CN209251046U - 大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构。现有行星轮系式移栽机构无法实现大位移运苗、大角度投苗姿态变化和水平投苗。本实用新型包括行星架、二阶非圆太阳轮、第一中间轮、第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮、第一行星轮、第二行星轮、第一取苗臂和第二取苗臂。本实用新型采用二阶非圆齿轮与普通一阶非圆齿轮啮合传动作为移栽机构行星轮系的第一级，以一对参数相同的圆齿轮作为第二级，能够使行星架转过360°时，取苗臂转过720°，能够满足取苗臂大摆幅投苗姿态变化和大位移送苗距离的要求，并能实现水平投苗；移栽轨迹也呈对称分布，使得从取苗时取苗臂姿态就能确定出投苗时取苗臂姿态。

Description

大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构

技术领域

本实用新型属于农业机械技术领域，具体涉及适用于高速钵苗移栽机的一种大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构。

背景技术

目前，钵苗移栽机大多为在行星架上对称布置一套两级不等速齿轮传动机构实现取苗和投苗，投苗时一般是保证直立投苗。其中两级不等速齿轮传动可采用非圆齿轮、不完全圆齿轮或者不完全非圆齿轮进行啮合传动，在一个移栽周期内，取苗臂相对行星架只能转过一周，取苗臂在取苗到投苗的过程中转过的绝对角度小于90°，限制了取苗臂在取苗到投苗过程中的空间活动范围，也无法达到钵苗从取苗到投苗过程中需要大角度转动以实现姿态变化的要求。另外直立投苗不能满足所有农产品的栽植需求，也有需要水平投苗的情况，比如现有大葱栽植是人手水平地把苗放进挠盘栽植器中，如果要实现大葱栽植全自动化，那就需要设计水平投苗的移栽机构。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构，使用一套机构实现水平投苗，并且取苗臂能够相对行星架转动两周，以实现在取苗到投苗过程中钵苗所需大角度转动的姿态变化要求和大位移送苗距离的要求。

本实用新型包括行星架、太阳轮轴、二阶非圆太阳轮、第一中间轮轴、第二中间轮轴、第一中间轮、第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮、第一行星轮轴、第二行星轮轴、第一行星轮、第二行星轮、第一取苗臂和第二取苗臂；所述的二阶非圆太阳轮与牙嵌式法兰通过端面上的牙嵌相联接，牙嵌式法兰与机架固定。行星架固定在太阳轮轴上；太阳轮轴与机架构成转动副；所述的第一中间轮轴和第二中间轮轴对称设置在太阳轮轴两侧，且均与行星架构成转动副；第一中间轮轴通过键连接有第一中间轮和第二中间轮；第二中间轮轴通过键连接有第三中间轮和第四中间轮。所述的第一行星轮轴和第二行星轮轴对称设置在太阳轮轴两侧，且均与行星架构成转动副；第一行星轮与第一行星轮轴通过键连接，第二行星轮与第二行星轮轴通过键连接；所述的第一中间轮和第三中间轮同时与二阶非圆太阳轮啮合，第二中间轮与第一行星轮啮合，第四中间轮与第二行星轮啮合；第一行星轮轴伸出行星架外的一端安装有第一取苗臂，第二行星轮轴伸出行星架外的一端安装有第二取苗臂。

所述第一取苗臂和第二取苗臂的结构完全相同；第一取苗臂和第二取苗臂的凸轮均与行星架固定。第一取苗臂的壳体与第一行星轮轴固定，第二取苗臂的壳体与第二行星轮轴固定。

所述的第二中间轮、第四中间轮、第一行星轮和第二行星轮为结构完全相同的圆齿轮。

所述的第一取苗臂或第二取苗臂尖点形成的移栽轨迹与内、外极限位置圆分别相交两次；所述的内极限位置圆为以行星架转动中心为圆心，以第一取苗臂尖点与行星架转动中心的最小距离为半径的圆；所述的外极限位置圆为以行星架转动中心为圆心，以第一取苗臂尖点与行星架转动中心的最大距离为半径的圆；外极限位置圆上的两个点分别作为取苗点和投苗点。

所述行星架的转角为0～180°与180～360°的过程中，移栽轨迹是对称的。

所述第一取苗臂或第二取苗臂在取苗以及投苗时刻钵苗均水平设置，且钵苗的钵土在投苗时刻水平朝向与取苗时刻水平朝向相反。

本实用新型具有的有益效果：

本实用新型创新使用二阶非圆齿轮与普通一阶非圆齿轮啮合传动作为移栽机构行星轮系的第一级，以一对参数相同的圆齿轮作为第二级，有别于以往轮系式移栽机构，在一个工作周期内取苗臂能够相对行星架转动两周，即行星架转过360°，取苗臂转过720°，取苗臂两次经过最远点，扩大了取苗臂从取苗到投苗过程中的空间摆动范围，能够满足取苗臂大摆幅投苗姿态变化及大位移运苗的要求，且可使取苗臂在投苗时的姿态变化更加丰富。本实用新型中间非圆齿轮与二阶非圆太阳轮的传动比曲线为对称的两段，使取苗臂尖点形成的移栽轨迹也呈对称分布，使得从取苗时取苗臂姿态就能确定出投苗时取苗臂姿态，从而在需要水平投苗时，更容易设计出实现水平投苗的移栽轨迹，然后配合栽植器再将钵苗植入土中。本实用新型结构简单、紧凑。

