CN115462225B - 一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构 - Google Patents

Abstract

一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，太阳轮和凸轮为同一圆心均通过轴承固定在中心轴上，机架固定板上的立柱轴心与中心轴的轴心为同一水平线，立柱的一端与第一连杆、第二连杆的一端铰接，第一连杆的另一端与滚轮轴铰接，扭簧缠绕立柱且一端固定在机架固定板上，扭簧的另一端与第一连杆固定，通过扭簧的力使得滚轮时刻与凸轮表面接触；太阳轮通过螺栓与偏心盘固定，偏心盘通过螺纹与偏心轴固定，偏心轴固定的角度可通过偏心盘上与太阳轮固定的槽口进行调节；偏心轴的另一端与第三连杆铰接，第三连杆的另一端与第二连杆的另一端进行铰接。通过凸轮连杆机构驱动太阳轮转动带动行星轮做变速转动，使得取苗针尖端形成的轨迹符合钵苗移栽的农艺要求。

Description

一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构

技术领域

本发明属于农业机械领域，具体涉及一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构。

背景技术

随着我国农业不断发展，钵苗移栽可以使植株幼苗有效避开霜冻期，提高苗的成活率，随着市场需求量的不断增大，人工移载和需要人工喂苗半自动移栽机已经无法满足人们的需求，因此市场上急需全自动移栽机代替人力进行作业，全自动移栽机的核心部件即取苗机构，先存在的旋转式取苗机构均存在着制作难度大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，该机构符合钵苗移栽机所需的特殊移栽轨迹要求，取苗深度与推苗姿态较好并且传动平稳、冲击小。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，包括中心轴、行星架、太阳轮、凸轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、滚轮、第一行星轮、第一行星轮轴、第一中间轮，第一中间轴、第二行星轮、第二行星轴、第二中间轮、第二中间轴与取苗臂，所述的中心轴一端与动力输出装置连接另一端与行星架固定；中心轴的左、右两侧对称设置第一中间轴、第一行星轴和第二中间轴、第二行星轴，第一中间轴、第二中间轴、第一行星轴、第二行星轴均通过轴承连接行星架，第一中间轮、第二中间轮、分别与第一中间轴、第二中间轴固接，第一行星轴、第二行星轴分别固接第一行星轮和第二行星轮，中心轴、第一中间轴、第一行星轴的轴心设置在一条水平线上，两取苗臂对称布置在中心轴两侧，取苗臂的壳体通过平键分别与第一行星轴和第二行星轴的另一端固接；

所述太阳轮和凸轮为同一圆心均通过轴承固定在中心轴上，机架固定板上的立柱轴心与中心轴的轴心为同一水平线，立柱的一端与第一连杆、第二连杆的一端铰接，第一连杆的另一端与滚轮轴铰接，扭簧缠绕立柱且一端固定在机架固定板上，扭簧的另一端与第一连杆固定，通过扭簧的力使得滚轮时刻与凸轮表面接触；太阳轮通过螺栓与偏心盘固定，偏心盘通过螺纹与偏心轴固定，偏心轴固定的角度可以通过偏心盘上与太阳轮固定的槽口进行调节；偏心轴的另一端与第三连杆铰接，第三连杆的另一端与第二连杆的另一端进行铰接。

进一步优化，所述凸轮的轮廓曲线分为两个升程阶段与两个回程阶段，其中两个升程阶段的曲线一致，两个回程阶段的曲线同样一致。

进一步优化，所述第一中间轮与第二中间轮均与太阳轮进行啮合，第一行星轮与第二行星轮分别与第一中间轮与第二中间轮啮合传动。

进一步优化，所述取苗臂包括取苗针、推苗杆、弹簧、摆杆与推苗凸轮，推苗凸轮通过法兰固定在行星架上，其轴心与行星轴轴线重合，取苗臂通过取苗臂的壳体与行星轴固接，推苗凸轮推动摆杆转动，摆杆另一端推动推苗杆向取苗针尖端移动进而将钵苗推下，钵苗脱落；当行星架转动至取苗位置时，摆杆处于推苗凸轮的近休止段摆杆受弹簧的影响回到初始位置，推苗杆回缩，进而插入穴盘，完成取苗动作

进一步优化，所述第一连杆的一端与第二连杆的一端进行焊接，这一端与立柱的另一端进行铰接。

进一步优化，所述太阳轮与行星轮啮合半径比为2。

本发明的有益效果为：

本发明采用通双臂式结构，可以有效提升取苗效率，相对于非圆齿轮取苗机构，该机构由圆齿轮组成，制作成本低，通过凸轮连杆机构驱动太阳轮转动从而带动行星轮做变速转动，使得取苗针尖端形成鹰嘴状轨迹，符合取苗所需的特殊轨迹要求，并且可以有效减轻取苗针对基质的破坏，由于在退出穴盘阶段的轨迹有一定的长度可以有效避免取苗臂与穴盘发生干涉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的内部正向轴测图；

