步的，所述取秧机构包括秧针，所述秧针对称铰接在空心套杆的外端上，所述秧针与空心套杆之间设置有秧针夹紧弹簧。

进一步的，所述实心推杆的外端固定连接有梯形导向块，所述梯形导向块位于两个秧针之间。

本发明具有的有益效果是：目前国内大部分抛秧机采用人力背负式抛秧机，其原理是利用压缩空气将水稻钵体吹出，并利用重力落地，与传统人力抛秧的方式如出一辙，虽然节省人工成本，但仍不能解决秧苗漂浮、秧苗分布不均等问题。本发明对抛秧机构的栽植臂做创新设计，钵苗的夹持和弹射过程分二个步骤实现，采用双凸轮廓线机构及可以分离的推秧杆装置，改变传统抛秧机构的工作顺序，增加水稻钵苗的弹射环节，本设计可以达到不伤秧苗，提高秧苗的存活率，并在一定高度将秧苗弹射入土，能有效解决秧苗漂浮、秧苗分布不均等问题，本次设计旨在解决水稻抛秧机构工作时秧苗漂浮、分布不均相关问题，用机械取代人工抛秧。本发明的栽植臂通过将变性卵形齿轮行星系作为不等速传动机构，使秧针尖点形成了带有“针形”凸起的轨迹，该轨迹满足抛秧弹射机构的农艺要求；从而克服了多杆机构和间歇机构的缺点，具有结构简单，体积小，重量轻，振动小，制造成本低等优点；同时每个齿轮盒内相对中心齿轮有2组行星系齿轮传动，每组行星系传动带动1个分秧臂，齿轮盒转一圈，实现2次分秧，工作效率高。

附图说明

图1是变性卵形齿轮同轴双杆弹射式抛秧机构总体结构示意图；

图2是图1的内部卵型齿轮示意图；

图3是图1的侧视外部轮廓示意图；

图4为本发明实施例中栽植臂的剖视图；

图5为本发明实施例中栽植臂的俯视图；

图6为图4中的局部放大图；

图7为本发明实施例中双轮廓线凸轮的轴测图；

图8为本发明实施例中扣扳机和拨叉的转配轴侧图；

图9为本发明实施例中第一环形凹槽的圆心角示意图；

图10为本发明实施例中第二环形凹槽的圆心角示意图；

图11为本发明实施例中第一环形凹槽和第二环形凹槽的位置关系示意图；

图12为本发明实施例中空心套杆5个运动过程在双轮廓线凸轮上体现的示意图；

图中：套杆弹簧1、推杆聚能弹簧2、空心套杆3、实心推杆4、拨叉5、Z形扣6、Z形扣压缩弹簧7、扣扳机8、扣扳机拉伸弹簧9、双轮廓线凸轮10、栽植臂壳体11、秧针12、秧针夹紧弹簧13、梯形导向块14、秧针固定架15、第一限位板16、扣槽17、第二限位板18、第一环形凹槽101、第二环形凹槽102、第一行星轮19、第一行星轮轴20、第一中间轮21、第一中间轴22、太阳轮23、中心驱动轴24、齿轮壳体25、第二中间轴26、第二中间轮27、第二行星轮28、第二行星轴29。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施方案作进一步说明。

如图1-3所示，一种同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，在齿轮壳体25中心部位可转动地安装太阳齿轮23，抛秧机的中心驱动轴24可转动地插入在太阳齿轮23中心孔内，太阳齿轮23与抛秧机固定连接，中心驱动轴24的一端与齿轮壳体25固接，驱动齿轮壳体25绕中心驱动轴24转动：在齿轮壳体25内部安装有第一行星轮轴20、第一中间轴22、第二中间轴26、第二行星轴29，所述第一行星轮轴20和第二行星轴29呈180度对称安装在太阳轮23两侧，所述第一中间轴22和第二中间轴26呈180度对称安装在太阳轮23两侧，所述第一行星轮轴20上安装固定连接有第一行星轮19，所述第一中间轴22上铰接有第一中间轮21，所述第二行星轴29上固定连接有第二行星轮28，所述第二中间轴26上铰接有第二中间轮27；所述太阳轮23分别与第一中间轮21、第二中间轮27啮合，第一中间轮21与第一行星轮19啮合；所述的太阳轮23、第一中间轮21、第一行星轮19、第二中间轮27、第二行星轮28均为全等的变性卵型齿轮，构成不等速传动机构；