附图说明

图1为本实用新型的机构原理图。

图2为本实用新型中二阶非圆太阳轮与第一中间轮的啮合示意图。

图3为本实用新型中各齿轮的安装示意图。

图4为本实用新型中行星架与取苗臂的相对转角关系图。

图5为本实用新型中二阶非圆太阳轮与第一中间轮的传动比曲线图。

图6为本实用新型中取苗臂尖点的运动轨迹示意图。

图7为本实用新型中取苗臂尖点的运动轨迹与内、外极限圆交点的示意图。

图8为本实用新型中取苗臂在取苗点和投苗点处与水平线所成夹角示意图。

图9为本实用新型取苗臂在取苗处与水平线所成夹角的放大示意图。

图10为本实用新型取苗臂在投苗处与水平线所成夹角的放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1、2、3和6所示，大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构，包括行星架6、太阳轮轴7、二阶非圆太阳轮1、第一中间轮轴8、第二中间轮轴8’、第一中间轮2、第二中间轮3、第三中间轮2’、第四中间轮3’、第一行星轮轴9、第二行星轮轴9’、第一行星轮4、第二行星轮4’、第一取苗臂5和第二取苗臂5’；二阶非圆太阳轮1与牙嵌式法兰通过端面上的牙嵌相联接，牙嵌式法兰与机架固定。行星架6固定在太阳轮轴7上；太阳轮轴7与机架构成转动副，由常速电机驱动，相对二阶非圆太阳轮1作匀速转动；第一中间轮轴8和第二中间轮轴8’对称设置在太阳轮轴7两侧，且均与行星架6构成转动副；第一中间轮轴8通过键连接有第一中间轮2和第二中间轮3；第二中间轮轴8’通过键连接有第三中间轮2’和第四中间轮3’。第一行星轮轴9和第二行星轮轴9’对称设置在太阳轮轴7两侧，且均与行星架6构成转动副；第一行星轮4与第一行星轮轴9通过键连接，第二行星轮4’与第二行星轮轴9’通过键连接；第一中间轮2和第三中间轮2’同时与二阶非圆太阳轮1啮合，第二中间轮3与第一行星轮4啮合，第四中间轮3’与第二行星轮4’啮合；第一行星轮轴9伸出行星架6外的一端安装有第一取苗臂5，第二行星轮轴9’伸出行星架6外的一端安装有第二取苗臂5’；第一取苗臂5和第二取苗臂5’的结构完全相同，均采用现有技术(如申请号为201110164729.9的栽植臂)；第一取苗臂5和第二取苗臂5’的凸轮均与行星架固定。第一取苗臂5的壳体与第一行星轮轴固定，第二取苗臂5’的壳体与第二行星轮轴固定。

第二中间轮3、第四中间轮3’、第一行星轮4和第二行星轮4’为结构完全相同的圆齿轮，因此，第二中间轮3与第一行星轮4的传动比以及第三中间轮2’与第二行星轮4’的传动比均为1。第一中间轮2和第三中间轮2’为结构完全相同的一阶非圆齿轮。

该大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构的工作原理如下：

行星架以恒定速度转动，第一中间轮2和第三中间轮2’同时与二阶非圆太阳轮1啮合作非匀速转动；第一中间轮2带动第一中间轮轴8和第二中间轮3作非匀速转动，第二中间轮3与第一行星轮4啮合带动第一行星轴9作非匀速转动；第三中间轮2’带动第二中间轮轴8’和第四中间轮 3’作非匀速转动，第四中间轮3’与第二行星轮4’啮合带动第二行星轮轴9’作非匀速转动；行星架转动一周时，第一中间轮2和第三中间轮2’均相对行星架转过720°，使得第二中间轮3、第一行星轮4以及第一取苗臂5 也相对行星架转过720°，第四中间轮3’、第二行星轮4’以及第二取苗臂5’也相对行星架转过720°，如图4所示，可实现取苗臂从取苗到投苗大转角投苗姿态变化和大位移运苗的要求。

图5所示为二阶非圆太阳轮1与第一中间轮2的传动比随行星架转角变化的曲线图，可见，行星架转角为0～180°与180～360°的过程中，二阶非圆太阳轮1与第一中间轮2的传动比曲线是完全一样的，这是由于二阶非圆太阳轮1的二阶特性决定的。

