CN206159404U - 一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构。现有水稻钵苗宽窄行移栽机构的取秧轨迹取秧段有较大横向偏移，取秧成功率低。本实用新型第一种方案：中心非圆锥齿轮的两侧分别与上中间非圆锥齿轮和下中间非圆锥齿轮啮合，上中间斜齿轮与上中间非圆锥齿轮同轴安装并与上行星斜齿轮啮合；下中间斜齿轮与下中间非圆锥齿轮同轴安装并与下行星斜齿轮啮合；第二种方案：中心平面非圆齿轮的两侧分别与上中间平面非圆齿轮和下中间平面非圆齿轮啮合，上中间圆锥齿轮与上中间平面非圆齿轮同轴安装并与上行星圆锥齿轮啮合；下中间圆锥齿轮与下中间平面非圆齿轮同轴安装并与下行星圆锥齿轮啮合。本实用新型取秧段轨迹横向偏移量小于2mm，实现直取秧。

Description

一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构

技术领域

本实用新型属于农业机械领域，涉及高速钵苗宽窄行移栽机，具体涉及一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构。

背景技术

目前，水稻插秧机得到了较为广泛的应用，但插秧机的分插机构所取的秧苗都为毯状苗，通过撕扯秧苗，再插入田间，容易伤害秧苗根部。钵苗宽窄行移栽机构所取的秧苗为钵苗，钵与钵之间的苗相互独立，不存在盘根现象，所以在取苗过程不存在伤根问题，相比毯状苗插秧的秧苗没有缓苗期，从而可缩短水稻生长周期，这对提高水稻产量具有重大意义。

宽窄行种植是指水稻植株进行宽行和窄行相间隔的种植方式，这种种植方式利用作物边际优势的增产原理，通过调整秧苗的行间距，改善植株间通风，增加单位面积光照，同时可以减轻病虫害，从而达到优质高产、节本增效的目的。

宽窄行移栽机构是在不改变现有钵苗移栽机秧箱结构的基础上实现秧苗宽窄行不等行距种植的部件。公开号为CN102640604A的专利申请公开了一种高速插秧机非圆锥齿轮宽窄行移栽机构，虽然该专利申请中提到了第一级斜齿轮和第二级非圆锥齿轮传动，实现宽窄行插秧，其运动规律在一定程度上满足了移栽机构秧针的取秧、插秧轨迹和姿态，但其功能仅限于插秧机的“腰子形”轨迹或“海豚形”轨迹，并不能形成钵苗移栽所需要的“8字形”空间复杂轨迹，即该专利所提出的机构仅能应用于插秧机，并不能满足水稻钵苗宽窄行移栽的要求。

公开号为CN103004346A的专利公开了一种非圆锥齿轮钵苗宽窄行移栽机构，该专利中提出的直齿轮、斜齿轮和非圆齿轮的组合形式机构的取秧动作为“夹土”，即在取秧过程中夹片夹持的是钵苗的钵土；该机构的移栽轨迹为带有尖嘴的空间运动轨迹，在高速作业时会有较大的冲击振动，可靠性不高。

申请号为CN201310318352.7的专利申请公开了一种七非圆锥锥齿轮行星轮系钵苗宽窄行移栽机构，该机构的核心部件为七非圆锥锥齿轮的行星轮系，其取苗爪可以实现“8字形”的空间运动轨迹，但是该机构的“8字形”移栽轨迹在取秧段有较大的横向偏移量，即取秧爪在取秧的同时又横向偏移的动作，与秧箱的左右送秧动作相互干扰，造成取秧不准确，取秧成功率较低。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供两种应用于高速水稻钵苗移栽机的直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括传动箱、行星轮系、上移栽臂和下移栽臂；两个行星轮系对称布置在传动箱两侧；行星轮系两端分别设置上移栽臂和下移栽臂；所述的中心轴和主动链轮轴均通过轴承支承在传动箱上，固定在主动链轮轴上的主动链轮与固定在中心轴上的中心链轮通过链条连接。

行星轮系、上移栽臂和下移栽臂的第一种结构方案：

所述的行星轮系包括齿轮箱、中心非圆锥齿轮、上中间非圆锥齿轮、上中间斜齿轮、上行星斜齿轮、下中间非圆锥齿轮、下中间斜齿轮和下行星斜齿轮，以及通过轴承支承在齿轮箱内的上中间轴、上行星轴、下中间轴和下行星轴；齿轮箱与中心轴伸出传动箱外的端部固定；所述的中心非圆锥齿轮空套在中心轴上，并通过牙嵌式法兰与传动箱固定；上中间斜齿轮和上中间非圆锥齿轮均与上中间轴固定；下中间斜齿轮和下中间非圆锥齿轮均与下中间轴固定；所述中心非圆锥齿轮的两侧分别与上中间非圆锥齿轮和下中间非圆锥齿轮啮合；上行星斜齿轮与上行星轴固定，并与上中间斜齿轮啮合；下行星斜齿轮与下行星轴固定，并与下中间斜齿轮啮合。

