CN205921998U

CN205921998U - 凹凸共轭‑傅里叶齿轮行星轮系取苗机构

Info

Publication number: CN205921998U
Application number: CN201620876548.7U
Authority: CN
Inventors: 俞高红; 虞佳萍; 赵雄; 郑超
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-08-15
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2026-08-15

Abstract

本实用新型公开了凹凸共轭‑傅里叶齿轮行星轮系取苗机构。现有取苗机构采用锁止弧达到取苗轨迹的传动比大范围改变，传动冲击大。本实用新型的中心轴与行星架固定，内凹太阳齿轮与机架固定，空套在中心轴上；第一中间外凸齿轮套在第一中间轴上，第一中间傅里叶齿轮与第一中间外凸齿轮固定；第二中间外凸齿轮套在第二中间轴上，第二中间傅里叶齿轮与第二中间外凸齿轮固定；第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一消除齿隙凸轮与第一行星轴通过花键连接，第二消除齿隙凸轮与第二行星轴花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂的壳体固定。本实用新型结构简单、传动平稳。

Description

凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构

技术领域

本实用新型属于农业机械领域，涉及取苗机构，具体涉及一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构。

背景技术

我国是世界上最大的蔬菜生产和消费国，随着全国农业结构调整步伐的加快和人民生活水平的提高，蔬菜产业发展迅速，生产规模不断扩大，成效显著。蔬菜生产属于劳动密集型产业，约占60％的蔬菜品种是通过育苗移植方式种植的，秧苗手工移植劳动强度大、生产效率低、移植质量差。

目前我国各大高校和单位相继研制出了半自动蔬菜移栽机，在一定程度上减轻了劳动强度，提高了工作效率。但是半自动移植机要求人工将苗送入栽植器中，作业效率受到人工喂苗的限制，作业强度较大，漏苗现象时有发生，还是满足不了人们的栽植需要。少数单位也已研制出全自动蔬菜移栽机，取苗机构作为其核心部件，需要完成取苗、持苗、推苗和回程的动作，由于目前的取苗机构存在结构复杂，制造成本高，高速运转下振动大等缺点，未能得到应用和推广。因此，取苗机构的研制是目前实现全自动蔬菜移栽的迫切需要。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，能实现取苗、持苗、推苗和回程的工作要求，且该取苗机构结构紧凑、传动平稳。

本实用新型包括齿轮传动装置、消除齿隙装置和移栽臂。所述的齿轮传动装置包括中心轴、行星架、牙嵌式法兰、内凹太阳齿轮、第一中间轴、第二中间轴、第一中间外凸齿轮、第二中间外凸齿轮、第一中间傅里叶齿轮、第二中间傅里叶齿轮、第一行星轴、第二行星轴、第一行星齿轮和第二行星齿轮。所述的中心轴一端与动力装置连接，另一端与行星架固定；所述的行星架包括通过螺栓连接的箱体和箱盖；牙嵌式法兰一端与移栽机机架固定，另一端与内凹太阳齿轮牙嵌式配合；牙嵌式法兰和内凹太阳齿轮均空套在中心轴上；第一中间轴与第二中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与箱体和箱盖通过轴承连接；第一中间外凸齿轮和第一中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第一中间轴上；第二中间外凸齿轮和第二中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第二中间轴上；第一行星轴与第二行星轴对称设置在行星架两端，且都与行星架通过轴承连接；所述的第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂固定。所述的内凹太阳齿轮两侧分别与第一中间外凸齿轮及第二中间外凸齿轮通过齿轮副连接；第一中间傅里叶齿轮与第一行星齿轮通过齿轮副连接；第二中间傅里叶齿轮与第二行星齿轮通过齿轮副连接。

