CN115336454A - 一种二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其包括台架、传动箱以及移栽臂；传动箱包括箱体以及安装在箱体内的太阳轮、中间轮以及行星轮；太阳轮相对于台架固定安装，箱体能够相对于台架可控转动；移栽臂包括移栽平台以及安装在移栽平台上的凸轮以及两个移栽爪；行星轮的中部固定有驱动轴套，驱动轴套伸出至传动箱之外并与移栽平台固定连接；驱动轴套的中部同轴转动安装有中轴，中轴的一端固定安装在传动箱的内壁上，凸轮相对于中轴固定安装。本发明通过同轴安装的驱动轴套与中轴分别连接行星轮与凸轮，可分别建立行星轮对移栽平台的驱动连接关系以及凸轮与传动箱的固定关系，结构的紧凑度以及拆装的便捷性都很高，成本低。

Description

一种二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构

技术领域

本发明涉及甘薯苗移栽技术领域，特别是涉及一种二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构。

背景技术

在甘薯移栽领域，现有的移栽机主要是链夹式、连杆式、挠性圆盘式等，其中链夹式和挠性圆盘式采用开沟和移栽分步进行，栽植姿态变化较大；连杆式可简化为四杆机构模型，在栽植臂末端点的轨迹实现上受杆件机构约束较多。

非圆齿轮式传动机构仅在水稻移栽技术方面的应用相对成熟，基本可以实现水稻的高速栽插，且传动平稳，但水稻移栽轨迹与甘薯移栽差异较大，农艺要求也有较大不同。水稻移栽机取秧以穴盘苗为主，而甘薯则多为裸苗移栽；水稻栽植入土时间短，栽植臂在土中的停留时间短，而甘薯的栽植入土时间长，栽植臂在土中的停留时间较长。水稻的移栽机无法直接应用于甘薯移栽作业上。

现有技术中，专利CN207869683U公开了通过非圆齿轮机构进行红薯移栽的技术，其中非圆齿轮机构运行的同时通过单独的齿轮箱使左夹苗爪以及右夹苗爪开合，该方案结构复杂，体积大，需要较大的安装空间且成本高，且对于两个夹苗爪在土中的停留时间难以把控。

专利CN103931315A公开了一种凸轮夹钳式自动取苗器，其中夹钳2，夹钳2的结构主要包含夹钳板25、夹钳轴7、支座24、凸轮3、滚轮4、压缩弹簧23，夹钳轴7一端与拐臂12连接，另一端与夹钳板25和支座24连接；支座24前方通过铰链轴26分别安装在左右夹钳板25上，后左下方装有导向轮19；压缩弹簧23设在两个夹钳板25尾部，所述凸轮19两侧设有平面6及两个凸面5，两个滚轮4分别安装在两个夹钳板25上且与凸轮3的凸面5相对应的位置，导向板10固定安装于栽植机机架上，其上设有导向槽11，所述支座24后部的导向轮9嵌装在导向槽11内，可沿导向槽11来回滚动。该方案中需要通过凸轮3以及导向轮9与导向槽11两方面的作用控制夹钳板25的运动，结构复杂，且受限于其原理设计，其整体尺寸大，需要设置较大的凸轮实现两个夹钳板25的开合运动。

为了解决现有技术中的不足，本发明提供了一种结构简单、紧凑、成本低的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单、紧凑、成本低的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构。

技术方案：为实现上述目的，本发明的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其包括台架、传动箱以及移栽臂；所述传动箱包括箱体以及安装在所述箱体内的三种非圆齿轮，三种非圆齿轮分别为太阳轮、中间轮以及行星轮；所述太阳轮相对于所述台架固定安装，所述箱体能够相对于所述台架可控转动；

所述移栽臂包括移栽平台以及安装在所述移栽平台上的凸轮以及两个移栽爪；两个所述移栽爪均相对于所述移栽平台转动安装，且两者能够在所述凸轮的作用下相对作开合运动；其特征在于：

所述行星轮的中部固定有驱动轴套，所述驱动轴套伸出至所述传动箱之外并与所述移栽平台固定连接；

所述驱动轴套的中部同轴转动安装有中轴，所述中轴的一端固定安装在所述传动箱的内壁上，所述凸轮相对于所述中轴固定安装。

进一步地，所述凸轮的轴向两侧对称形成有型面，每个所述型面均具有靠近对称中心的第一平面部以及远离对称中心的第二平面部，两个平面部之间具有两个过渡位置，两个过渡位置分别通过斜面以及阶梯面过渡。