所述的上中间轴和下中间轴对称设置在中心轴两侧；所述的上行星轴和下行星轴对称设置在中心轴两侧，上行星轴与上中间轴、下行星轴与下中间轴之间的轴交角均为4°；上中间斜齿轮、上行星斜齿轮、下中间斜齿轮及下行星斜齿轮的螺旋角均为2°。

所述上移栽臂和下移栽臂的结构完全相同，均包括移栽臂壳体、凸轮、拨叉、弹簧座、弹簧、推秧杆、U形块、固定块和取秧夹片；所述拨叉的中部与移栽臂壳体铰接，两端分别与凸轮和弹簧座构成凸轮副；弹簧座的一端与推秧杆固定，另一端与移栽臂壳体通过弹簧连接；推秧杆伸出移栽臂壳体的一端设有偏置轴端，偏置轴端的偏置距离为δ，δ≥5.3mm；U形块固定在偏置轴端上；两片取秧夹片对称设置在偏置轴端两侧，且尾部均通过固定块固定在移栽臂壳体上，头部均伸入U形块内。上移栽臂的凸轮与齿轮箱固定；上移栽臂的移栽臂壳体空套在上移栽臂的凸轮上，上行星轴的一端穿过上移栽臂的凸轮内孔，并与上移栽臂的移栽臂壳体固定；下移栽臂的凸轮与齿轮箱固定；下移栽臂的移栽臂壳体空套在下移栽臂的凸轮上，下行星轴的一端穿过下移栽臂的凸轮内孔，并与下移栽臂的移栽臂壳体固定。

所述的中心非圆锥齿轮、上中间非圆锥齿轮和下中间非圆锥齿轮均为球面锥齿轮；所述中心非圆锥齿轮的节曲线由三次非均匀B样条拟合而成，并通过12个型值点向径值控制节曲线的形状；中心非圆锥齿轮与上中间非圆锥齿轮或下中间非圆锥齿轮的啮合锥角η＝η₁+η₂＝3.67°，其中，η₁为中心非圆锥齿轮节曲线的分锥角，η₂为上中间非圆锥齿轮或下中间非圆锥齿轮节曲线的分锥角；所述12个型值点向径的投影长度分别为：r₁＝21.6mm，r₂＝28.7mm，r₃＝31.5mm，r₄＝31.9mm，r₅＝24mm，r₆＝16.5mm，r₇＝13.6mm，r₈＝13.4mm，r₉＝14.8mm，r₁₀＝20.56mm，r₁₁＝32.4mm，r₁₂＝37.6mm。

行星轮系、上移栽臂和下移栽臂的第二种结构方案：

所述的行星轮系包括齿轮箱、中心平面非圆齿轮、上中间平面非圆齿轮、上中间圆锥齿轮、上行星圆锥齿轮、下中间平面非圆齿轮、下中间圆锥齿轮和下行星圆锥齿轮，以及通过轴承支承在齿轮箱内的上中间轴、上行星轴、下中间轴和下行星轴；所述的齿轮箱与中心轴伸出传动箱外的端部固定；所述的中心平面非圆齿轮空套在中心轴上，并通过牙嵌式法兰与传动箱固定；上中间圆锥齿轮和上中间平面非圆齿轮均与上中间轴固定；下中间圆锥齿轮和下中间平面非圆齿轮均与下中间轴固定；所述中心平面非圆齿轮的两侧分别与上中间平面非圆齿轮和下中间平面非圆齿轮啮合；所述的上行星圆锥齿轮与上行星轴固定，并与上中间圆锥齿轮啮合；下行星圆锥齿轮与下行星轴固定，并与下中间圆锥齿轮啮合。所述的上中间轴和下中间轴对称设置在中心轴两侧；所述的上行星轴和下行星轴对称设置在中心轴两侧。

所述上移栽臂和下移栽臂的结构完全相同，均包括移栽臂壳体、凸轮、拨叉、弹簧座、弹簧、推秧杆、U形块、固定块和取秧夹片；所述拨叉的中部与移栽臂壳体铰接，两端分别与凸轮和弹簧座构成凸轮副；所述弹簧座的一端与推秧杆固定，另一端与移栽臂壳体通过弹簧连接；两片取秧夹片对称设置在推秧杆两侧，且尾部均通过固定块固定在移栽臂壳体上，头部均伸入U形块内。上移栽臂的凸轮与齿轮箱固定，上移栽臂的移栽臂壳体空套在上移栽臂的凸轮上；上行星轴的一端穿过上移栽臂的凸轮内孔，并与上移栽臂的移栽臂壳体固定；下移栽臂的凸轮与齿轮箱固定，下移栽臂的移栽臂壳体空套在下移栽臂的凸轮上；下行星轴的一端穿过下移栽臂的凸轮内孔，并与下移栽臂的移栽臂壳体固定。

所述中心平面非圆齿轮的节曲线由三次非均匀B样条拟合而成，并通过12个型值点向径值控制节曲线形状；所述的12个型值点向径分别为：n₁＝13.2mm，n₂＝19.0mm，n₃＝29.4mm，n₄＝30.3mm，n₅＝26.2mm，n₆＝26.8mm，n₇＝26.7mm，n₈＝30.2mm，n₉＝25.9mm，n₁₀＝18.2mm，n₁₁＝13.1mm，n₁₂＝11.7mm；中心平面非圆齿轮与上中间平面非圆齿轮或下中间平面非圆齿轮啮合的中心距为48.7mm。上中间圆锥齿轮、上行星圆锥齿轮、下中间圆锥齿轮和下行星圆锥齿轮的锥距均为305.1mm，上中间圆锥齿轮与上行星圆锥齿轮、下中间圆锥齿轮与下行星圆锥齿轮的啮合锥角均为9.671°。

