CN202085474U - 变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构，属于农业机械技术领域。包括两端分别从传动箱两侧伸出的中心轴，中心轴的两端与回转箱体固连，回转箱体的中心齿轮与传动箱固连，中心齿轮分别通过惰轮与至少两个沿圆周均布的行星齿轮啮合，行星齿轮分别与移栽臂同轴固连，移栽臂中装有从一端伸出的秧针，其特征在于：中心齿轮的节曲线由至少两段平滑过渡连接的变性椭圆曲线构成，惰轮节曲线与中心齿轮和行星齿轮的节曲线共轭。采用本实用新型后，在满足宽株距水稻栽插要求的情况下，形成较大的“绕扣”轨迹，从而妥善解决了现有技术遇到的难题，确保了水稻插秧质量。

Description

变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构

技术领域

本发明涉及一种水稻插秧机的分插机构，尤其是一种变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构，属于农业机械技术领域。

背景技术

据申请人了解，现有机动式水稻插秧机的栽植臂有两种形式：一种是曲柄摇杆式分插机构，另一种是旋转式分插机构。前者由于其自身结构特点及推秧装置的存在，工作时容易产生振动，影响插秧质量。当工作转速超过270r/min后随着转速的增加振动加剧，因此无法适用于高速插秧机。后者的典型结构可以参见申请号为CN200710069230.3以及CN200810162112.1的中国专利申请。此两专利申请公开的技术方案分别为偏心圆齿轮-非圆齿轮行星系分插机构和椭圆齿轮行星系分插机构以及差动式分插机构等，由于在栽植臂回转箱单侧设置两个栽植臂，回转箱体旋转一周可以插秧两次，因此在提高插秧效率的同时使插秧线速度减少了一半。

此类旋转式分插机构虽然具有作业效率高的优点，但随着旋转速度的提高，容易因取秧速度过高会造成伤苗现象。通过采取在回转箱体上适当增加栽植臂个数的措施，可以在不降低工作效率的情况下适当降低取秧速度，但要么导致插秧株距较原分插机构插秧株距更小，不能满足插秧株距要求；要么插秧质量明显下降，无法正常工作。

因此，如何在保持旋转式分插机构插秧质量和高栽插频次的同时，既降低栽植臂的取秧线速度，又满足水稻宽株距的栽插要求，成为一道技术难题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种在保证插秧质量和较高插秧作业效率前提下，既能降低栽植臂取秧线速度，又能满足宽株距水稻栽插要求的变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构，从而解决现有技术遇到的难题。

为了达到以上目的，申请人对现有技术进行了深入研究发现，当分插机构增加栽植臂数量(例如增加到三个)，为保持秧针的原有运动轨迹(插秧机行进速度不变)，势必导致插秧株距减小(参见图1)，从而导致不能满足插秧要求。此时，如果通过加大插秧机行进速度保持原有插秧株距，又会造成秧针轨迹变形，失去原先入土时的“绕扣”轨迹(参见图2)，导致带秧现象，严重影响插秧质量。

对于中心齿轮采用椭圆节曲线齿轮的多栽植臂分插机构而言，也是如此，图3是中心齿轮采用椭圆节曲线齿轮的二个栽植臂分插机构插秧株距为160毫米时的秧针轨迹图。如果保持该株距，而增加为三个栽植臂时，秧针轨迹如图4所示，显然也出现了无“绕扣”现象，因此也会严重影响插秧质量。此时，如果采取调整椭圆参数(例如焦点位置、长短轴比等)虽然可以在一定程度上改善秧针轨迹(参见图5)，但受到限制，由于秧针轨迹的“绕扣”较小，会出现秧针碰秧现象，导致伤秧苗、影响秧苗直立度的结果，依然无法保证插秧质量。

通过反复探索，申请人提出以下变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构的技术方案，该机构包括两端分别从传动箱两侧伸出的中心轴，所述中心轴的两端分别与两回转箱体固连，所述回转箱体的中心齿轮与传动箱固连，所述中心齿轮分别通过惰轮与至少两个沿圆周均布的行星齿轮啮合，所述行星齿轮分别与移栽臂同轴固连，所述移栽臂中装有从一端伸出的秧针，其特征在于：所述中心齿轮的节曲线由至少两段平滑过渡连接的变性椭圆曲线构成，其中