本实用新型实现取苗臂从取苗到投苗大转角投苗姿态变化和大位移运苗的原理，详细说明如下：

图7中，直径较小的虚线圆为以行星架转动中心为圆心，以第一取苗臂尖点与行星架转动中心的最小距离为半径的内极限位置圆；直径较大的虚线圆为以行星架转动中心为圆心，以第一取苗臂尖点与行星架转动中心的最大距离为半径的外极限位置圆；本实用新型移栽机构在一个工作周期内运动形成的移栽轨迹10与内、外极限位置圆分别相交两次，与传统轮系式移栽机构只相交一次的情况相比，可以把外极限位置圆上的两个点分别作为取苗点和投苗点，将取苗臂尖点从取苗点到投苗点之间的行程范围增大，使得在整个送苗过程中幼苗的空间位移可以有更大的变化，即实现了大位移运苗；同时，行星架转角为0～180°与180～360°的过程中，移栽轨迹是完全对称的，使得从取苗时取苗臂姿态就能确定出投苗时取苗臂姿态，从而在需要水平投苗时，更容易设计出实现水平投苗的移栽轨迹。

图8为本实用新型第一取苗臂或第二取苗臂在取苗点和投苗点处与水平线所成夹角示意图，图9与图10分别为取苗点I与投苗点II两处取苗臂与水平线夹角的局部放大图。如图9所示，在取苗点I处，取苗臂与水平面夹角为210°；如图10所示，在投苗点II处，取苗臂与水平面夹角为30°；从取苗到投苗，取苗臂相对机架有180°的大摆幅转动，由此钵苗从取苗到投苗也可以有180°的大幅度姿态变化；如果图8中，钵苗在取苗点I处钵土水平朝右放置，那么钵苗到达投苗点II处时钵土变为水平朝左放置，从而实现水平投苗。

可见，在一个工作周期内取苗臂能够相对行星架转动两周，可实现取苗臂从取苗到投苗大转角投苗姿态变化和大位移运苗，从而使取苗臂在投苗时的姿态变化更加丰富，同时，更容易设计出实现水平投苗的移栽轨迹。

本实用新型以一种“双环扣”水平投苗移栽轨迹为例设计整个轮系，但不局限于这一种轨迹，上述具体实施方式也只是解释本实用新型，并不是针对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都将落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构，包括行星架、太阳轮轴、二阶非圆太阳轮、第一中间轮轴、第二中间轮轴、第一中间轮、第二中间轮、第三中间轮、第四中间轮、第一行星轮轴、第二行星轮轴、第一行星轮、第二行星轮、第一取苗臂和第二取苗臂，其特征在于：

所述的二阶非圆太阳轮与牙嵌式法兰通过端面上的牙嵌相联接，牙嵌式法兰与机架固定；行星架固定在太阳轮轴上；太阳轮轴与机架构成转动副；所述的第一中间轮轴和第二中间轮轴对称设置在太阳轮轴两侧，且均与行星架构成转动副；第一中间轮轴通过键连接有第一中间轮和第二中间轮；第二中间轮轴通过键连接有第三中间轮和第四中间轮；第一中间轮和第三中间轮为结构完全相同的一阶非圆齿轮；所述的第一行星轮轴和第二行星轮轴对称设置在太阳轮轴两侧，且均与行星架构成转动副；第一行星轮与第一行星轮轴通过键连接，第二行星轮与第二行星轮轴通过键连接；所述的第一中间轮和第三中间轮同时与二阶非圆太阳轮啮合，第二中间轮与第一行星轮啮合，第四中间轮与第二行星轮啮合；第一行星轮轴伸出行星架外的一端安装有第一取苗臂，第二行星轮轴伸出行星架外的一端安装有第二取苗臂；

所述的第二中间轮、第四中间轮、第一行星轮和第二行星轮为结构完全相同的圆齿轮。

2.根据权利要求1所述的大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构，其特征在于：所述第一取苗臂和第二取苗臂的结构完全相同；第一取苗臂和第二取苗臂的凸轮均与行星架固定；第一取苗臂的壳体与第一行星轮轴固定，第二取苗臂的壳体与第二行星轮轴固定。

3.根据权利要求1所述的大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构，其特征在于：所述的第一取苗臂或第二取苗臂尖点形成的移栽轨迹与内极限、外极限位置圆分别相交两次；所述的内极限位置圆为以行星架转动中心为圆心，以第一取苗臂尖点与行星架转动中心的最小距离为半径的圆；所述的外极限位置圆为以行星架转动中心为圆心，以第一取苗臂尖点与行星架转动中心的最大距离为半径的圆；外极限位置圆上的两个点分别作为取苗点和投苗点。

4.根据权利要求3所述的大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构，其特征在于：所述行星架的转角为0～180°与180～360°的过程中，移栽轨迹是对称的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的大摆幅二阶非圆齿轮行星轮系移栽机构，其特征在于：所述第一取苗臂或第二取苗臂在取苗以及投苗时刻钵苗均水平设置，且钵苗的钵土在投苗时刻水平朝向与取苗时刻水平朝向相反。