所述上中间非圆锥齿轮与下中间非圆锥齿轮的几何参数完全相同；所述的上中间斜齿轮、上行星斜齿轮、下中间斜齿轮和下行星斜齿轮均为模数取3、齿数取17的左旋斜齿轮。

所述的上中间平面非圆齿轮与下中间平面非圆齿轮的几何参数完全相同；所述的上中间圆锥齿轮、上行星圆锥齿轮、下中间圆锥齿轮和下行星圆锥齿轮的几何参数完全相同。

所述的取秧夹片尖点所形成的移栽轨迹取秧段的横向偏移量△d<2mm。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型采用非圆锥齿轮与交错斜齿轮组合或平面非圆齿轮与圆锥齿轮组合的形式，使得移栽机构的行星轮系在具有变速传动特性的同时具备空间传动特性，而且能得到钵苗移栽轨迹所需的特定传动比；通过优化非圆锥齿轮的节曲线参数和斜齿轮螺旋角或平面非圆齿轮的节曲线参数，可以得到能实现水稻钵苗一宽一窄种植的钵苗移栽机构；与专利号CN201510005883.X和CN201510213119.1中提到的钵苗宽窄行机构相比，该机构结构更加简单，齿轮数量大大减小，而且第一种方案中通过移栽臂夹片的偏置和推秧杆的错位焊接解决了移栽机构的两个移栽臂在转动过程中相互干涉的问题。

2、本实用新型解决了交错齿轮-椭圆锥齿轮行星轮系和交错齿轮-非圆锥齿轮移栽机构仅能应用于插秧机的问题，相比于这些分插机构的“腰子形”和“海豚形”移栽轨迹，本实用新型的移栽机构可以形成复杂的空间“8字形”轨迹，以实现钵苗移栽的特殊要求。钵苗移栽是比机插秧更先进的农艺技术，在具体的实施上也更加困难，所以本实用新型以简单的齿轮机构实现了插秧机的分插机构所不能实现的钵苗移栽功能，并能实现直取秧，解决了现有的钵苗移栽机构的取秧成功率低的问题，可以应用于实际生产作业。

公开号为CN103004346A的专利公开了一种非圆锥齿轮钵苗宽窄行移栽机构，该专利中提出的直齿轮、斜齿轮和非圆齿轮的组合形式机构可以实现带有尖嘴的空间运动轨迹，在取秧过程中夹片夹持的是钵苗的钵土，而本实用新型的直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构实现的是“8字形”空间轨迹，取秧过程中夹片夹持的是钵苗的茎秆，使取秧过程更加可靠，且提高了取秧的成功率。

申请号为CN201310318352.7的专利申请公开了一种七非圆锥锥齿轮行星轮系钵苗宽窄行移栽机构，该机构的核心部件为七非圆锥锥齿轮的行星轮系，其取苗爪可以实现“8字形”的空间运动轨迹，但是该机构的“8字形”移栽轨迹在取秧段有较大的横向偏移量，即取秧爪在取秧的同时又横向偏移的动作，这个偏移会和秧箱的左右送秧动作相互干扰，造成取秧不准确，取秧成功率较低。而本实用新型的直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构的移栽臂在取秧段的横向偏移量△d<2mm，可以保证较高的取秧成功率。

