CN112715063B - 一种双曲柄旋耕除草机构和具有该机构的微耕机 - Google Patents

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Abstract

一种双曲柄旋耕除草机构，包括：驱动单元、Ⅱ轴左齿轮、Ⅱ轴右齿轮、左正转齿轮、右正转齿轮、第二传动轴、左正转套筒、右正转套筒和逆转刀轴；第二传动轴和逆转刀轴均为曲轴，且相互平行设置；Ⅱ轴左齿轮和Ⅱ轴右齿轮均同轴设置在第二传动轴上并位于第二传动轴的曲轴段相对的两侧；第二传动轴、Ⅱ轴左齿轮和Ⅱ轴右齿轮同步转动；第二传动轴的曲轴段与逆转刀轴的曲轴段通过连杆连接，第二传动轴和逆转刀轴构成双曲柄传动机构。本发明既能实现旋耕破碎土壤，又能有效深埋杂草，有效提高了除草效率，在破碎土壤的同时，推动中央的土壤向两侧抛扬，以实现培土功能，防止茶树倒伏；同时在行间中部形成排水沟，以防渍害。

Description

一种双曲柄旋耕除草机构和具有该机构的微耕机
技术领域
本发明涉及农业设备领域，尤其涉及一种双曲柄旋耕除草机构和具有该机构的微耕机。
背景技术
微耕机是半自动化农业设备，被广泛应用。目前的微耕机刀轴为单向旋转，作业时，杂草依然浮于地表，难以实现有效埋草，除草效果差。此外，目前微耕机大多以燃油为动力，柴油、汽油等燃烧时产生废气会对农作物尤其是茶园造成污染，影响茶叶品质；现有微耕机变速箱通过人工操纵变速拨叉滑移变速齿轮进行变速，现有变速箱体积、重量较大，当使用在微耕机时影响其便携性，而且无法实现电控变速。
发明内容
为了解决上述现有技术中微耕机除草效率低、污染大的缺陷，本发明提出了一种双曲柄旋耕除草机构和具有该机构的微耕机。
本发明采用以下技术方案：
一种双曲柄旋耕除草机构，包括：驱动单元、Ⅱ轴左齿轮、Ⅱ轴右齿轮、左正转齿轮、右正转齿轮、第二传动轴、左正转套筒、右正转套筒和逆转刀轴；第二传动轴和逆转刀轴均为曲轴，且相互平行设置；
Ⅱ轴左齿轮和Ⅱ轴右齿轮均同轴设置在第二传动轴上并位于第二传动轴的曲轴段相对的两侧；第二传动轴、Ⅱ轴左齿轮和Ⅱ轴右齿轮同步转动；
左正转套筒和右正转套筒均同轴设置在逆转刀轴上并位于逆转刀轴的曲轴段相对的两侧；左正转套筒和右正转套筒均与逆转刀轴光面配合；左正转齿轮同轴设置在逆转刀轴上并与左正转套筒同步转动，右正转齿轮同轴设置在逆转刀轴上并与右正转套筒同步转动；Ⅱ轴左齿轮与左正转齿轮常啮合，Ⅱ轴右齿轮与右正转齿轮常啮合；
第二传动轴的曲轴段与逆转刀轴的曲轴段通过连杆连接，第二传动轴和逆转刀轴构成双曲柄传动机构；
左正转套筒上设有左正转刀组，右正转套筒上设有右正转刀组；逆转刀轴的左端和右端分别设有左逆转刀组和右逆转刀组；左正转刀组、右正转刀组、左逆转刀组和右逆转刀组均由呈螺旋线布置的多个刀片组成。
优选的，左正转刀组和左逆转刀组位于右正转齿轮同一侧，且两者所在螺旋线旋转方向相反；右正转刀组和右逆转刀组位于左正转齿轮同一侧，且两者所在螺旋线旋转方向相反；右正转齿轮和左正转齿轮位于左正转套筒和右正转套筒之间。
优选的，左正转刀组和右正转刀组所在的螺旋线的旋转方向相反。
优选的，左正转刀组、右正转刀组、左逆转刀组和右逆转刀组分别由个刀片组成，任一刀组中在螺旋旋转方向上相邻的两个刀片之间的夹角为60度。
优选的，右正转套筒和左正转套筒上分别设置有多个呈螺旋线分布的刀座，右正转刀组由与右正转套筒上的刀座螺栓连接的刀片组成，左正转刀组由与左正转套筒上的刀座螺栓连接的刀片组成；逆转刀轴的两端分别设置有多个呈螺旋线分布的刀座，右逆转刀组由与逆转刀轴右端的刀座螺栓连接的刀片组成，左逆转刀组由与逆转刀轴左端的刀座螺栓连接的刀片组成。
优选的，驱动单元包括：调速组件、主动链轮、从动链轮、传动链条、Ⅰ轴左齿轮、Ⅰ轴右齿轮和第一主动轴；
第一主动轴平行于第二传动轴和逆转刀轴设置；从动链轮、Ⅰ轴左齿轮和Ⅰ轴右齿轮均套设在第一主动轴上，且四者同步转动；主动链轮与调速组件连接，调速组件用于驱动主动链轮转动；主动链轮通过传动链条带动从动链轮转动。
一种微耕机，包括所述的双曲柄旋耕除草机构，还包括调速组件；调速组件包括：减速传动单元、变速器输出轴、输出轴摆杆、调速套筒摆杆、调速套筒、调速盘、调速拨叉和变速器输入轴；变速器输出轴通过减速传动单元连接变速器输入轴，用于实现动力输出；调速拨叉用于调整减速传动单元的减速档位；
调速套筒和调速盘均套设在变速器输出轴上，且三者轴线共线；调速套筒和调速盘相连接，并在变速器输出轴的轴线方向上滑动；调速拨叉设置在调速盘上并与调速盘同步滑动；
输出轴摆杆一端与变速器输出轴铰接，另一端设置有调速摆锤；输出轴摆杆上设有销孔，调速套筒摆杆穿过所述销孔并与调速套筒铰接；输出轴摆杆随着变速器输出轴的转动受离心力作用，从而相对于变速器输出轴转动，调速套筒摆杆随着输出轴摆杆的转动带动调速套筒和调速盘在变速器输出轴上滑动。