图4为本发明的内部反向轴测图与右视图；

图5为凸轮连杆机构图；

图6为取苗臂内部结构图；

附图标记：1、第一行星轮，2、第一行星轴，3、第一中间轴，4、第一中间轮，5、太阳轮，6、取苗臂，601、取苗针，602、推苗杆，603、弹簧，604、铰接件，605、摆杆，606、壳体，607、凸轮，7、中心轴，8、行星架，9、第二中间轴，10、第二中间轮，11、第二行星轴，12、第二行星轮，13、凸轮，14、第二连杆，15、第一连杆，16、滚轮，17、第三连杆，18、固定盘，19、偏心盘，20、机架固定板，21、扭簧，22、立柱。

具体实施方式

下面根据附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，包括中心轴7、行星架8、太阳轮5、凸轮13、第一连杆15、第二连杆14、第三连杆17、滚轮16、第一行星轮1、第一行星轴2、第一中间轮4、第一中间轴3、第二行星轮12、第二行星轴11、第二中间轮10、第二中间轴9与取苗臂6。中心轴7一端与动力装置连接，另一端与行星架8固接，凸轮13固接在中心轴7上，行星架8与凸轮13均随中心轴7转动而转动，太阳轮5通过轴承固定在中心轴7上，不随中心轴7一起转动；第一中心轴的左、右两侧对称设置第一中间轴、第一行星轴和第二中间轴、第二行星轴，第一中间轴、第二中间轴、第一行星轴、第二行星轴均通过轴承连接行星架8，第一中间轮4、第二中间轮10、分别与第一中间轴3、第二中间轴9固接，第一行星轴2、第二行星轴11分别固接第一行星轮1和第二行星轮12，第一中间轮4与第二中间轮10均与太阳轮5啮合；取苗臂6的壳体606通过平键分别与第一行星轴2和第二行星轴11的另一端固接，且第一行星轴2轴心、第一中间轴3轴心与太阳轮5轴心三点在一条直线上，第一行星轮1与第二行星轮12分别与第一中间轮4与第二中间轮10啮合传动；两取苗臂6安装姿态绕中心轴7轴心对称。

两取苗臂6的推苗凸轮607均固定在行星架8上，推苗凸轮607的轴心与行星轴轴线重合；偏心盘19和固定盘分别通过螺栓固定在太阳轮5的两侧，在偏心盘19通过螺纹孔与偏心轴的一端固定，偏心轴的位置可以通过改变偏心盘19固定角度而改变，偏心盘19上与太阳轮5固定的孔有一定的范围，可以在此范围内转动偏心盘19从而改变偏心盘19固定角度。在机架固定板20上通过螺纹孔与立柱22进行固定，立柱22轴心与中心轴7轴心的连线水平，第一连杆15的一端与第二连杆14的一端进行焊接，该焊接的一端与立柱22的另一端进行铰接，第一连杆15的另一端与与滚轮16进行铰接，扭簧21空套在立柱22上，扭簧21的一端与机架固定板20固定，另一端与第一连杆15固定，通过扭簧21的扭转力使在作业过程中滚轮16时刻与凸轮13贴紧。偏心轴的另一端与第三连杆17一端铰接，第三连杆17的另一端与第二连杆14的另一端铰接，第一连杆15、第二连杆14、第三连杆17、滚轮16、太阳轮5与凸轮13形成凸轮13连杆机构，通过凸轮13的转动驱动太阳轮5进行转动，从而实现取苗臂6的变速转动。取苗臂6内部设有推苗凸轮607、摆杆605、推苗杆602与弹簧603，推苗杆602通过铰接件604与摆杆605连接，推苗凸轮607通过法兰固定在行星架8上，取苗臂6通过壳体606与行星轴固接，在作业过程中取苗臂6围绕推苗凸轮607。

凸轮13的轮廓曲线共有四个阶段，分别是两个升程阶段与两个回程阶段，其中两个升程阶段曲线一致，两个回程阶段也一致。在起始位置时凸轮13连杆处于升程段的起点。

所述中心轴7逆时针转动，带动行星架8与凸轮13逆时针转动，经过凸轮13连杆机构的驱动与行星轮系的啮合传动，取苗臂6中的取苗针601针尖形成如图所示的取苗轨迹；取苗轨迹的最右端形成环扣，从环扣的顶部到底部的距离即为插入穴盘的深度，此阶段长36mm，满足取苗的农艺要求，由于太阳轮5与行星轮啮合半径比为2，因此中心轴7每转动一圈取苗臂6转动一周，可以通过调节推苗凸轮607远休止角的大小来控制推苗角的大小。