附图说明

图1是本实用新型中第一种移栽机构的结构原理示意图。

图2是本实用新型中第一种移栽机构的齿轮装配示意图。

图3是本实用新型中第一种移栽机构的齿轮啮合状态示意图。

图4是本实用新型中第一种移栽机构的中心非圆锥齿轮与上、下中间非圆锥齿轮的啮合示意图。

图5是本实用新型中第一种移栽机构的下中间斜齿轮与下行星斜齿轮交错啮合示意图。

图6是本实用新型中第一种移栽机构的移栽臂剖视图。

图7是本实用新型中第一种移栽机构的移栽臂俯视图。

图8是本实用新型中第一种移栽机构的中心非圆锥齿轮的节曲线投影视图。

图9是本实用新型中第一种移栽机构的中心非圆锥齿轮与中间非圆锥齿轮节曲线啮合图。

图10是本实用新型中第一种移栽机构的取苗过程示意图。

图11是本实用新型中第一种移栽机构实现的移栽轨迹俯视图。

图12是本实用新型中第一种移栽机构作业时形成宽窄行移栽的移栽效果示意图。

图13是本实用新型中第二种移栽机构的结构原理示意图。

图14是本实用新型中第二种移栽机构的齿轮装配示意图。

图15是本实用新型中第二种移栽机构的齿轮啮合状态示意图。

图16是本实用新型中第二种移栽机构的中心平面非圆齿轮与上、下中间平面非圆齿轮的啮合示意图。

图17是本实用新型中第二种移栽机构的上中间圆锥齿轮与上行星圆锥齿轮啮合示意图。

图18是本实用新型中第二种移栽机构的移栽臂剖视图。

图19是本实用新型中第二种移栽机构的移栽臂俯视图。

图20是本实用新型中第二种移栽机构的中心平面非圆齿轮与中间平面非圆齿轮节曲线啮合图。

图21是本实用新型中第二种移栽机构的中心平面非圆齿轮的节曲线图。

图22是本实用新型中第二种移栽机构的取苗过程示意图。

图23是本实用新型中第二种移栽机构实现的移栽轨迹俯视图。

图24是本实用新型中第二种移栽机构作业时形成宽窄行移栽的移栽效果示意图。

图中：1、中心链轮，2、中心轴，3、牙嵌式法兰，4、下中间非圆锥齿轮，5、下行星轴，6、下行星斜齿轮，7、下移栽臂，8、下中间斜齿轮，9、下中间轴，10、上中间轴，11、上中间非圆锥齿轮，12、上中间斜齿轮，13、上行星轴，14、上行星斜齿轮，15、上移栽臂，16、齿轮箱，17、中心非圆锥齿轮，18、链条，19、主动链轮，20、主动链轮轴，21、传动箱，22、凸轮，23、拨叉，24、弹簧座，25、弹簧，26、推秧杆，27、U形块，28、固定块，29、取秧夹片，30、钵苗，31、第一种移栽机构的移栽轨迹，32、地面，33、钵盘，34、下中间圆锥齿轮，35、下行星圆锥齿轮，36、下中间平面非圆齿轮，37、上中间圆锥齿轮，38、上中间平面非圆齿轮，39、上行星圆锥齿轮，40、中心平面非圆齿轮，41、第二种移栽机构的移栽轨迹，a、取秧进入点，b、取秧点，c、推秧点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实现直取式钵苗移栽的第一种移栽机构方案：

如图1、图2和图3所示，一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构，包括传动箱21、行星轮系、上移栽臂15和下移栽臂7；两个行星轮系对称布置在传动箱两侧；行星轮系两端分别设置上移栽臂15和下移栽臂7；中心轴2和主动链轮轴20均通过轴承支承在传动箱21上，固定在主动链轮轴20上的主动链轮19与固定在中心轴2上的中心链轮1通过链条18连接。

如图2和图3所示，行星轮系包括齿轮箱16、中心非圆锥齿轮17、上中间非圆锥齿轮11、上中间斜齿轮12、上行星斜齿轮14、下中间非圆锥齿轮4、下中间斜齿轮8和下行星斜齿轮6，以及通过轴承支承在齿轮箱16内的上中间轴10、上行星轴13、下中间轴9和下行星轴5；齿轮箱16与中心轴2伸出传动箱21外的端部固定；中心非圆锥齿轮17空套在中心轴2上，并通过牙嵌式法兰3与传动箱21固定；上中间斜齿轮12和上中间非圆锥齿轮11均与上中间轴10固定；下中间斜齿轮8和下中间非圆锥齿轮4均与下中间轴9固定；中心非圆锥齿轮17的两侧分别与上中间非圆锥齿轮11和下中间非圆锥齿轮4啮合；上行星斜齿轮14与上行星轴13固定，并与上中间斜齿轮12啮合；下行星斜齿轮6与下行星轴5固定，并与下中间斜齿轮8啮合。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，上中间轴10和下中间轴9对称设置在中心轴2两侧，上行星轴13和下行星轴5对称设置在中心轴2两侧，上中间轴10和上行星轴13的轴交角为4°，下中间轴9和下行星轴5的轴交角为4°。上中间斜齿轮12、下中间斜齿轮8、上行星斜齿轮14、下行星斜齿轮6的螺旋角均为2°，从而保证斜齿轮交错安装时可以正确啮合。斜齿轮交错安装使得移栽机构具有更好的空间传动特性，以实现满足要求的移栽轨迹。

如图2和3所示，上中间非圆锥齿轮11与下中间非圆锥齿轮4的几何参数完全相同；上中间斜齿轮12、上行星斜齿轮14、下中间斜齿轮8和下行星斜齿轮6均为模数取3、齿数取17的左旋斜齿轮。

如图1、图6和图7所示，上移栽臂15和下移栽臂7的结构完全相同，均包括移栽臂壳体、凸轮22、拨叉23、弹簧座24、弹簧25、推秧杆26、U形块27、固定块28和取秧夹片29；拨叉23的中部与移栽臂壳体铰接，两端分别与凸轮22和弹簧座24构成凸轮副；弹簧座24的一端与推秧杆26固定，另一端与移栽臂壳体通过弹簧25连接；推秧杆26伸出移栽臂壳体的一端设有偏置轴端，偏置轴端的偏置距离为δ；为避免两个移栽臂在转动过程中相互干涉，δ≥5.3mm；U形块27固定在偏置轴端上；两片取秧夹片29对称设置在偏置轴端两侧，且尾部均通过固定块28固定在移栽臂壳体上，头部均伸入U形块27内。上移栽臂15的凸轮与齿轮箱16固定；上移栽臂15的移栽臂壳体空套在上移栽臂15的凸轮上，上行星轴13的一端穿过上移栽臂15的凸轮内孔，并与上移栽臂15的移栽臂壳体固定；下移栽臂7的凸轮与齿轮箱16固定；下移栽臂7的移栽臂壳体空套在下移栽臂7的凸轮上，下行星轴5的一端穿过下移栽臂7的凸轮内孔，并与下移栽臂7的移栽臂壳体固定。