优选的，调速组件包括至少两个输出轴摆杆，每一个输出轴摆杆均设有对应的调速套筒摆杆；对应的输出轴摆杆和调速套筒摆杆组成摆动组件，多个摆动组件沿着变速器输出轴外周均匀分布并旋转对称。
优选的，还包括机架；减速传动单元包括：第一级行星减速机构、第二级行星减速机构和变速器壳体；
第一级行星减速机构包括：第一中心齿轮、第一行星齿轮、第一环形齿圈、第一行星架齿轮；第一行星架齿轮上设有多个第一支撑轴，每一个第一支撑轴上均设置有一个第一行星齿轮；第一中心齿轮和第一环形齿圈同轴设置，各第一行星齿轮均与第一中心齿轮外啮合，各第一行星齿轮均与第一环形齿圈内啮合；
第二级行星减速机构包括：第二中心齿轮、第二行星齿轮、第二环形齿圈、传动盘；传动盘上设有多个第二支撑轴，每一个第二支撑轴上均设置有一个第二行星齿轮；第二中心齿轮和第二环形齿圈同轴设置，各第二行星齿轮均与第二中心齿轮外啮合，各第二行星齿轮均与第二环形齿圈内啮合；
变速器壳体设置在机架上，第一级行星减速机构和第二级行星减速机构均设置在变速器壳体内，调速盘位于变速器壳体外部；变速器输入轴与第一中心齿轮同轴连接并同步转动；变速器输出轴与传动盘连接并同步转动；第二中心齿轮与第一行星架齿轮同轴连接并同步转动；
变速器壳体内周分别设有第一内齿和第二内齿；第一环形齿圈外周设有与第一内齿常啮合的外齿；第二环形齿圈外周设有与第二内齿啮合的外齿；变速器壳体上设有平行于变速器输出轴方向的轨道槽和贯穿变速器壳体内外的导向孔，调速拨叉滑动设置在所述轨道槽内，调速拨叉穿过所述导向孔连接调速盘和第二环形齿圈；变速器壳体上还设有调速弹簧，调速弹簧与调速拨叉连接，且调速弹簧的伸缩方向与调速拨叉的滑动方向相同。
当土壤比阻较小时，随着转速的不断提高，调速摆锤产生离心力，带动输出轴摆杆绕变速器输出轴上的销孔不断向外侧摆动，带动所述调速套筒摆杆发生摆动，带动调速套筒和调速盘一起沿轴向移动，带动调速拨叉沿轴向移动，从而使得第二环形齿圈同向运动，使得第二环形齿圈的外齿脱离第二内齿，第二环形齿圈与第一行星架齿轮啮合，使得第二行星齿轮减速器失去减速能力，此时第一级行星减速机构为固定齿圈、输入为太阳轮轴、输出为行星架输出轴的行星齿轮减速机构，第二级行星减速机构失去作用，使得输出的扭矩减小，进一步提高旋耕速度。
本发明的优点在于：
(1)本发明设计了两组正转刀组和两组逆转刀组，两个逆转刀组位于两个正转刀组外侧，左逆转刀组为右螺旋线排列，左正转刀组为左螺旋线排列；右正转刀组为右螺旋线排列，右逆转刀组为左螺旋线排列。工作时，左逆转刀组和左正转刀组将土壤向背离右正转刀组的方向推离，右逆转刀组和右正转刀组将土壤向背离左正转刀组的方向推离，左正转刀组和右正转刀组之间形成排水沟。
(2)本发明中的正转刀组和逆转刀组作业时，通过正转刀组和逆转刀组的反向旋耕，既能实现旋耕破碎土壤，又能有效深埋杂草，有效提高了除草效率，在破碎土壤的同时，推动中央的土壤向两侧抛扬，以实现培土功能，防止茶树倒伏；同时在行间中部形成排水沟，以防渍害。
(3)本发明中采用电动机分别驱动该机器的旋耕埋草组件以及行走组件，改变了以往使用柴油机或者汽油机驱动时对茶园中茶叶带来的二次污染，从而实现绿色、环保、无污染的旋耕除草作业。并且电动机与汽油机或者柴油机相比较，体积较小，重量轻，便携性好。
(4)本发明中，利用离心力自动挂挡，当土壤阻力大时，可以自动调节至低速档，增加输出扭矩；当土壤阻力小时，可以自动调节至高速档，减小输出扭矩。与传统人工手动换挡相比，本发明可以避免人工操作不当、经验不足导致微耕机寿命降低，避免对操作者安全造成隐患。
附图说明
图1为本发明整机图；
图2为本发明整机图；
图3为本发明中的变速器结构图；
图4为本发明中的行星齿轮减速器上下壳内部结构；
图5为本发明中的行星齿轮减速器示意图；
图6为本发明中的高速档示意图；
图7为本发明中的低速档示意图；
图8为本发明中的行走组件示意图；
图9为本发明中的行走组件局部示意图；
图10为本发明中的微耕除草机构示意图；
图11为本发明中的刀具展开示意图；
图12为本发明折叠后的整机图；
图13为本发明中的左、右法兰盘结构示意图；
图14为本发明中的驱动心轴结构示意图；
主动链轮101、从动链轮102、传动链条103、Ⅰ轴左齿轮104、Ⅰ轴右齿轮105、Ⅱ轴左齿轮106、Ⅱ轴右齿轮107、左正转齿轮108、右正转齿轮109、第一主动轴110、第二传动轴111、Ⅰ轴轴承112、Ⅱ轴轴承113、左套筒轴承114、右套筒轴承115、左正转套筒116、右正转套筒117、逆转刀轴118、左正转刀座119、左逆转刀座120、左逆转刀组121、左正转刀组122、右正转刀座123、右正转刀组124、连杆125、传动机壳126、挡板127、微耕电机128、右逆转刀座129、右逆转刀组130、机架199、