该凸轮连杆-行星轮系取苗机构的工作原理：

动力讲过中心轴7传递给凸轮13以及行星架8，带动凸轮13与行星架8进行逆时针转动，取苗臂6的转动受行星轮系与凸轮13连杆机构两机构的复合驱动，因此可以分为两部分进行分析：首先假设太阳转速为0，在行星架8进行逆时针转动时，第一行星轮1与第二行星轮12受齿轮啮合的作用进行顺时针匀速转动，转动速度与行星架8转速一致方向相反；同时，假设行星架8速度为0，行星架8开始转动时凸轮13同时进行逆时针转动，凸轮13进入升程阶段，太阳轮5受凸轮13连杆机构的影响开始顺时针转动，第一行星轮1与第二行星轮12受齿轮啮合的影响进行顺时针转动，转动速度为太阳轮5转速的0.5倍，在升程段结束后进入到回程阶段，此阶段太阳轮5受凸轮13连杆机构的驱动进行逆时针转动，同时第一行星轮1与第二行星轮12受齿轮啮合传动进行逆时针转动，转动速度为太阳轮5转速的0.5倍。结合上述复合驱动，在凸轮13升程阶段凸轮13连杆机构驱动的第一行星轮1与第二行星轮12转动方向与行星轮系驱动的行星轮转动方向相同，因此加速取苗臂6的顺时针转动，此阶段设定为取苗臂6的取苗针尖端插入穴盘前的阶段，在凸轮13的回程阶段，凸轮13连杆机构驱动的第一行星轮1与第二行星轮12转动方向与行星轮系驱动的第一行星轮与第二行星轮12转动方向相反，因此在凸轮13回程阶段会减少取苗臂6顺时针转动的速度，此阶段为取苗臂6的取苗针尖端退出穴盘的阶段。凸轮13有两个升程阶段回程阶段，分别对应两个取苗臂6的工作阶段。

当行星架8转动至投苗点时，推苗凸轮607推动摆杆605转动，摆杆605另一端推动推苗杆向取苗针601尖端移动进而将钵苗推下，钵苗脱落；当行星架8转动至取苗位置时，摆杆605处于推苗凸轮607的近休止段摆杆605受弹簧603的影响回到初始位置，推苗杆602回缩，进而插入穴盘，完成取苗动作并为下一次取苗做准备。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，包括中心轴、行星架、太阳轮、凸轮、第一连杆、第二连杆、第三连杆、滚轮、第一行星轮、第一行星轮轴、第一中间轮，第一中间轴、第二行星轮、第二行星轴、第二中间轮、第二中间轴与取苗臂，所述的中心轴一端与动力输出装置连接另一端与行星架固定；中心轴的左、右两侧对称设置第一中间轴、第一行星轴和第二中间轴、第二行星轴，第一中间轴、第二中间轴、第一行星轴、第二行星轴均通过轴承连接行星架，第一中间轮、第二中间轮分别与第一中间轴、第二中间轴固接，第一行星轴、第二行星轴分别固接第一行星轮和第二行星轮，其特征在于，中心轴、第一中间轴、第一行星轴的轴心设置在一条水平线上，两个取苗臂对称布置在中心轴两侧，取苗臂的壳体通过平键分别与第一行星轴和第二行星轴的另一端固接；

所述太阳轮和凸轮为同一圆心均通过轴承固定在中心轴上，机架固定板上的立柱轴心与中心轴的轴心为同一水平线，立柱的一端与第一连杆、第二连杆的一端铰接，第一连杆的一端与第二连杆的一端进行焊接，且这一端与立柱的一端进行铰接，第一连杆的另一端与滚轮轴铰接， 扭簧缠绕立柱且一端固定在机架固定板上，扭簧的另一端与第一连杆固定，通过扭簧的力使得滚轮时刻与凸轮表面接触；太阳轮通过螺栓与偏心盘固定，偏心盘通过螺纹与偏心轴固定，偏心轴固定的角度可以通过偏心盘上与太阳轮固定的槽口进行调节；偏心轴的另一端与第三连杆铰接，第三连杆的另一端与第二连杆的另一端进行铰接，第一连杆、第二连杆、第三连杆、滚轮、太阳轮与凸轮形成凸轮连杆机构，通过凸轮的转动驱动太阳轮进行转动，从而实现取苗臂的变速转动。

2.如权利要求1所述的一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，其特征在于，所述凸轮的轮廓曲线分为两个升程阶段与两个回程阶段，其中两个升程阶段的曲线一致，两个回程阶段的曲线同样一致。

3.如权利要求1所述的一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，其特征在于，所述第一中间轮与第二中间轮均与太阳轮进行啮合，第一行星轮与第二行星轮分别与第一中间轮与第二中间轮啮合传动。

4.如权利要求1所述的一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，其特征在于，所述取苗臂包括取苗针、推杆、弹簧、摆杆与推苗凸轮，推苗凸轮通过法兰固定在行星架上，其轴心与行星轴轴线重合，取苗臂通过壳体与行星轴固接，推苗凸轮推动摆杆转动，摆杆另一端推动推苗杆向取苗针尖端移动进而将钵苗推下，钵苗脱落；当行星架转动至取苗位置时，摆杆处于推苗凸轮的近休止段摆杆受弹簧的影响回到初始位置，推苗杆回缩，进而插入穴盘，完成取苗动作。

5.如权利要求1所述的一种凸轮连杆行星轮系钵苗取苗机构，其特征在于，所述太阳轮与行星轮啮合半径比为2。