所述第一中间外凸齿轮和第二中间外凸齿轮的节曲线参数相同；第一中间傅里叶齿轮与第二中间傅里叶齿轮的节曲线参数相同；第一行星齿轮与第二行星齿轮的节曲线参数相同。

所述的消除齿隙装置设置在箱体内；消除齿隙装置包括第一消除齿隙凸轮、第二消除齿隙凸轮、第一消除齿隙拨叉、第二消除齿隙拨叉、第一消除齿隙拨叉轴、第二消除齿隙拨叉轴、第一消除齿隙弹簧和第二消除齿隙弹簧；所述的第一消除齿隙凸轮与第一行星轴通过花键连接，第二消除齿隙凸轮与第二行星轴通过花键连接；所述的第一消除齿隙拨叉一端通过第一消除齿隙拨叉轴与箱体铰接，另一端与第一消除齿隙凸轮构成凸轮副；第二消除齿隙拨叉一端通过第二消除齿隙拨叉轴与箱体铰接，另一端与第二消除齿隙凸轮构成凸轮副；第一消除齿隙弹簧一端由箱体限位，另一端顶住第一消除齿隙拨叉中部；第二消除齿隙弹簧一端由箱体限位，另一端顶住第二消除齿隙拨叉中部。

所述的移栽臂包括移栽臂凸轮、移栽臂壳体、移栽臂壳体定位板、壳体盖、移栽臂拨叉、移栽臂拨叉轴、弹簧座、移栽臂弹簧、推苗杆、推苗爪、秧针定位板、第一秧针转动片、第二秧针转动片、第一秧针和第二秧针。所述的移栽臂凸轮与箱盖通过螺栓固定；移栽臂壳体定位板与移栽臂壳体通过螺栓固定，并与第一行星轴或第二行星轴通过平键连接；移栽臂拨叉中部通过移栽臂拨叉轴与移栽臂壳体铰接，一端与移栽臂凸轮构成凸轮副，另一端套在弹簧座构成滑动副；所述的推苗杆一端与弹簧座通过螺纹连接，另一端与推苗爪焊接；秧针定位板与移栽臂壳体固定；第一秧针转动片的两端分别与秧针定位板和第一秧针的尾部通过插销固定，第二秧针转动片的两端分别与秧针定位板和第二秧针的尾部通过插销固定；所述的移栽臂弹簧空套在推苗杆上，一端由弹簧座限位，另一端由移栽臂壳体限位；壳体盖固定在移栽臂壳体上，对弹簧座限位；第一秧针和第二秧针的头部均嵌入推苗爪开设的安装孔内。

本实用新型具有的有益效果是：

1、本实用新型可实现不等速传动，移栽臂尖点能输出满足农艺要求的取苗轨迹。

2、本实用新型齿轮传动装置采用七个齿轮传动的方式，第一级凹凸共轭非圆齿轮传动，可输出二次不等幅传动比，第二级非圆齿轮采用的是傅里叶函数的节曲线。齿轮传动稳定可靠，避免了高速运转下凹凸锁止弧等辅助零件带来的刚性冲击。

3、本实用新型结构简单、紧凑、安全可靠、制造成本低。

4、本实用新型采用两个移栽臂对称布置方案，行星架旋转一周，取苗两次，工作效率高。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构剖视图；

图2为本实用新型的工作原理示意图；

图3为本实用新型中齿轮传动装置的结构示意图；

图4为本实用新型中消除齿隙装置的结构示意图；

图5-1为本实用新型中移栽臂的装配示意图；

图5-2为本实用新型中移栽臂的外部结构示意图；

图6为本实用新型中内凹太阳齿轮与第一中间外凸齿轮的传动比曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，包括齿轮传动装置1、消除齿隙装置2和移栽臂3。