变速器输出轴201、输出轴摆杆202、调速套筒摆杆203、调速套筒204、调速盘205、调速拨叉206、调速弹簧207、变速器上壳209、变速器下壳210、变速器支架211、第一中心齿轮213、第一行星齿轮214、第一环形齿圈215、第一行星架齿轮216、第二中心齿轮217、第二行星齿轮218、传动盘219、第一内齿220、第二内齿221、变速器输入轴222、第二环形齿圈223、调速摆锤224；
左转向把手401、右转向把手402、左闸线403、右闸线404、主动齿轮405、从动齿轮406、驱动心轴407、左侧轴承408、左复位弹簧409、左拨叉410、左牙嵌式离合器从动块411、左法兰盘412、左车轮413、左法兰盘挡环414、左轴套415、左牙嵌式离合器主动块416、右侧轴承417、右复位弹簧418、右拨叉419、右牙嵌式离合器主动块420、右法兰盘421、右车轮422、右法兰盘挡环423、右轴套424、支撑板425、右牙嵌式离合器从动块426、行走电机427、手扶架428、手扶架支柱429、手扶架调整柱430、防尘罩431、行走链条432、左一轴承433、右一轴承434、左二轴承435、右二轴承436、左闸线安装支座437、右闸线安装支座438。
具体实施方式
参照图1、图2、图12，本实施方式提出的一种微耕机，包括：双曲柄旋耕除草机构、调速组件和行走组件。
参照图10，本实施方式提出的一种双曲柄旋耕除草机构，包括：驱动单元、Ⅱ轴左齿轮106、Ⅱ轴右齿轮107、左正转齿轮108、右正转齿轮109、第二传动轴111、左正转套筒116、右正转套筒117和逆转刀轴118。第二传动轴111和逆转刀轴118均为曲轴，且相互平行设置。
Ⅱ轴左齿轮106和Ⅱ轴右齿轮107均同轴设置在第二传动轴111上并位于第二传动轴111的曲轴段相对的两侧，即Ⅱ轴左齿轮106设置在第二传动轴111的左轴颈上，Ⅱ轴右齿轮107设置在第二传动轴111的右轴颈上。第二传动轴111、Ⅱ轴左齿轮106和Ⅱ轴右齿轮107同步转动。
左正转套筒116和右正转套筒117均同轴设置在逆转刀轴118上并位于逆转刀轴118的曲轴段相对的两侧。左正转套筒116和右正转套筒117均与逆转刀轴118光面配合。左正转齿轮108同轴设置在逆转刀轴118上并与左正转套筒116同步转动，右正转齿轮109同轴设置在逆转刀轴118上并与右正转套筒117同步转动。Ⅱ轴左齿轮106与左正转齿轮108常啮合，Ⅱ轴右齿轮107与右正转齿轮109常啮合。
第二传动轴111的曲轴段与逆转刀轴118的曲轴段通过连杆125连接，第二传动轴111和逆转刀轴118构成双曲柄传动机构。所述双曲柄传动机构中，第二传动轴111中部的曲轴结构为主动曲柄131，逆转刀轴118中部的曲轴结构为从动曲柄132。
参照图11，左正转套筒116上设有左正转刀组122，右正转套筒117上设有右正转刀组124。逆转刀轴118的左端和右端分别设有左逆转刀组121和右逆转刀组130。左正转刀组122、右正转刀组124、左逆转刀组121和右逆转刀组130均由呈螺旋线布置的多个刀片组成。
本实施方式中，驱动单元包括：调速组件、主动链轮101、从动链轮102、传动链条103、Ⅰ轴左齿轮104、Ⅰ轴右齿轮105和第一主动轴110。
第一主动轴110平行于第二传动轴111和逆转刀轴118设置。从动链轮102、Ⅰ轴左齿轮104和Ⅰ轴右齿轮105均套设在第一主动轴110上，且四者同步转动。主动链轮101与调速组件连接，调速组件用于驱动主动链轮101转动。具体的，本实施方式中，主动链轮101安装在变速器输出轴201上。主动链轮101通过传动链条103带动从动链轮102转动。
本实施方式中，左正转刀组122和左逆转刀组121位于右正转齿轮109同一侧，且两者所在螺旋线旋转方向相反。右正转刀组124和右逆转刀组130位于左正转齿轮108同一侧，且两者所在螺旋线旋转方向相反。右正转齿轮109和左正转齿轮108位于左正转套筒116和右正转套筒117之间。同时，左正转刀组122和右正转刀组124所在的螺旋线的旋转方向相反。
如此，本实施方式中，当所述主动链轮101正转时，带动从动链轮102正转，与从动链轮102同轴安装的Ⅰ轴左齿轮104和Ⅰ轴右齿轮105正转，Ⅰ轴左齿轮104和Ⅰ轴右齿轮105带动Ⅱ轴左齿轮106和Ⅱ轴右齿轮107反转，Ⅱ轴左齿轮106和Ⅱ轴右齿轮107进一步带动左正转齿轮108和右正转齿轮109正转，使得左正转套筒116和右正转套筒117正转；同时第二传动轴111跟随Ⅱ轴左齿轮106和Ⅱ轴右齿轮107反转，第二传动轴111通过连杆125带动逆转刀轴118反转。本实施方式中，与逆转相比，正转过程多了一次直齿圆柱齿轮的啮合。