对应秧针取秧段的椭圆曲线方程为：

对应秧针回程段的椭圆曲线方程为：

m₁₁与m₁₂满足关系式： $2\mathrm{\π}-\frac{\mathrm{\π}}{m_{11}}=\frac{\mathrm{\π}}{m_{12}}$

以上方程中各字母含义为

r₁₁——对应秧针取秧段的椭圆曲线极径

r₁₂——对应秧针回程段的椭圆曲线极径

φ₁——椭圆曲线极角

p₁——椭圆曲线焦距

k₁——椭圆偏心率(0＜k＜1)

m₁₁——对应秧针取秧段的椭圆曲线阶数

m₁₂——对应秧针回程段的椭圆曲线阶数

所述惰轮节曲线与中心齿轮和行星齿轮的节曲线共轭。

根据几何常识可知，椭圆的方程

如果保持椭圆上某点的极径r₁不变，而将其极角缩小n₁倍，即椭圆上原来极角变为

这样演变出来的新曲线就是n₁阶椭圆，其中n₁为该椭圆曲线阶数。当本发明中心齿轮的节曲线只有分别为m₁₁、m₁₂阶方程的两段变性椭圆曲线时，只要满足：

则两端椭圆曲线在

及

时的向径相等，同时曲线也相切，因此可以实现平滑过渡。

对相互啮合传动的一对变性椭圆齿轮，在第一段和第二段的传动比分别为：

因此，当m₁₁＜m₁₂时，即可在秧针的一个运动周期得到不以180度对称的传动比，通过取秧段减慢、回程段加快的合理调配，达到降低栽植臂取秧线速度的目的，同时采用变形椭圆曲线后，取秧段减慢、回程段加快的调配还起到改善秧针轨迹的作用，使其在满足宽株距水稻栽插要求的情况下，形成较大的“绕扣”轨迹，从而妥善解决了现有技术遇到的难题，确保了水稻插秧质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为旋转式分插机构增加栽植臂后插秧机行进速度不变时的秧针轨迹示意图。

图2为图1分插机构加大插秧机行进速度后的秧针轨迹变化示意图。

图3是中心齿轮采用椭圆节曲线的二个栽植臂分插机构秧针轨迹示意图。

图4为图3分插机构保持原株距而增加为三个栽植臂时的秧针轨迹示意图。

图5为图3分插机构调整椭圆参数后的秧针轨迹示意图。

图6为本发明一个实施例变性椭圆曲线与原标准椭圆曲线对比示意图。

图7为本发明一个实施例变性椭圆与原标准椭圆的传动比曲线对比示意图。

图8为本发明一个实施例的秧针轨迹示意图。

图9为本发明一个实施例的结构示意图。

图10为图9的侧视图。

图11为图9中一个回转箱的放大示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构如图9至图11所示，链轮传动箱1通过左、右法兰支撑两端分别从传动箱两侧伸出的中心轴6，该中心轴与链条2传动的中心链轮3固连。中心轴6的两端分别与左、右回转箱体4固定连接。回转箱体4内部的中心齿轮5为变性椭圆齿轮，空套在中心轴上，并通过其端面齿与传动箱1形成牙嵌式固连结构，因此当中心轴带动回转箱体转动时，中心齿轮固定不动。本实施例中的中心齿轮5分别通过三个惰轮7与沿圆周均布的三个行星齿轮8啮合。各行星齿轮8分别与位于回转箱体外端的移栽臂10同轴固连，各移栽臂中装有从一端伸出的秧针9，移栽臂10与秧针9的结构与现有技术相同，故不详述。

中心齿轮5的节曲线由两段平滑过渡连接的变性椭圆曲线构成(参见图6)。所谓变性椭圆是指由阶数不同的椭圆组成的封闭曲线，本实施例中变性椭圆齿轮选择2个阶数不同的椭圆组成。第一段曲线为m₁₁阶椭圆，m₁₁可以不是整数，第二段