如图1、2和3所示，齿轮传动装置1包括中心轴4、行星架5、牙嵌式法兰6、内凹太阳齿轮7、第一中间轴8、第二中间轴9、第一中间外凸齿轮10、第二中间外凸齿轮11、第一中间傅里叶齿轮12、第二中间傅里叶齿轮13、第一行星轴14、第二行星轴15、第一行星齿轮16和第二行星齿轮17。中心轴4一端与动力装置(可采用电机和减速器传递动力)连接，另一端与行星架5固定；行星架5包括通过螺栓连接的箱体5-1和箱盖5-2；牙嵌式法兰6一端与移栽机机架固定，另一端与内凹太阳齿轮7牙嵌式配合；牙嵌式法兰6和内凹太阳齿轮7均空套在中心轴上；第一中间轴8与第二中间轴9对称设置在中心轴两侧，且均与箱体5-1和箱盖5-2通过轴承连接；第一中间外凸齿轮10和第一中间傅里叶齿轮12通过两个圆柱销固定，且均固定在第一中间轴8上；第二中间外凸齿轮11和第二中间傅里叶齿轮13通过两个圆柱销固定，且均固定在第二中间轴9上；第一行星轴14与第二行星轴15对称设置在行星架5两端，且都与行星架5通过轴承连接；第一行星齿轮16与第一行星轴14通过花键连接，第二行星齿轮17与第二行星轴15通过花键连接；第一行星轴14和第二行星轴15的一端伸出行星架5外分别与一个移栽臂3固定。内凹太阳齿轮7两侧分别与第一中间外凸齿轮10及第二中间外凸齿轮11通过齿轮副连接；第一中间傅里叶齿轮12与第一行星齿轮16通过齿轮副连接；第二中间傅里叶齿轮13与第二行星齿轮17通过齿轮副连接。

第一中间外凸齿轮10和第二中间外凸齿轮11的节曲线参数相同；第一中间傅里叶齿轮12与第二中间傅里叶齿轮13的节曲线参数相同；第一行星齿轮16与第二行星齿轮17的节曲线参数相同。

如图2所示，行星架5逆时针转动，通过凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系的不等速传动，移栽臂3的秧针尖点形成了取苗轨迹18，取苗轨迹设有环扣，从头部尖点至钵盘19顶部为取苗段，取苗段深度可达35mm，保证了能够顺利的垂直夹出钵苗，且不损伤砵盘19。

如图4所示，消除齿隙装置2设置在箱体5-1内；消除齿隙装置2包括第一消除齿隙凸轮20、第二消除齿隙凸轮21、第一消除齿隙拨叉22、第二消除齿隙拨叉23、第一消除齿隙拨叉轴24、第二消除齿隙拨叉轴25、第一消除齿隙弹簧26和第二消除齿隙弹簧27；第一消除齿隙凸轮20与第一行星轴14通过花键连接，第二消除齿隙凸轮21与第二行星轴15通过花键连接；第一消除齿隙拨叉22一端通过第一消除齿隙拨叉轴24与箱体5-1铰接，另一端与第一消除齿隙凸轮20构成凸轮副；第二消除齿隙拨叉23一端通过第二消除齿隙拨叉轴25与箱体5-1铰接，另一端与第二消除齿隙凸轮21构成凸轮副；第一消除齿隙弹簧26一端由箱体5-1限位，另一端顶住第一消除齿隙拨叉22中部；第二消除齿隙弹簧27一端由箱体5-1限位，另一端顶住第二消除齿隙拨叉23中部。