本实施方式中，机架119上设有传动机壳126。Ⅰ轴主动轴110通过Ⅰ轴轴承112转动连接传动机壳126、Ⅱ轴传动轴111通过Ⅱ轴轴承113转动连接传动机壳126、左正转套筒116通过左套筒轴承114转动连接传动机壳126、右正转套筒117通过右套筒轴承115转动连接传动机壳126。具体的，Ⅰ轴轴承112、Ⅱ轴轴承113、左套筒轴承114、右套筒轴承115均通过轴承座安装在传动机壳126上。左正转套筒116内壁两端与逆转刀轴118的对应位置通过两个滚针轴承连接，右正转套筒117内壁两端与逆转刀轴118的对应位置通过两个滚针轴承连接，以实现左正转套筒116和右正转套筒117相对于逆转刀轴118的运动隔离。机架199上设有两块挡板127，一块挡板127用于遮盖左逆转刀组121和左正转刀组122，另一块挡板127用于遮盖右逆转刀组130和右正转刀组124。
本实施方式中，右正转套筒117和左正转套筒116上分别设置有多个呈螺旋线分布的刀座，右正转刀组124由与右正转套筒117上的刀座螺栓连接的刀片组成，左正转刀组122由与左正转套筒116上的刀座螺栓连接的刀片组成。逆转刀轴118的两端分别设置有多个呈螺旋线分布的刀座，右逆转刀组130由与逆转刀轴118右端的刀座螺栓连接的刀片组成，左逆转刀组121由与逆转刀轴118左端的刀座螺栓连接的刀片组成。如此，方便了再刀片磨损时，直接替换刀片。具体的，本实施方式中，右正转套筒117上的刀座记作右正转刀座右正转刀座123，左正转套筒116上的刀座记作左正转刀座119，逆转刀轴118左端的刀座记作左逆转刀座120，逆转刀轴118右端的刀座记作右逆转刀座129。
具体的，本实施方式中，左正转刀组122、右正转刀组124、左逆转刀组121和右逆转刀组130分别由6个刀片组成，任一刀组中在螺旋旋转方向上相邻的两个刀片之间的夹角为60度。即，逆转刀轴118的左端按右螺旋线焊接6个刀座，每相邻两个刀座之间夹角为600，左逆转刀组121的6把旋耕刀通过螺栓分别安装在逆转刀轴118左端的6个刀座上；左正转套筒116的上按左螺旋线焊接6个刀座，每相邻两个刀座之间的夹角为600，左正转刀组122的6把旋耕刀通过螺栓分别安装在左正转套筒116的6个刀座上。
右正转套筒117上按右螺旋线焊接六个刀座，每相邻两个刀座之间的夹角为600，右正转刀组124的6把旋耕刀通过螺栓分别安装在右正转套筒117的6个刀座上；逆转刀轴118的右端按左螺旋线焊接6个刀座，每相邻两个刀座之间的夹角为600，右逆转刀组130的6把旋耕刀通过螺栓分别安装在逆转刀轴118右端的6个刀座上。
如此，本实施方式中，具体工作时，左逆转刀组121和左正转刀组122将土壤向背离右逆转刀组130和右正转刀组124的方向推；右逆转刀组130和右正转刀组124将土壤向背离左逆转刀组121和左正转刀组122的方向推。从而，将土壤向两侧堆积，实现堆土栽培；同时，左正转刀组122和右正转刀组124之间进行排沟。且，左逆转刀组121和左正转刀组122构成一对旋耕方向相反的旋耕刀，右逆转刀组130和右正转刀组124构成一对旋耕方向相反的旋耕刀，以便将杂草切碎后堆埋，提高除草效果。
如图3到图7所示，调速组件包括：减速传动单元、变速器输出轴201、输出轴摆杆202、调速摆锤224、调速套筒摆杆203、调速套筒204、调速盘205、调速拨叉206和变速器输入轴222。变速器输出轴201通过减速传动单元连接变速器输入轴222，用于实现动力输出。调速拨叉206用于调整减速传动单元的减速档位。变速器输入轴222连接用于提供动力的微耕电机128。
调速套筒204和调速盘205均套设在变速器输出轴201上，且三者轴线共线。调速套筒204和调速盘205相连接，两者轴向固定，并在变速器输出轴201的轴线方向上滑动。调速拨叉206设置在调速盘205上并与调速盘205同步滑动。
输出轴摆杆202一端与变速器输出轴201铰接，另一端设置有调速摆锤224。输出轴摆杆202上设有销孔，调速套筒摆杆203穿过所述销孔并与调速套筒204铰接。本实施方式中，输出轴摆杆202与变速器输出轴201与销轴连接，调速套筒摆杆203与调速套筒204销轴连接，输出轴摆杆202与调速摆锤224螺纹连接。
本实施方式中，调速摆锤224随着变速器输出轴201的转动受离心力作用带动输出轴摆杆202转动，调速套筒摆杆203随着输出轴摆杆202的转动带动调速套筒204和调速盘205在变速器输出轴201上滑动。
本实施方式中，调速组件包括至少两个输出轴摆杆202和对应配合的至少两个调速摆锤224，每一个输出轴摆杆202均设有对应的调速套筒摆杆203。对应的输出轴摆杆202和调速套筒摆杆203组成摆动组件，多个摆动组件沿着变速器输出轴201外周均匀分布并旋转对称。如图3所示实施例中，设有两个输出轴摆杆202。多对相对应的输出轴摆杆202、调速摆锤224和调速套筒摆杆203的设置，有利于调速套筒204运动过程中轴向受力均匀，从而保证调速套筒204相对于变速器输出轴201的平滑运动，保证变速器调档的流畅。
减速传动单元包括：第一级行星减速机构、第二级行星减速机构和变速器壳体。