如图1、图2和图3所示，行星轮系的第一级齿轮为非圆锥齿轮副传动，第二级齿轮为斜齿轮副传动。如图9所示，L₁为中心非圆锥齿轮的节曲线，O₁为其转动中心；L₂为中间非圆锥齿轮的节曲线，O₂为其转动中心，P为两个节曲线的啮合点；L₁通过三次非均匀B样条拟合而成，由12个型值点向径值控制节曲线的形状；图8为中心非圆锥齿轮节曲线L₁在xoy平面上的投影，r₁到r₁₂为12个型值点向径的投影长度；由于中心非圆锥齿轮和中间非圆锥齿轮均为球面齿轮，所以两个齿轮的节曲线在同一个半径为R的球面上；在节曲线啮合转动的过程中，OO₁与OP的夹角为分锥角η₁，OO₂与OP的夹角为分锥角η₂，OO₁与OO₂的夹角为锥角η，η＝η₁+η₂，锥角η在节曲线的啮合转动过程中保持不变；本实用新型中半径R＝800mm，锥角η＝3.67°，r₁＝21.6mm，r₂＝28.7mm，r₃＝31.5mm，r₄＝31.9mm，r₅＝24mm，r₆＝16.5mm，r₇＝13.6mm，r₈＝13.4mm，r₉＝14.8mm，r₁₀＝20.56mm，r₁₁＝32.4mm，r₁₂＝37.6mm。

如图10、图11和图12所示，为实现钵苗宽窄行种植的宽行行距40cm、窄行行距20cm的要求，移栽机构取秧夹片29尖点的移栽轨迹31要满足插秧过程总偏移量△D＝50mm,同时，为了提高插秧质量，又要保证轨迹取秧段的偏移量△d要尽量小，保证“直取秧”。如图11所示的移栽轨迹俯视图中，移栽臂在取秧进入点a开始进入取秧，在b点开始夹苗动作，这一段轨迹的横向偏移量△d直接影响了取秧成功率，如果△d过大，移栽臂将与秧箱的横移相互干涉，造成夹苗不准确。本实用新型移栽机构取秧夹片尖点所形成的轨迹取秧段偏移量△d<2mm,在实现钵苗宽窄行移栽的同时保证了取秧动作为“直取秧”。

该直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构的工作原理是：

动力传输到传动箱21后，由主动链轮19带动链条18，将动力传递到中心链轮1上，中心链轮1带动中心轴2转动，齿轮箱16与中心轴2的轴端固定并随中心轴2转动；中心非圆锥齿轮17通过牙嵌式法兰3与传动箱21固定；齿轮箱16内，空套在中心轴2上的中心非圆锥齿轮17分别与上中间非圆锥齿轮11、下中间非圆锥齿轮4啮合；上中间斜齿轮12与上行星斜齿轮14啮合，下中间斜齿轮8与下行星斜齿轮6啮合。当上行星斜齿轮14随上行星轴13相对齿轮箱16转动时，带动上移栽臂15转动；当下行星斜齿轮6随下行星轴5相对齿轮箱16转动时，带动下移栽臂7转动；移栽臂的转动带动拨叉23围绕凸轮22摆动，凸轮22与齿轮箱16通过螺钉固定；拨叉23的摆动带动弹簧座24移动，弹簧座24与推秧杆26通过螺纹连接，拨叉23的摆动使推秧杆26实现推出和收回的动作。在取秧开始前，拨叉23经过凸轮22的升程段而抬起，将推秧杆26收回至最里端，同时弹簧座24压缩弹簧25，与推秧杆焊接的U形块27挤压取秧夹片29使夹片夹紧秧苗，并随移栽臂的转动将钵苗30从钵盘33中拔出，完成取秧动作。当移栽臂到达推秧位置时，拨叉23转至凸轮22回程段，弹簧25推动弹簧座24并带动推秧杆26向外快速移动，U形块27的移动使取秧夹片29在自身弹力下张开，推秧杆26将秧苗推入土中，完成推秧动作。由于上行星斜齿轮14与上中间斜齿轮12之间及下行星斜齿轮6与下中间斜齿轮8之间存在4°的轴交角，且中心非圆锥齿轮17与上中间非圆锥齿轮11、下中间非圆锥齿轮4之间的空间传动特性，使上移栽臂15、下移栽臂7在转动的同时实现横向摆动，引起移栽臂上的取秧夹片29在取秧点b取钵苗30后，其位于地面32的推秧点c相对于取秧点b偏移50mm的距离，当几套移栽机构同时工作时，水稻秧苗会呈现宽行和窄行交替的模式，由此实现水稻钵苗的机械化宽窄行移栽。