曲线为m₁₂阶椭圆，为了使二段曲线封闭，m₁₁与m₁₂应满足

具体而言，对应秧针取秧段的椭圆曲线方程为：

对应秧针回程段的椭圆曲线方程为：以上方程中各字母含义为

r₁₁——对应秧针取秧段的椭圆曲线极径

r₁₂——对应秧针回程段的椭圆曲线极径

φ₁——椭圆曲线极角

p₁——椭圆曲线焦距

k₁——椭圆偏心率(0＜k＜1)

m₁₁——对应秧针取秧段的椭圆曲线阶数

m₁₂——对应秧针取秧段的椭圆曲线阶数

在

及

时上述两方程的向径相等，同时节曲线也相切。由于惰轮节曲线必须与中心齿轮和行星齿轮的节曲线共轭，才能实现啮合传动，因此本实施例的惰轮和行星齿轮也是变性椭圆齿轮。对相互传动的一对变性椭圆齿轮而言，第一段的传动比为

第二段的传动比为

因此通过选择适当的m₁₁和m₁₂，即可在一个运动周期得到不以180度对称的传动比(参见图7中实线)。本实施例中，变性椭圆齿轮中心距为44.5mm，偏心率为0.2003，m₁₁取0.8125，m₁₂取1.3，椭圆焦距取4.45667，得到插秧株距为160mm时的栽插轨迹，绕扣高度达到150mm左右(参见图8)。

与现有技术相比，本实施例具有如下显著有益效果：

1)根据插秧轨迹要求，通过椭圆阶数的合理选取，配合多栽植臂机构，在保证工作效率不降低的前提下，实现了低速取秧速度和宽插秧株距。

2)传动平稳，振动小，有利于保证取秧量的均匀，提高插秧质量。

3)主动轮转动一圈，从动轮也转动一圈，与变性椭圆齿轮节曲线共轭的齿轮节曲线依然是变性椭圆，因此从动行星齿轮的节曲线与中心齿轮的节曲线相同，简化了齿轮设计与制造。

总之，本实施例通过优选2段椭圆曲线，在取秧时，秧针运动速度合理降低，保证了取秧不伤秧，插秧后秧针快速回程，形成较大的绕扣轨迹，从秧苗上方绕过不伤秧，从而完成高质量的整个插秧过程。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构，包括两端分别从传动箱两侧伸出的中心轴，所述中心轴的两端分别与两回转箱体固连，所述回转箱体的中心齿轮与传动箱固连，所述中心齿轮分别通过惰轮与至少两个沿圆周均布的行星齿轮啮合，所述行星齿轮分别与移栽臂同轴固连，所述移栽臂中装有从一端伸出的秧针，其特征在于：所述中心齿轮的节曲线由至少两段平滑过渡连接的变性椭圆曲线构成，其中

对应秧针取秧段的椭圆曲线方程为： 

对应秧针回程段的椭圆曲线方程为： 

m₁₁与m ₁₂满足关系式： 

以上方程中各字母含义为

r₁₁——对应秧针取秧段的椭圆曲线极径

r₁₂——对应秧针回程段的椭圆曲线极径

φ₁——椭圆曲线极角

p₁——椭圆曲线焦距

k₁——椭圆偏心率，0＜k＜1

m₁₁——对应秧针取秧段的椭圆曲线阶数

m₁₂——对应秧针回程段的椭圆曲线阶数

所述惰轮节曲线与中心齿轮和行星齿轮的节曲线共轭。

2.根据权利要求1所述的变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构，其特征在于：所述传动箱通过左、右法兰支撑中心轴。

3.根据权利要求2所述的变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构，其特征在于：所述中心齿轮空套在中心轴上。

4.根据权利要求3所述的变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构，其特征在于：所述中心齿轮通过其端面齿与传动箱形成牙嵌式固连结构。 

5.根据权利要求4所述的变性椭圆齿轮多栽植臂分插机构，其特征在于：所述各行星齿轮的节曲线与中心齿轮的节曲线相同。 

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