第一级行星减速机构包括：第一中心齿轮213、第一行星齿轮214、第一环形齿圈215、第一行星架齿轮216。第一行星架齿轮216上设有多个第一支撑轴，每一个第一支撑轴上均设置有一个第一行星齿轮214。第一中心齿轮213和第一环形齿圈215同轴设置，各第一行星齿轮214均与第一中心齿轮213外啮合，各第一行星齿轮214均与第一环形齿圈215内啮合。本实施方式中，各第一行星齿轮214空套在对应的第一支撑轴上。
第二级行星减速机构包括：第二中心齿轮217、第二行星齿轮218、第二环形齿圈223、传动盘219。传动盘219上设有多个第二支撑轴，每一个第二支撑轴上均设置有一个第二行星齿轮218。第二中心齿轮217和第二环形齿圈223同轴设置，各第二行星齿轮218均与第二中心齿轮217外啮合，各第二行星齿轮218均与第二环形齿圈223内啮合。本实施方式中，各第二行星齿轮218空套在对应的第二支撑轴上。
本实施方式中，第一支撑轴和第二支撑轴均采用阶梯轴。第一行星齿轮214数量为3，并等间距分布在第一行星架齿轮216的同心圆上。第二行星齿轮218数量为3，并等间距分布在传动盘219的同心圆上。
变速器壳体设置在机架199上，第一级行星减速机构和第二级行星减速机构均设置在变速器壳体内，调速盘205位于变速器壳体外部。变速器输入轴222与第一中心齿轮213同轴连接并同步转动。变速器输出轴201与传动盘219连接并同步转动。第二中心齿轮217与第一行星架齿轮216同轴连接并同步转动。具体的，本实施方式中，第一中心齿轮213同轴设置在变速器输入轴222上并过盈配合，第二中心齿轮217设置在第一行星架齿轮216的输出轴上。
变速器壳体内周分别设有第一内齿220和第二内齿221。第一环形齿圈215外周设有与第一内齿220常啮合的外齿，第一环形齿圈215与第一行星齿轮214常啮合。第二环形齿圈223外周设有与第二内齿221啮合的外齿，第二环形齿圈223与第二行星齿轮218常啮合。变速器壳体上设有平行于变速器输出轴201方向的轨道槽和贯穿变速器壳体内外的导向孔，调速拨叉206滑动设置在所述轨道槽内，调速拨叉206穿过所述导向孔连接调速盘205和第二环形齿圈223。具体的，本实施方式中，第二环形齿圈223外周设有环形槽，调速拨叉206远离调速盘205的端部设有与环形槽匹配的环形或者半环形的连接件，从而使得调速拨叉206可带动第二环形齿圈223在轴向上滑动，且调速拨叉206和第二环形齿圈223在圆周方向上运动隔离。变速器壳体上还设有调速弹簧207，调速弹簧207与调速拨叉206连接，且调速弹簧207的伸缩方向与调速拨叉206的滑动方向相同。
本实施方式中，第一环形齿圈215的外齿与第一内齿220常啮合，第二环形齿圈223随着调速拨叉206滑动，当第二环形齿圈223与第二内齿221啮合，变速器实现低档位输出；当第二环形齿圈223与第二内齿221脱离，变速器实现高档位输出。
自动调速方式：当土壤比阻较小时，随着转速的不断提高，调速摆锤224产生离心力，带动输出轴摆杆202绕变速器输出轴201上的销孔不断向外侧摆动，带动所述调速套筒摆杆203发生摆动，带动调速套筒204和调速盘205一起沿轴向移动，带动调速拨叉206沿轴向移动，从而使得第二环形齿圈223同向运动，使得第二环形齿圈223的外齿脱离第二内齿221，第二环形齿圈223跟随第二中心齿轮217旋转，使得第二行星齿轮减速器失去减速能力，此时第一级行星减速机构为固定齿圈、输入为太阳轮轴、输出为行星架输出轴的行星齿轮减速机构，第二级行星减速机构失去作用，使得输出的扭矩减小，进一步提高旋耕速度。
在调速拨叉206由于调速摆锤224受到的高速离心力作用发生位移时，调速弹簧发生形变；当土壤比阻较大时变速器输出轴201转速减小，摆锤224产生的离心力变小，调速拨叉206在调速弹簧207的弹力下回弹，使得调速拨叉206沿轴向复位，带动第二环形齿圈223同向运动，使得第二环形齿圈233的外齿与第二内齿221相啮合，此时第一、第二级行星减速机构均为固定齿圈、输入为太阳轮轴、输出为行星架输出轴的行星齿轮减速机构；使得旋耕速度减小，输出的扭矩变大，以保护刀具。
具体的，本实施方式中，第一中心齿轮213和第二中心齿轮217的齿数均为63，第一行星齿轮214和第二行星齿轮218的齿数均为13，第一环形齿圈215的内齿数量、第二环形齿圈223的内齿数量和第一行星架齿轮216的齿数均为89。同时，第一环形齿圈215的齿圈宽度为30mm，第二环形齿圈223的齿圈宽度为40mm。本实施方式中，第一行星减速机构和第二行星减速机构的传动比均为2.4；当第二环形齿圈223与第二内齿221脱离，则第一行星减速机构和第二行星减速机构的总传动比为2.4，使得旋耕速度增大；当第二环形齿圈223与第二内齿221啮合，则第一行星减速机构和第二行星减速机构的总传动比为5.8，使得旋耕速度较小。