实现直取式钵苗移栽的第二种移栽机构方案：

如图13、图14和图15所示，一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构，包括传动箱21、行星轮系、上移栽臂15和下移栽臂7；两个行星轮系对称布置在传动箱两侧，行星轮系两端设有上移栽臂15和下移栽臂7；中心轴2和主动链轮轴20均通过轴承支承在传动箱21上，固定在主动链轮轴20上的主动链轮19与固定在中心轴2上的中心链轮1通过链条18连接。

如图14和图15所示，行星轮系包括齿轮箱16、中心平面非圆齿轮40、上中间平面非圆齿轮38、上中间圆锥齿轮37、上行星圆锥齿轮39、下中间平面非圆齿轮36、下中间圆锥齿轮34和下行星圆锥齿轮35，以及通过轴承支承在齿轮箱16内的上中间轴10、上行星轴13、下中间轴9和下行星轴5；齿轮箱16与中心轴2伸出传动箱21外的端部固定；中心平面非圆齿轮40空套在中心轴2上，并通过牙嵌式法兰3与传动箱21固定；上中间圆锥齿轮37和上中间平面非圆齿轮38均与上中间轴10固定；下中间圆锥齿轮34和下中间平面非圆齿轮36均与下中间轴9固定；中心平面非圆齿轮40的两侧分别与上中间平面非圆齿轮38和下中间平面非圆齿轮34啮合；上行星圆锥齿轮39与上行星轴13固定，并与上中间圆锥齿轮37啮合；下行星圆锥齿轮35与下行星轴5固定，并与下中间圆锥齿轮34啮合。

如图13、图14、图15和图16所示，上中间轴10和下中间轴9对称设置在中心轴2两侧，上行星轴13和下行星轴5对称设置在中心轴2两侧。应用平面非圆齿轮和圆锥齿轮的组合使得移栽机构具有更好的空间传动特性，以实现满足要求的移栽轨迹。

如图14、图15和图16所示，上中间平面非圆齿轮38与下中间平面非圆齿轮36的几何参数完全相同；上中间圆锥齿轮37、上行星圆锥齿轮39、下中间圆锥齿轮34和下行星圆锥齿轮35的几何参数完全相同。

如图13、图18和图19所示，上移栽臂15和下移栽臂7的结构完全相同，均包括移栽臂壳体、凸轮22、拨叉23、弹簧座24、弹簧25、推秧杆26、U形块27、固定块28和取秧夹片29；拨叉23的中部与移栽臂壳体铰接，两端分别与凸轮22和弹簧座24构成凸轮副；弹簧座24的一端与推秧杆26固定，另一端与移栽臂壳体通过弹簧25连接；两片取秧夹片29对称设置在推秧杆26两侧，且尾部均通过固定块28固定在移栽臂壳体上，头部均伸入U形块27内。上移栽臂15的凸轮与齿轮箱16固定，上移栽臂15的移栽臂壳体空套在上移栽臂15的凸轮上；上行星轴13的一端穿过上移栽臂15的凸轮内孔，并与上移栽臂15的移栽臂壳体固定；下移栽臂7的凸轮与齿轮箱16固定，下移栽臂7的移栽臂壳体空套在下移栽臂7的凸轮上；下行星轴5的一端穿过下移栽臂7的凸轮内孔，并与下移栽臂7的移栽臂壳体固定。

如图13、图14和图15所示，行星轮系的第一级齿轮为平面非圆齿轮副传动，第二级齿轮为圆锥齿轮副传动。如图20所示，M₁为中心平面非圆齿轮的节曲线，O为其转动中心；M₂为中间平面非圆齿轮的节曲线，t为其转动中心，Q为两个节曲线的啮合点；M₁通过三次非均匀B样条拟合而成，由12个型值点向径值控制节曲线的形状；如图21所示，n₁到n₁₂为中心平面非圆齿轮12个型值点向径的长度，且n₁＝13.2mm，n₂＝19.0mm，n₃＝29.4mm，n₄＝30.3mm，n₅＝26.2mm，n₆＝26.8mm，n₇＝26.7mm，n₈＝30.2mm，n₉＝25.9mm，n₁₀＝18.2mm，n₁₁＝13.1mm，n₁₂＝11.7mm；中心平面非圆齿轮与中间平面非圆齿轮啮合的中心距为Ot＝48.7mm；如图17所示，中间圆锥齿轮和行星圆锥齿轮的锥距均为305.1mm，啮合锥角为α＝9.671°。

如图22、图23和图24所示，为实现钵苗宽窄行种植的宽行行距40cm、窄行行距20cm的要求，移栽机构取秧夹片29尖点的移栽轨迹41要满足插秧过程总偏移量△D＝50mm，同时，为了提高插秧质量，又要保证轨迹取秧段的偏移量△d要尽量小，保证“直取秧”。如图23所示的移栽轨迹俯视图中，移栽臂在a点开始进入取秧，在b点开始夹苗动作，这一段轨迹的横向偏移量△d直接影响了取秧成功率，如果△d过大，移栽臂将与秧箱的横移相互干涉，造成夹苗不准确。本实用新型取秧夹片尖点所形成的轨迹取秧段偏移量△d<2mm,在实现钵苗宽窄行移栽的同时保证了取秧动作为“直取秧”。