进一步地，所述移栽爪的尾端转动安装有滚轮，所述滚轮与所述型面接触；两个所述移栽爪之间设置有扭簧，所述扭簧使两个所述移栽爪具有相对打开趋势。

进一步地，所述中轴的端部具有端板部，所述端板部具有两个垂直于所述中轴的轴向延伸的延伸部，使得所述中轴呈T字形；所述传动箱的内壁上安装有供所述端板部嵌入的型槽；

所述驱动轴套抵住所述端板部。

进一步地，所述中间轮的数量为两个，分别为与太阳轮啮合的第一中间轮以及与行星轮啮合的第二中间轮；所述第一中间轮与所述第二中间轮同轴安装，且两者的相位不同。

进一步地，所述驱动轴套上形成有键槽，驱动轴套与移栽平台之间设置有第一平键。

进一步地，所述台架上安装有驱动机构；

所述太阳轮通过与其同轴固定的第一轴相对于所述台架固定；

所述驱动机构包括驱动元件，还包括相互啮合的第一圆齿轮以及第二圆齿轮；

所述第一圆齿轮固定在所述驱动元件的输出轴上，所述第二圆齿轮与所述第一轴同轴安装并相对于所述箱体固定。

进一步地，所述第一轴上形成有螺纹部，所述台架上具有安装所述第一轴的安装部，所述第一轴穿过所述安装部且两者之间设置有第二平键；所述螺纹部上螺接有螺母以对所述第一轴进行轴向固定。

有益效果：本发明的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，结合了非圆齿轮传动机构与凸轮开合机构控制移栽爪运动，通过同轴安装的驱动轴套与中轴分别连接行星轮与凸轮，可分别建立行星轮对移栽平台的驱动连接关系以及凸轮与传动箱的固定关系，使得凸轮、移栽平台以及行星轮三者同轴安装并各司其职，无需复杂的多余结构建立上述两组关系，大大提高了结构的紧凑度以及拆装的便捷性，该移栽机构需要的安装空间小，且结构成本低。

附图说明

图1为甘薯移栽机构的外形图；

图2为甘薯移栽机构的剖视图；

图3为传动箱的内部结构图；

图4为凸轮的结构图；

图5为中轴的结构图；

图6为移栽爪头端的动态轨迹以及静态轨迹图。

图中：1-台架；11-安装部；2-传动箱；21-箱体；22-太阳轮；23-行星轮；24-驱动轴套；25-中轴；251-端板部；26-第一轴；26a-螺纹部；27-第一中间轮；28-第二中间轮；29-螺母；3-移栽臂；31-移栽平台；32-凸轮；32a-第一平面部；32b-第二平面部；32c-斜面；32d-阶梯面；33-移栽爪；34-滚轮；35-扭簧；4-驱动机构；41-驱动元件；42-第一圆齿轮；43-第二圆齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1-2所示的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其包括台架1、传动箱2以及移栽臂3；如图3所示，所述传动箱2包括箱体21以及安装在所述箱体21内的三种非圆齿轮，三种非圆齿轮分别为太阳轮22、中间轮以及行星轮23；所述太阳轮22相对于所述台架1固定安装，所述箱体21能够相对于所述台架1可控转动；所述移栽臂3包括移栽平台31以及安装在所述移栽平台31上的凸轮32以及两个移栽爪33；两个所述移栽爪33均相对于所述移栽平台31转动安装，且两者能够在所述凸轮32的作用下相对作开合运动；其特征在于：所述行星轮23的中部固定有驱动轴套24，所述驱动轴套24伸出至所述传动箱2之外并与所述移栽平台31固定连接；所述驱动轴套24的中部同轴转动安装有中轴25，所述中轴25的一端固定安装在所述传动箱2的内壁上，所述凸轮32相对于所述中轴25固定安装。为了保证驱动轴套24与移栽平台31之间传动的可靠性，所述驱动轴套24上形成有键槽，驱动轴套24与移栽平台31之间设置有第一平键。