具体的，本实施方式中，变速器壳体由通过螺栓连接的变速器上壳209与变速器下壳210组成。导向孔和调速弹簧207均设置在变速器上壳209上。本实施方式中，第一内齿220和第二内齿221均设置在变速器上壳209内周，第一环形齿圈215外周设有一圈与第一内齿220常啮合的外齿，第二环形齿圈223外周设有一圈与第二内齿221常啮合的外齿。本实施方式中，变速器下壳210固定安装在变速器支架211上，变速器支架211通过螺栓安装在机架199上。
本实施方式中，导轨槽和导向孔均设置在变速器上壳209上，本实施方式中，导向孔在沿着导轨槽延伸方向上的宽度为60mm，以保证调速拨叉206的运动空间，
如图8、图9所示，行走组件包括：右转向把手402、左转向把手401、右闸线404、左闸线403、主动齿轮405、从动齿轮406、驱动心轴407、右复位弹簧418、左复位弹簧409、右拨叉419、左拨叉410、右牙嵌式离合器从动块426、左牙嵌式离合器从动块411、右法兰盘421、左法兰盘412、右牙嵌式离合器主动块420、左牙嵌式离合器主动块416、左法兰盘挡环414、右法兰盘挡环423、左轴套415、右轴套424、右闸线安装支座438和左闸线安装支座437。
行走电机427与主动齿轮405连接并驱动主动齿轮405转动。驱动心轴407转动设置在机架199上，从动齿轮406套设在驱动心轴407上并同步转动，具体的，从动齿轮406与驱动心轴407通过平键连接，并通过弹性挡圈实现轴向固定。主动齿轮405通过行走链条432带动从动齿轮406转动。
具体的，本实施方式中，驱动心轴407中部的轴肩两侧安装左侧轴承408和右侧轴承417，从而实现驱动心轴407的轴向定位，左侧轴承408和右侧轴承417通过轴承座固定安装在机架199上。
右牙嵌式离合器主动块420和左牙嵌式离合器主动块416均滑动套设在驱动心轴407上，右牙嵌式离合器主动块420和左牙嵌式离合器主动块416均与驱动心轴407平键连接，以保证右牙嵌式离合器主动块420和左牙嵌式离合器主动块416均与驱动心轴407同步转动。
右牙嵌式离合器从动块426和左牙嵌式离合器从动块411均套设在驱动心轴407上。右法兰盘421和左法兰盘412分别设置在驱动心轴407的两端，且三者中心线共线。右法兰盘421右端用于连接右车轮422，右法兰盘421左端与右牙嵌式离合器从动块426连接并同步转动。左法兰盘412左端用于连接左车轮413，左法兰盘412右端与左牙嵌式离合器从动块411连接并同步转动
支撑板425设置在机架199上，右复位弹簧418和左复位弹簧409均设置在支撑板425上，且右复位弹簧418和左复位弹簧409均套设在驱动心轴407上，右复位弹簧418的自由端抵靠右牙嵌式离合器主动块420，右复位弹簧418用于推动右牙嵌式离合器主动块420与右牙嵌式离合器从动块426卡合。左复位弹簧409的自由端抵靠左牙嵌式离合器主动块416，左复位弹簧409用于推动左牙嵌式离合器主动块416与左牙嵌式离合器从动块411卡合。
左闸线安装支座437和右闸线安装支座438均设置在支撑板425上。左闸线403一端与左拨叉410连接，左闸线403的另一端穿过左闸线安装支座437并连接左转向把手401。左转向把手401用于通过左闸线403拉动左拨叉410以推动左牙嵌式离合器主动块416压缩左复位弹簧409，使得左牙嵌式离合器主动块416与左牙嵌式离合器从动块411分离。
右闸线404一端与右拨叉419连接，右闸线404的另一端穿过右闸线安装支座438并连接右转向把手402。右转向把手402用于通过右闸线404拉动右拨叉419以推动右牙嵌式离合器主动块420压缩右复位弹簧418，使得右牙嵌式离合器主动块420与右牙嵌式离合器从动块426分离。
本实施方式中，当需要左向转动时，捏紧左转向把手401，使左闸线403牵引左拨叉410摆动，使左牙嵌式离合器主动块416与左牙嵌式离合器从动块411分离，切断左车轮413的动力，此时右车轮422持续转动，实现左转，转向结束后，松开左转向把手401，受压的左复位弹簧409恢复，左牙嵌式离合器主动块416与左牙嵌式离合器从动块411重新啮合，从而恢复直线行驶；右转向原理与左侧相同。
左法兰盘412的内壁与安装在驱动心轴407左侧的左一轴承433和左二轴承435的外圈配合，右法兰盘421的内壁与安装在驱动心轴407右侧的右一轴承434和右二轴承436的外圈配合。
本实施方式中，左转向把手401和右转向把手402安装在手扶架428上，手扶架428通过通过螺栓与手扶架支柱429连接，手扶架支柱429置于手扶架调整柱430中，上述二者都铣有销孔，可以通过定位销改变手扶架支柱429在手扶架调整柱430中的位置，从而适应不同身高的操作者。机架199上设有防尘罩壳431，行走组件中除去左车轮413和右车轮422以外的部件均设置在防尘罩壳431内部。