该直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构的工作原理是：

动力传输到传动箱21后，由主动链轮19带动链条18，将动力传递到中心链轮1上，中心链轮1带动中心轴2转动，齿轮箱16与中心轴2的轴端固定并随中心轴2转动；牙嵌式法兰3一端与传动箱21固定，另一端通过牙嵌与中心平面非圆齿轮40固定；齿轮箱16内，空套在中心轴2上的中心平面非圆齿轮40分别与上中间平面非圆齿轮38、下中间平面非圆齿轮36啮合；上中间圆锥齿轮37与上行星圆锥齿轮39啮合，下中间圆锥齿轮34与下行星圆锥齿轮35啮合。当上行星圆锥齿轮39随上行星轴13相对齿轮箱16转动时，带动上移栽臂15转动；当下行星圆锥齿轮35随下行星轴5相对齿轮箱16转动时，带动下移栽臂7转动；移栽臂的转动带动拨叉23围绕凸轮22摆动，凸轮22与齿轮箱16通过螺钉固定；拨叉23的摆动带动弹簧座24移动，弹簧座24与推秧杆26通过螺纹连接，拨叉23的摆动使推秧杆26实现推出和收回的动作。在取秧开始前，拨叉23经过凸轮22的升程段而抬起，将推秧杆26收回至最里端，同时弹簧座24压缩弹簧25，与推秧杆焊接的U形块27挤压取秧夹片29使夹片夹紧秧苗，并随移栽臂的转动将钵苗30从钵盘33中拔出，完成取秧动作。当移栽臂到达推秧位置时，拨叉23转至凸轮22回程段，弹簧25推动弹簧座24并带动推秧杆26向外快速移动，U形块27的移动使取秧夹片29在自身弹力下张开，推秧杆26将秧苗推入土中，完成推秧动作。由于上行星圆锥齿轮39与上中间圆锥齿轮37之间及下行星圆锥齿轮35与下中间圆锥齿轮34之间的空间传动特性，使上移栽臂15、下移栽臂7在转动的同时实现横向摆动，引起移栽臂上的取秧夹片29在取秧点b取钵苗30后，其位于地面32的推秧点c相对于取秧点b偏移50mm的距离，当几套移栽机构同时工作时，水稻秧苗会呈现宽行和窄行交替的模式，由此实现水稻钵苗的机械化宽窄行移栽。

Claims (4)

1.一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构，包括传动箱、行星轮系、上移栽臂和下移栽臂；两个行星轮系对称布置在传动箱两侧；行星轮系两端分别设置上移栽臂和下移栽臂；中心轴和主动链轮轴均通过轴承支承在传动箱上，固定在主动链轮轴上的主动链轮与固定在中心轴上的中心链轮通过链条连接；其特征在于：

行星轮系、上移栽臂和下移栽臂的第一种结构方案：

所述的行星轮系包括齿轮箱、中心非圆锥齿轮、上中间非圆锥齿轮、上中间斜齿轮、上行星斜齿轮、下中间非圆锥齿轮、下中间斜齿轮和下行星斜齿轮，以及通过轴承支承在齿轮箱内的上中间轴、上行星轴、下中间轴和下行星轴；齿轮箱与中心轴伸出传动箱外的端部固定；所述的中心非圆锥齿轮空套在中心轴上，并通过牙嵌式法兰与传动箱固定；上中间斜齿轮和上中间非圆锥齿轮均与上中间轴固定；下中间斜齿轮和下中间非圆锥齿轮均与下中间轴固定；所述中心非圆锥齿轮的两侧分别与上中间非圆锥齿轮和下中间非圆锥齿轮啮合；上行星斜齿轮与上行星轴固定，并与上中间斜齿轮啮合；下行星斜齿轮与下行星轴固定，并与下中间斜齿轮啮合；

所述的上中间轴和下中间轴对称设置在中心轴两侧；所述的上行星轴和下行星轴对称设置在中心轴两侧，上行星轴与上中间轴、下行星轴与下中间轴之间的轴交角均为4°；上中间斜齿轮、上行星斜齿轮、下中间斜齿轮及下行星斜齿轮的螺旋角均为2°；

所述上移栽臂和下移栽臂的结构完全相同，均包括移栽臂壳体、凸轮、拨叉、弹簧座、弹簧、推秧杆、U形块、固定块和取秧夹片；所述拨叉的中部与移栽臂壳体铰接，两端分别与凸轮和弹簧座构成凸轮副；弹簧座的一端与推秧杆固定，另一端与移栽臂壳体通过弹簧连接；推秧杆伸出移栽臂壳体的一端设有偏置轴端，偏置轴端的偏置距离为δ，δ≥5.3mm；U形块固定在偏置轴端上；两片取秧夹片对称设置在偏置轴端两侧，且尾部均通过固定块固定在移栽臂壳体上，头部均伸入U形块内；上移栽臂的凸轮与齿轮箱固定；上移栽臂的移栽臂壳体空套在上移栽臂的凸轮上，上行星轴的一端穿过上移栽臂的凸轮内孔，并与上移栽臂的移栽臂壳体固定；下移栽臂的凸轮与齿轮箱固定；下移栽臂的移栽臂壳体空套在下移栽臂的凸轮上，下行星轴的一端穿过下移栽臂的凸轮内孔，并与下移栽臂的移栽臂壳体固定；