如图5-1和5-2所示，移栽臂3包括移栽臂凸轮28、移栽臂壳体29、移栽臂壳体定位板30、壳体盖31、移栽臂拨叉32、移栽臂拨叉轴33、弹簧座34、移栽臂弹簧35、推苗杆36、推苗爪37、秧针定位板38、第一秧针转动片39、第二秧针转动片40、第一秧针41和第二秧针42。移栽臂凸轮28与箱盖5-2通过螺栓固定；移栽臂壳体定位板30与移栽臂壳体29通过螺栓固定，并与第一行星轴14或第二行星轴15通过平键连接；移栽臂拨叉32中部通过移栽臂拨叉轴33与移栽臂壳体29铰接，一端与移栽臂凸轮28构成凸轮副，另一端套在弹簧座34构成滑动副；推苗杆36一端与弹簧座34通过螺纹连接，另一端与推苗爪37焊接；秧针定位板38与移栽臂壳体29固定；第一秧针转动片39的两端分别与秧针定位板38和第一秧针41的尾部通过插销固定，第二秧针转动片40的两端分别与秧针定位板38和第二秧针42的尾部通过插销固定；移栽臂弹簧35空套在推苗杆36上，一端由弹簧座34限位，另一端由移栽臂壳体29限位；壳体盖31固定在移栽臂壳体29上，对弹簧座34限位；第一秧针41和第二秧针42的头部均嵌入推苗爪37开设的安装孔内。

如图6所示，为行星架5相对内凹太阳齿轮7逆时针转过的角位移，i₁₂为内凹太阳齿轮7与第一中间外凸齿轮10的传动比。从图中可以看出，在90°～180°区间内，传动比经过一次较小的波动，在270°～360°区间内，传动比经过一次较大的波动。第一级齿轮副传动齿轮(内凹太阳齿轮7与第一中间外凸齿轮10或第二中间外凸齿轮11)具有明显的内凹和外凸的特征，可输出变化较大的传动比，从而满足机构所要达到的设计要求。

该凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构的工作原理：

动力经中心轴4传给行星架5，带动行星架5转动；牙嵌式法兰6与内凹太阳轮7固定连接，空套在中心轴4上，并与机架固定连接；内凹太阳齿轮7的两侧分别与第一外凸中间齿轮10及第二外凸中间齿轮11啮合，第一傅里叶中间齿轮12与第一行星齿轮16啮合，第二傅里叶中间齿轮13与第二行星齿轮17啮合；行星架5转动带动第一外凸中间齿轮10、第二外凸中间齿轮11、第一傅里叶中间齿轮12、第二傅里叶中间齿轮13、第一行星齿轮16和第二行星齿轮17公转，从而实现了移栽臂3的不等速传动。

当移栽臂3秧针尖点运动到刚要进入砵盘进行取苗时，消除齿隙装置2开始处于工作状态，第一消除齿隙拨叉22给第一消除齿隙凸轮20力矩，或第二消除齿隙拨叉23给第二消除齿隙凸轮21力矩，使各齿轮之间的齿隙得以消除，移栽臂3能够以稳定的姿态进入砵盘19进行取苗，防止了取苗时移栽臂位置的晃动给苗带来损伤。

当行星架转动到推苗位置时，移栽臂中的移栽臂拨叉32受到移栽臂凸轮28的推动，使移栽臂拨叉32旋转，带动弹簧座34及推苗杆36向推苗爪37的头部运动，第一秧针41和第二秧针42在推苗爪37的作用下张开，钵苗脱落，推苗爪37完成推苗动作。当行星架转动到取苗位置时，移栽臂拨叉32处于移栽臂凸轮8的近休止段，两者之间没有接触，在移栽臂弹簧35的作用下，弹簧座34、推苗杆36及推苗爪37恢复到初始位置，第一秧针41与第二秧针42在推苗爪37的作用下夹紧钵苗，完成取苗动作并为下一次推苗做准备。