如图13、图14所示，左牙嵌式离合器从动块411和右牙嵌式离合器从动块426为相同结构，且内壁一端设有环形台阶结构，另一端内壁铣有螺纹。
具体的，本实施方式中，左一轴承433内圈右侧与驱动心轴407的轴肩配合，左一轴承433外圈右侧与左法兰盘412内壁上环形台阶配合，在左一轴承433和左二轴承435的内圈之间安装有轴套，在左二轴承435内圈的左侧设有轴套并由驱动心轴407的左轴头处的外螺纹及螺母锁紧定位，左二轴承435的外圈左侧与左法兰盘412的左端内壁之间装有左轴套415，并通过左法兰盘412的左侧的内螺纹与左法兰盘挡圈414锁紧，实现左法兰盘412的轴向定位。左转向把手401安装在手扶架428的左侧，左闸线403一端与左转向把手401连接，另一端通过左闸线安装支座437上的孔与左拨叉410连接，左闸线安装支座437安装在机架199上，通过捏合左转向把手401可通过左闸线403带动左拨叉410运动，从而实现左牙嵌式离合器离合。
右一轴承434内圈左侧与驱动心轴407的轴肩配合，右一轴承434外圈左侧与右法兰盘421内壁上环形台阶配合，在右一轴承434和右二轴承436的内圈之间安装有轴套，在右二轴承436内圈的右侧设有轴套并由驱动心轴407的右轴头处的外螺纹及螺母锁紧定位，右二轴承436的外圈右侧与右法兰盘421的右端内壁之间装有右轴套424，并通过右法兰盘421的右侧的内螺纹与右法兰盘挡圈423锁紧，实现右法兰盘421的轴向定位。右转向把手402安装在手扶架428的右侧，右闸线404一端与右转向把手402连接，另一端通过右闸线安装支座438上的孔与右拨叉419连接，右闸线安装支座438安装在机架199上，通过捏合右转向把手402可通过右闸线404带动右拨叉419运动，从而实现右牙嵌式离合器离合。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双曲柄旋耕除草机构，其特征在于，包括：驱动单元、Ⅱ轴左齿轮(106)、Ⅱ轴右齿轮(107)、左正转齿轮(108)、右正转齿轮(109)、第二传动轴(111)、左正转套筒(116)、右正转套筒(117)和逆转刀轴(118)；第二传动轴(111)和逆转刀轴(118)均为曲轴，且相互平行设置；
Ⅱ轴左齿轮(106)和Ⅱ轴右齿轮(107)均同轴设置在第二传动轴(111)上并位于第二传动轴(111)的曲轴段相对的两侧；第二传动轴(111)、Ⅱ轴左齿轮(106)和Ⅱ轴右齿轮(107)同步转动；
左正转套筒(116)和右正转套筒(117)均同轴设置在逆转刀轴(118)上并位于逆转刀轴(118)的曲轴段相对的两侧；左正转套筒(116)和右正转套筒(117)均与逆转刀轴(118)光面配合；左正转齿轮(108)同轴设置在逆转刀轴(118)上并与左正转套筒(116)同步转动，右正转齿轮(109)同轴设置在逆转刀轴(118)上并与右正转套筒(117)同步转动；Ⅱ轴左齿轮(106)与左正转齿轮(108)常啮合，Ⅱ轴右齿轮(107)与右正转齿轮(109)常啮合；
第二传动轴(111)的曲轴段与逆转刀轴(118)的曲轴段通过连杆(125)连接，第二传动轴(111)和逆转刀轴(118)构成双曲柄传动机构；
左正转套筒(116)上设有左正转刀组(122)，右正转套筒(117)上设有右正转刀组(124)；逆转刀轴(118)的左端和右端分别设有左逆转刀组(121)和右逆转刀组(130)；左正转刀组(122)、右正转刀组(124)、左逆转刀组(121)和右逆转刀组(130)均由呈螺旋线布置的多个刀片组成。
2.如权利要求1所述的双曲柄旋耕除草机构，其特征在于，左正转刀组(122)和左逆转刀组(121)位于右正转齿轮(109)同一侧，且两者所在螺旋线旋转方向相反；右正转刀组(124)和右逆转刀组(130)位于左正转齿轮(108)同一侧，且两者所在螺旋线旋转方向相反；右正转齿轮(109)和左正转齿轮(108)位于左正转套筒(116)和右正转套筒(117)内侧。
3.如权利要求2所述的双曲柄旋耕除草机构，其特征在于，左正转刀组(122)和右正转刀组(124)所在的螺旋线的旋转方向相反。
4.如权利要求3所述的双曲柄旋耕除草机构，其特征在于，左正转刀组(122)、右正转刀组(124)、左逆转刀组(121)和右逆转刀组(130)分别由6个刀片组成，任一刀组中在螺旋旋转方向上相邻的两个刀片之间的夹角为60度。
5.如权利要求3所述的双曲柄旋耕除草机构，其特征在于，右正转套筒(117)和左正转套筒(116)上分别设置有多个呈螺旋线分布的刀座，右正转刀组(124)由与右正转套筒(117)上的刀座螺栓连接的刀片组成，左正转刀组(122)由与左正转套筒(116)上的刀座螺栓连接的刀片组成；逆转刀轴(118)的两端分别设置有多个呈螺旋线分布的刀座，右逆转刀组(130)由与逆转刀轴(118)右端的刀座螺栓连接的刀片组成，左逆转刀组(121)由与逆转刀轴(118)左端的刀座螺栓连接的刀片组成。