还包括第一栽植臂和第二栽植臂，所述第一栽植臂与第一行星轮19同轴相连，所述第二栽植臂与第二行星轮28同轴相连；

所述第一栽植臂和第二栽植臂结构相同，均包括栽植臂壳体11，所述栽植臂壳体11内滑动设置有空心套杆3，所述空心套杆3中滑动设置有实心推杆4，所述空心套杆3的末端和栽植臂壳体11之间设置有套杆弹簧1，所述实心推杆4和和栽植臂壳体11之间设置有推杆聚能弹簧2；所述空心套杆3上设有第一限位板16、第二限位板18和开合机构；所述实心推杆4上开有扣槽，所述开合机构与扣槽17开合连接；所述栽植臂壳体11内铰接有双轮廓线凸轮10、拨叉5和扣扳机8，拨叉5和扣扳机8同轴，如图4所示，所述拨叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之间，所述拨叉5的另一端与双轮廓线凸轮10抵接，所述扣扳机8与开合机构配合传动，所述扣扳机8与栽植臂壳体11之间设置有扣扳机拉伸弹簧9；所述空心套杆3的外端部设置有取秧机构。

所述第一栽植臂的栽植臂壳体与第一行星轮19同轴固定相连，即栽植臂壳体与第一行星轮19具有相同的支撑轴，且栽植臂壳体与第一行星轮19没有相对位移；所述第二栽植臂的栽植臂壳体与第二行星轮28同轴固定相连，所述双轮廓线凸轮10与齿轮壳体25固定连接。

如图6所示，所述开合机构包括Z形扣6和Z形扣压缩弹簧7，所述Z形扣6铰接在空心套杆3上，所述Z形扣6的一端与空心套杆3之间设置Z形扣压缩弹簧7，所述Z形扣6的另一端卡扣在与扣槽17上。

如图7、图9-11所示，所述双轮廓线凸轮10上具有两道环形凹槽，即第一环形凹槽101和第二环形凹槽102，第一环形凹槽101的圆心角范围α为75-85度，第二环形凹槽102的圆心角范围β为345-350度，第一环形凹槽101和第二环形凹槽102所在的对称轴线之间的夹角为100-250度。双轮廓线凸轮10对比普通凸轮其特点在于只需要一个动力源，并且在相同的旋转周期内，可完成多个相互独立的工作，且做到不互干扰。

本实施例中，采用两片拨叉5，两片拨叉5的中间夹住扣扳机8，这三个铰接在同一个转动轴上，如图8所示，所述拨叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之间，拨叉5的一端在双轮廓线凸轮10的驱动下，绕其拨叉5的铰接点旋转，由于拨叉5的一端架在第一限位板16和第二限位板18之间以及空心套杆3的末端和栽植臂壳体11之间设置有套杆弹簧1，使得拨叉5的一端始终抵住第一限位板16；当空心套杆3向外移动时，第二限位板18则限制空心套杆3的轴向行程；所述拨叉5的另一端与双轮廓线凸轮10的第一环形凹槽101抵接，所述扣扳机8的一端与双轮廓线凸轮10的第二环形凹槽102抵接，所述扣扳机8的另一端与Z形扣6配合传动，用来拨动Z形扣6，扣扳机8的另一端与栽植臂壳体11之间设置扣扳机拉伸弹簧9。

同轴双杆弹射机构是本设计的主要机构之一，其以空心套杆3套实心推杆4的设计，使双杆始终工作在同一轴线。图4中Z型扣6铰链在空心套杆3上，Z型扣6只能绕铰接处旋转运动或者跟随空心套杆3沿空心套杆3的轴线轴向运动，实心推杆4内有扣槽17，通过Z形扣6扣住实心推杆4(如图6所示)可以使双杆一起运动，依靠此种机构配合双轮廓线凸轮10在同一轴线上完成取秧和弹射两种特点动作。