Claims

1.凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，包括齿轮传动装置、消除齿隙装置和移栽臂；所述的齿轮传动装置包括中心轴、行星架、牙嵌式法兰、内凹太阳齿轮、第一中间轴、第二中间轴、第一中间外凸齿轮、第二中间外凸齿轮、第一中间傅里叶齿轮、第二中间傅里叶齿轮、第一行星轴、第二行星轴、第一行星齿轮和第二行星齿轮，其特征在于：所述的中心轴一端与动力装置连接，另一端与行星架固定；所述的行星架包括通过螺栓连接的箱体和箱盖；牙嵌式法兰一端与移栽机机架固定，另一端与内凹太阳齿轮牙嵌式配合；牙嵌式法兰和内凹太阳齿轮均空套在中心轴上；第一中间轴与第二中间轴对称设置在中心轴两侧，且均与箱体和箱盖通过轴承连接；第一中间外凸齿轮和第一中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第一中间轴上；第二中间外凸齿轮和第二中间傅里叶齿轮通过两个圆柱销固定，且均固定在第二中间轴上；第一行星轴与第二行星轴对称设置在行星架两端，且都与行星架通过轴承连接；所述的第一行星齿轮与第一行星轴通过花键连接，第二行星齿轮与第二行星轴通过花键连接；第一行星轴和第二行星轴的一端伸出行星架外分别与一个移栽臂固定；所述的内凹太阳齿轮两侧分别与第一中间外凸齿轮及第二中间外凸齿轮通过齿轮副连接；第一中间傅里叶齿轮与第一行星齿轮通过齿轮副连接；第二中间傅里叶齿轮与第二行星齿轮通过齿轮副连接。

2.根据权利要求1所述的凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，其特征在于：所述第一中间外凸齿轮和第二中间外凸齿轮的节曲线参数相同；第一中间傅里叶齿轮与第二中间傅里叶齿轮的节曲线参数相同；第一行星齿轮与第二行星齿轮的节曲线参数相同。

3.根据权利要求1所述的凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，其特征在于：所述的消除齿隙装置设置在箱体内；消除齿隙装置包括第一消除齿隙凸轮、第二消除齿隙凸轮、第一消除齿隙拨叉、第二消除齿隙拨叉、第一消除齿隙拨叉轴、第二消除齿隙拨叉轴、第一消除齿隙弹簧和第二消除齿隙弹簧；所述的第一消除齿隙凸轮与第一行星轴通过花键连接，第二消除齿隙凸轮与第二行星轴通过花键连接；所述的第一消除齿隙拨叉一端通过第一消除齿隙拨叉轴与箱体铰接，另一端与第一消除齿隙凸轮构成凸轮副；第二消除齿隙拨叉一端通过第二消除齿隙拨叉轴与箱体铰接，另一端与第二消除齿隙凸轮构成凸轮副；第一消除齿隙弹簧一端由箱体限位，另一端顶住第一消除齿隙拨叉中部；第二消除齿隙弹簧一端由箱体限位，另一端顶住第二消除齿隙拨叉中部。

4.根据权利要求1所述的凹凸共轭-傅里叶齿轮行星轮系取苗机构，其特征在于：所述的移栽臂包括移栽臂凸轮、移栽臂壳体、移栽臂壳体定位板、壳体盖、移栽臂拨叉、移栽臂拨叉轴、弹簧座、移栽臂弹簧、推苗杆、推苗爪、秧针定位板、第一秧针转动片、第二秧针转动片、第一秧针和第二秧针；所述的移栽臂凸轮与箱盖通过螺栓固定；移栽臂壳体定位板与移栽臂壳体通过螺栓固定，并与第一行星轴或第二行星轴通过平键连接；移栽臂拨叉中部通过移栽臂拨叉轴与移栽臂壳体铰接，一端与移栽臂凸轮构成凸轮副，另一端套在弹簧座构成滑动副；所述的推苗杆一端与弹簧座通过螺纹连接，另一端与推苗爪焊接；秧针定位板与移栽臂壳体固定；第一秧针转动片的两端分别与秧针定位板和第一秧针的尾部通过插销固定，第二秧针转动片的两端分别与秧针定位板和第二秧针的尾部通过插销固定；所述的移栽臂弹簧空套在推苗杆上，一端由弹簧座限位，另一端由移栽臂壳体限位；壳体盖固定在移栽臂壳体上，对弹簧座限位；第一秧针和第二秧针的头部均嵌入推苗爪开设的安装孔内。