6.如权利要求1所述的双曲柄旋耕除草机构，其特征在于，驱动单元包括：调速组件、主动链轮(101)、从动链轮(102)、传动链条(103)、Ⅰ轴左齿轮(104)、Ⅰ轴右齿轮(105)和第一主动轴(110)；
第一主动轴(110)平行于第二传动轴(111)和逆转刀轴(118)设置；从动链轮(102)、Ⅰ轴左齿轮(104)和Ⅰ轴右齿轮(105)均套设在第一主动轴(110)上，且四者同步转动；Ⅰ轴左齿轮(104)与Ⅱ轴左齿轮(106)啮合，Ⅰ轴右齿轮(105)与Ⅱ轴右齿轮(107)啮合；主动链轮(101)与调速组件连接，调速组件用于驱动主动链轮(101)转动；主动链轮(101)通过传动链条(103)带动从动链轮(102)转动。
7.一种微耕机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的双曲柄旋耕除草机构，驱动单元包括调速组件；调速组件包括：减速传动单元、变速器输出轴(201)、输出轴摆杆(202)、调速套筒摆杆(203)、调速套筒(204)、调速盘(205)、调速拨叉(206)和变速器输入轴(222)；变速器输出轴(201)通过减速传动单元连接变速器输入轴(222)，用于实现动力输出；调速拨叉(206)用于调整减速传动单元的减速档位；
调速套筒(204)和调速盘(205)均套设在变速器输出轴(201)上，且三者轴线共线；调速套筒(204)和调速盘(205)相连接，并在变速器输出轴(201)的轴线方向上滑动；调速拨叉(206)设置在调速盘(205)上并与调速盘(205)同步滑动；
输出轴摆杆(202)一端与变速器输出轴(201)铰接，另一端设置有调速摆锤(224)；输出轴摆杆(202)上设有销孔，调速套筒摆杆(203)穿过所述销孔并与调速套筒(204)铰接；输出轴摆杆(202)随着变速器输出轴(201)的转动受离心力作用，从而相对于变速器输出轴(201)转动，调速套筒摆杆(203)随着输出轴摆杆(202)的转动带动调速套筒(204)和调速盘(205)在变速器输出轴(201)上滑动。
8.如权利要求7所述的微耕机，其特征在于，调速组件包括至少两个输出轴摆杆(202)，每一个输出轴摆杆(202)均设有对应的调速套筒摆杆(203)；对应的输出轴摆杆(202)和调速套筒摆杆(203)组成摆动组件，多个摆动组件沿着变速器输出轴(201)外周均匀分布并旋转对称。
9.如权利要求8所述的微耕机，其特征在于，还包括机架(199)；减速传动单元包括：第一级行星减速机构、第二级行星减速机构和变速器壳体；
第一级行星减速机构包括：第一中心齿轮(213)、第一行星齿轮(214)、第一环形齿圈(215)、第一行星架齿轮(216)；第一行星架齿轮(216)上设有多个第一支撑轴，每一个第一支撑轴上均设置有一个第一行星齿轮(214)；第一中心齿轮(213)和第一环形齿圈(215)同轴设置，各第一行星齿轮(214)均与第一中心齿轮(213)外啮合，各第一行星齿轮(214)均与第一环形齿圈(215)内啮合；
第二级行星减速机构包括：第二中心齿轮(217)、第二行星齿轮(218)、第二环形齿圈(223)、传动盘(219)；传动盘(219)上设有多个第二支撑轴，每一个第二支撑轴上均设置有一个第二行星齿轮(218)；第二中心齿轮(217)和第二环形齿圈(223)同轴设置，各第二行星齿轮(218)均与第二中心齿轮(217)外啮合，各第二行星齿轮(218)均与第二环形齿圈(223)内啮合；
变速器壳体设置在机架(199)上，第一级行星减速机构和第二级行星减速机构均设置在变速器壳体内，调速盘(205)位于变速器壳体外部；变速器输入轴(222)与第一中心齿轮(213)同轴连接并同步转动；变速器输出轴(201)与传动盘(219)连接并同步转动；第二中心齿轮(217)与第一行星架齿轮(216)同轴连接并同步转动；
变速器壳体内周分别设有第一内齿(220)和第二内齿(221)；第一环形齿圈(215)外周设有与第一内齿(220)常啮合的外齿；第二环形齿圈(223)外周设有与第二内齿(221)啮合的外齿；变速器壳体上设有平行于变速器输出轴(201)方向的轨道槽和贯穿变速器壳体内外的导向孔，调速拨叉(206)滑动设置在所述轨道槽内，调速拨叉(206)穿过所述导向孔连接调速盘(205)和第二环形齿圈(223)；变速器壳体上还设有调速弹簧(207)，调速弹簧(207)与调速拨叉(206)连接，且调速弹簧(207)的伸缩方向与调速拨叉(206)的滑动方向相同。
CN202011559959.0A 2020-12-25 2020-12-25 一种双曲柄旋耕除草机构和具有该机构的微耕机 Active CN112715063B (zh)

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