如图5所示，所述取秧机构包括秧针固定架15和秧针12，所述秧针固定架15固定在空心套杆3的外端，所述秧针12对称铰接在秧针固定架15上，所述秧针12与秧针固定架15之间设置有秧针夹紧弹簧13。所述实心推杆4的外端固定连接有梯形导向块14，所述梯形导向块14位于两个秧针12之间。取秧机构属于本栽植臂的末端执行机构，其中的梯形导向块14与实心推杆4的外端刚性连接，随实心推杆4轴向运动的同时与秧针12的内侧导向面配合实现秧针的开合。与现有的插秧机的秧针作比较，因其采用秧针夹紧弹簧13提供夹紧的力，所以在夹持坚硬物体时不会损坏秧针、不易伤害秧苗。

本发明的工作原理如下：

本栽植臂通过将变性卵形齿轮行星系作为不等速传动机构，使秧针尖点形成了带有“针形”凸起的轨迹，该轨迹满足抛秧弹射机构的农艺要求；轨迹通过不等速传动机构和弹射式栽植臂相结合来实现抛秧的有序化；不等速传动机构包括5个全等的变性卵形齿轮，太阳轮23与抛秧机固结，中心驱动轴24驱动齿轮壳体25转动，第一中间轮21、第二中间轮27与太阳轮23啮合产生自转，并带动第一行星轮19、第二行星轮28转动，栽植臂壳体11通过第一行星轴20、第二行星轴29与第一行星轮19、第二行星轮28固接。

取秧动作通过取秧机构实现，如图5所示，空心套杆3与整个秧针12固定架刚性连接实现两者同时运动；

如图12所示，空心套杆3由双轮廓线凸轮10、拨叉5和弹簧(包括Z形扣压缩弹簧7和扣扳机拉伸弹簧9)控制，整个运动过程包括近休、推程、回程、远休、弹射5个运动过程，详细如下：

(1)近休：秧针12处于起始状态，在该区段秧针12的绝对运动和牵连运动完全相同，此时实心推杆4和梯形导向块14处于弹出状态，Z形扣6的另一端未卡扣在与扣槽17上，第二限位板18抵住栽植臂壳体11，使空心套杆3不进行轴向运动。

(2)推程：实现秧针12的取秧过程，拨叉5的另一端滑入双轮廓线凸轮10的第一环形凹槽101内，通过双轮廓线凸轮10上的第一环形凹槽101使得空心套杆3、秧针固定架15和秧针12沿轴向向外伸出运动，此时实心推杆4和梯形导向块14仍然静止，则秧针12相对梯形导向块14向前运动，秧针12内侧与梯形导向块14相接触，使得秧针12在秧针夹紧弹簧13压力和梯形导向块14的共同作用下夹住钵体，Z形扣6的另一端卡扣在与扣槽17上。

(3)回程：拨叉5的另一端在双轮廓线凸轮10的第一环形凹槽101内完成滑动后，双轮廓线凸轮10继续转动，拨叉5的另一端开始滑出第一环形凹槽101，使得拨叉5推动第一限位板16，从而压缩套杆弹簧1，在此过程中Z形扣6已经扣住实心推杆4的扣槽17上并跟随空心套杆3一起向套杆弹簧1压缩的方向运动，同时钵体跟随空心套杆3一起运动。

(4)远休：整体处于图4状态，秧针12上面夹取着钵体，套杆弹簧1、推杆聚能弹簧2都处于压缩状态；期间秧针12尖点到抛秧机构行星轮系的行星轮旋转中心的距离保持不变。