所述的中心非圆锥齿轮、上中间非圆锥齿轮和下中间非圆锥齿轮均为球面锥齿轮；所述中心非圆锥齿轮的节曲线由三次非均匀B样条拟合而成，并通过12个型值点向径值控制节曲线的形状；中心非圆锥齿轮与上中间非圆锥齿轮或下中间非圆锥齿轮的啮合锥角η＝η₁+η₂＝3.67°，其中，η₁为中心非圆锥齿轮节曲线的分锥角，η₂为上中间非圆锥齿轮或下中间非圆锥齿轮节曲线的分锥角；所述12个型值点向径的投影长度分别为：r₁＝21.6mm，r₂＝28.7mm，r₃＝31.5mm，r₄＝31.9mm，r₅＝24mm，r₆＝16.5mm，r₇＝13.6mm，r₈＝13.4mm，r₉＝14.8mm，r₁₀＝20.56mm，r₁₁＝32.4mm，r₁₂＝37.6mm；

行星轮系、上移栽臂和下移栽臂的第二种结构方案：

所述的行星轮系包括齿轮箱、中心平面非圆齿轮、上中间平面非圆齿轮、上中间圆锥齿轮、上行星圆锥齿轮、下中间平面非圆齿轮、下中间圆锥齿轮和下行星圆锥齿轮，以及通过轴承支承在齿轮箱内的上中间轴、上行星轴、下中间轴和下行星轴；所述的齿轮箱与中心轴伸出传动箱外的端部固定；所述的中心平面非圆齿轮空套在中心轴上，并通过牙嵌式法兰与传动箱固定；上中间圆锥齿轮和上中间平面非圆齿轮均与上中间轴固定；下中间圆锥齿轮和下中间平面非圆齿轮均与下中间轴固定；所述中心平面非圆齿轮的两侧分别与上中间平面非圆齿轮和下中间平面非圆齿轮啮合；所述的上行星圆锥齿轮与上行星轴固定，并与上中间圆锥齿轮啮合；下行星圆锥齿轮与下行星轴固定，并与下中间圆锥齿轮啮合；所述的上中间轴和下中间轴对称设置在中心轴两侧；所述的上行星轴和下行星轴对称设置在中心轴两侧；

所述上移栽臂和下移栽臂的结构完全相同，均包括移栽臂壳体、凸轮、拨叉、弹簧座、弹簧、推秧杆、U形块、固定块和取秧夹片；所述拨叉的中部与移栽臂壳体铰接，两端分别与凸轮和弹簧座构成凸轮副；所述弹簧座的一端与推秧杆固定，另一端与移栽臂壳体通过弹簧连接；两片取秧夹片对称设置在推秧杆两侧，且尾部均通过固定块固定在移栽臂壳体上，头部均伸入U形块内；上移栽臂的凸轮与齿轮箱固定，上移栽臂的移栽臂壳体空套在上移栽臂的凸轮上；上行星轴的一端穿过上移栽臂的凸轮内孔，并与上移栽臂的移栽臂壳体固定；下移栽臂的凸轮与齿轮箱固定，下移栽臂的移栽臂壳体空套在下移栽臂的凸轮上；下行星轴的一端穿过下移栽臂的凸轮内孔，并与下移栽臂的移栽臂壳体固定；

所述中心平面非圆齿轮的节曲线由三次非均匀B样条拟合而成，并通过12个型值点向径值控制节曲线形状；所述的12个型值点向径分别为：n₁＝13.2mm，n₂＝19.0mm，n₃＝29.4mm，n₄＝30.3mm，n₅＝26.2mm，n₆＝26.8mm，n₇＝26.7mm，n₈＝30.2mm，n₉＝25.9mm，n₁₀＝18.2mm，n₁₁＝13.1mm，n₁₂＝11.7mm；中心平面非圆齿轮与上中间平面非圆齿轮或下中间平面非圆齿轮啮合的中心距为48.7mm；上中间圆锥齿轮、上行星圆锥齿轮、下中间圆锥齿轮和下行星圆锥齿轮的锥距均为305.1mm，上中间圆锥齿轮与上行星圆锥齿轮、下中间圆锥齿轮与下行星圆锥齿轮的啮合锥角均为9.671°。

2.根据权利要求1所述的一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构，其特征在于：所述上中间非圆锥齿轮与下中间非圆锥齿轮的几何参数完全相同；所述的上中间斜齿轮、上行星斜齿轮、下中间斜齿轮和下行星斜齿轮均为模数取3、齿数取17的左旋斜齿轮。

3.根据权利要求1所述的一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构，其特征在于：所述的上中间平面非圆齿轮与下中间平面非圆齿轮的几何参数完全相同；所述的上中间圆锥齿轮、上行星圆锥齿轮、下中间圆锥齿轮和下行星圆锥齿轮的几何参数完全相同。

4.根据权利要求1所述的一种直取式水稻钵苗宽窄行移栽机构，其特征在于：所述的取秧夹片尖点所形成的移栽轨迹取秧段的横向偏移量△d＜2mm。