通过上述结构，行星轮23、移栽平台31以及凸轮32三者同轴安装，移栽臂3的结构非常紧凑，移栽平台31以及凸轮32两者占用的空间非常少，如此可大幅降低移栽机构的重量与占用空间，可节约功耗，且移栽臂3的运动灵活。

上述甘薯移栽机构的作业原理为：太阳轮22相对于台架1始终固定，传动箱2相对于台架1转动可使中间轮与行星轮23被动转动，且由于太阳轮22、中间轮以及行星轮23三者均为非圆齿轮，行星轮23输出的转速为非匀速的，行星轮23通过驱动轴套24使移栽平台31相对于箱体21转动，如此实现了移栽平台31以及安装在其上的移栽爪33两者一边围绕太阳轮22做回转运动，一边改变两者相对于箱体21的姿态，以使移栽爪33的头端沿预定移栽轨迹运动。

移栽平台31相对于箱体21转动的过程中，由于凸轮32相对于箱体21固定，因此移栽平台31上的移栽爪33相对于凸轮32转动，因此凸轮32可作用于两个移栽爪33使两者相对于开合。

具体地，如图4所示，所述凸轮32的轴向两侧对称形成有型面，每个所述型面均具有靠近对称中心的第一平面部32a以及远离对称中心的第二平面部32b，两个平面部之间具有两个过渡位置，两个过渡位置分别通过斜面32c以及阶梯面32d过渡。所述移栽爪33的尾端转动安装有滚轮34，所述滚轮34与所述型面接触；两个所述移栽爪33之间设置有扭簧35，所述扭簧35使两个所述移栽爪33具有相对打开趋势。

运行过程中，当移栽爪33的头部到达取苗位置，滚轮34到达斜面32c与第二平面部32b的交界位置，并沿着斜面32c攀升至第一平面部32a，此过程中两个移栽爪33逐渐相对闭合以将取苗位置的甘薯苗夹住，此后，移栽机构继续运转时滚轮34沿着第二平面部32b运动，使得移栽爪33离开取苗位置后两个移栽爪33一直保持相对闭合状态以将甘薯苗夹持移栽至栽植沟内，甘薯苗到位时，滚轮34到达阶梯面32d且在扭簧35的作用下从第二平面部32b向第一平面部32a运动，使两个移栽爪33瞬间相对张开将甘薯苗释放，而后移栽机构继续运转，滚轮34沿着第一平面部32a运动，两个移栽爪33保持打开状态，直至移栽爪33的头部再次到达取苗位置，依此类推。

通过上述结构，移栽爪33的中部靠后位置铰接在移栽平台31上，凸轮32通过作用于移栽爪33尾部的滚轮34以使移栽爪33相对开合，这种方式只需要设置很小尺寸的凸轮32即可达到驱动移栽爪33开合的目的，保证了移栽臂3整体结构的小巧紧凑性。

如图5所示，所述中轴25的端部具有端板部251，所述端板部251具有两个垂直于所述中轴25的轴向延伸的延伸部，使得所述中轴25呈T字形；所述传动箱2的内壁上安装有供所述端板部251嵌入的型槽；所述驱动轴套24抵住所述端板部251。

通过上述结构，可实现中轴25相对于传动箱2的可靠固定，也即实现了凸轮32相对于传动箱2的可靠安装，且拆装方便。采用中轴25与驱动轴套24的套轴结构，巧妙解决了移栽平台31与凸轮32的安装矛盾，使得安装结构大为精简。

优选地，如图2-3所示，所述中间轮的数量为两个，分别为与太阳轮22啮合的第一中间轮27以及与行星轮23啮合的第二中间轮28；所述第一中间轮27与所述第二中间轮28同轴安装，且两者的相位不同，也即，两者之间错开一定角度，通过该两级传动结构，更容易对目标栽植轨迹进行拟合。图6为移栽爪33头端的动态轨迹以及静态轨迹图，其中水平线表示垄顶，动态移栽轨迹的入土点和出土点一致，减小了破膜大小；整体栽植轨迹基本保证栽深60mm且株距250mm，符合甘薯移栽的农艺要求。