(5)弹射：双轮廓线凸轮10的第二环形凹槽102控制扣扳机8的一端的运动，当扣扳机8的一端滑出第二环形凹槽102时，扣扳机8的另一端拨动Z型扣6的一端，Z型扣6利用杠杆原理，使得Z形扣6的另一端脱开与扣槽17的连接，此时被压缩的推杆聚能弹簧2释放弹性势能，使实心推杆带动导向块14快速运动，秧针12夹持的钵体被快速弹出，射入土地。之后状态保持，为下一次取秧做准备。

本结构具有结构简单，体积小，重量轻，振动小，制造成本低等优点；同时每个齿轮盒内相对中心齿轮有2组行星系齿轮传动，每组行星系传动带动1个抛秧栽植臂，齿轮盒转一圈，实现2次抛秧工作，工作效率高。

Claims (7)

1.一种同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，包括齿轮壳体，所述齿轮壳体内支承有太阳轮、第一中间轮、第二中间轮、第一行星轮以及第二行星轮；所述太阳轮位于齿轮壳体中心，所述第一中间轮和第二中间轮呈180度对称分布在太阳轮两侧，所述第一行星轮以及第二行星轮呈180度对称分布在太阳轮两侧，所述太阳轮、第一中间轮、第二中间轮、第一行星轮以及第二行星轮均为全等的变性卵型齿轮，所述太阳轮与第一中间轮啮合传动，所述第一中间轮与第一行星轮啮合传动；还包括第一栽植臂和第二栽植臂，所述第一栽植臂与第一行星轮同轴相连，所述第二栽植臂与第二行星轮同轴相连；

其特征在于，所述第一栽植臂和第二栽植臂结构相同，均包括栽植臂壳体，所述栽植臂壳体内滑动设置有空心套杆，所述空心套杆中滑动设置有实心推杆，所述空心套杆的末端和栽植臂壳体之间设置有套杆弹簧，所述实心推杆和栽植臂壳体之间设置有推杆聚能弹簧；所述空心套杆上设有第一限位板、第二限位板和开合机构；所述实心推杆上开有扣槽，所述开合机构与扣槽开合连接；所述栽植臂壳体内铰接有双轮廓线凸轮、拨叉和扣扳机，所述拨叉和扣扳机同轴，所述拨叉的一端架在第一限位板和第二限位板之间，所述拨叉的另一端和扣扳机的一端均与双轮廓线凸轮抵接，所述扣扳机的另一端与开合机构配合传动，所述扣扳机的另一端与栽植臂壳体之间设置有扣扳机拉伸弹簧；所述空心套杆的外端部设置有取秧机构；

所述栽植臂壳体与第一行星轮同轴固定相连，所述双轮廓线凸轮与齿轮壳体固定连接。

2.根据权利要求1所述的同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，其特征在于，所述开合机构包括Z形扣和Z形扣压缩弹簧，所述Z形扣铰接在空心套杆上，所述Z形扣的一端与空心套杆之间设置Z形扣压缩弹簧，所述Z形扣的另一端与扣槽开合连接。

3.根据权利要求2所述的同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，其特征在于，所述双轮廓线凸轮上具有第一环形凹槽和第二环形凹槽。

4.根据权利要求3所述的同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，其特征在于，所述第一环形凹槽的圆心角范围α为75-85度，第二环形凹槽的圆心角范围β为345-350度，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽所在的对称轴线之间的夹角φ为100-250度。

5.根据权利要求3或4所述的同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，其特征在于，所述拨叉的一端架在第一限位板和第二限位板之间；所述拨叉的另一端与双轮廓线凸轮的第一环形凹槽抵接，所述扣扳机的一端与双轮廓线凸轮的第二环形凹槽抵接，扣扳机的另一端与栽植臂壳体之间设置扣扳机拉伸弹簧，扣扳机的另一端与Z形扣配合传动。

6.根据权利要求5所述的同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，其特征在于，所述取秧机构包括秧针，所述秧针对称铰接在空心套杆的外端上，所述秧针与空心套杆之间设置有秧针夹紧弹簧。

7.根据权利要求6所述的同轴双杆弹射式变性卵形齿轮行星系抛秧机构，其特征在于，所述实心推杆的外端固定连接有梯形导向块，所述梯形导向块位于两个秧针之间。