所述台架1上安装有驱动机构4；所述太阳轮22通过与其同轴固定的第一轴26相对于所述台架1固定；所述驱动机构4包括驱动元件41，还包括相互啮合的第一圆齿轮42以及第二圆齿轮43；所述第一圆齿轮42固定在所述驱动元件41的输出轴上，所述第二圆齿轮43与所述第一轴26同轴安装并相对于所述箱体21固定。上述驱动元件41可以是电机、液压马达等通过输出轴输出转速的执行元件。通过上述驱动机构4，可使箱体21的驱动结构紧凑，占用较小安装空间。

所述第一轴26上形成有螺纹部26a，所述台架1上具有安装所述第一轴26的安装部11，所述第一轴26穿过所述安装部11且两者之间设置有第二平键；所述螺纹部26a上螺接有螺母29以对所述第一轴26进行轴向固定。上述安装部11为圆形套体形状，螺母28抵靠在安装部11的端部。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其包括台架(1)、传动箱(2)以及移栽臂(3)；所述传动箱(2)包括箱体(21)以及安装在所述箱体(21)内的三种非圆齿轮，三种非圆齿轮分别为太阳轮(22)、中间轮以及行星轮(23)；所述太阳轮(22)相对于所述台架(1)固定安装，所述箱体(21)能够相对于所述台架(1)可控转动；

所述移栽臂(3)包括移栽平台(31)以及安装在所述移栽平台(31)上的凸轮(32)以及两个移栽爪(33)；两个所述移栽爪(33)均相对于所述移栽平台(31)转动安装，且两者能够在所述凸轮(32)的作用下相对作开合运动；其特征在于：

所述行星轮(23)的中部固定有驱动轴套(24)，所述驱动轴套(24)伸出至所述传动箱(2)之外并与所述移栽平台(31)固定连接；

所述驱动轴套(24)的中部同轴转动安装有中轴(25)，所述中轴(25)的一端固定安装在所述传动箱(2)的内壁上，所述凸轮(32)相对于所述中轴(25)固定安装。

2.根据权利要求1所述的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其特征在于，所述凸轮(32)的轴向两侧对称形成有型面，每个所述型面均具有靠近对称中心的第一平面部(32a)以及远离对称中心的第二平面部(32b)，两个平面部之间具有两个过渡位置，两个过渡位置分别通过斜面(32c)以及阶梯面(32d)过渡。

3.根据权利要求2所述的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其特征在于，所述移栽爪(33)的尾端转动安装有滚轮(34)，所述滚轮(34)与所述型面接触；两个所述移栽爪(33)之间设置有扭簧(35)，所述扭簧(35)使两个所述移栽爪(33)具有相对打开趋势。

4.根据权利要求1所述的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其特征在于，所述中轴(25)的端部具有端板部(251)，所述端板部(251)具有两个垂直于所述中轴(25)的轴向延伸的延伸部，使得所述中轴(25)呈T字形；所述传动箱(2)的内壁上安装有供所述端板部(251)嵌入的型槽；

所述驱动轴套(24)抵住所述端板部(251)。

5.根据权利要求1所述的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其特征在于，所述中间轮的数量为两个，分别为与太阳轮(22)啮合的第一中间轮(27)以及与行星轮(23)啮合的第二中间轮(28)；所述第一中间轮(27)与所述第二中间轮(28)同轴安装，且两者的相位不同。

6.根据权利要求1所述的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其特征在于，所述驱动轴套(24)上形成有键槽，驱动轴套(24)与移栽平台(31)之间设置有第一平键。

7.根据权利要求1所述的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其特征在于，所述台架(1)上安装有驱动机构(4)；

所述太阳轮(22)通过与其同轴固定的第一轴(26)相对于所述台架(1)固定；

所述驱动机构(4)包括驱动元件(41)，还包括相互啮合的第一圆齿轮(42)以及第二圆齿轮(43)；

所述第一圆齿轮(42)固定在所述驱动元件(41)的输出轴上，所述第二圆齿轮(43)与所述第一轴(26)同轴安装并相对于所述箱体(21)固定。

8.根据权利要求7所述的二次异形非圆齿轮传动的甘薯移栽机构，其特征在于，所述第一轴(26)上形成有螺纹部(26a)，所述台架(1)上具有安装所述第一轴(26)的安装部(11)，所述第一轴(26)穿过所述安装部(11)且两者之间设置有第二平键；所述螺纹部(26a)上螺接有螺母(29)以对所述第一轴(26)进行轴向固定。

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