关于水稻插秧机的机械原理课程设计报告38177.pdf

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1、.1 水稻插秧机 1水稻插秧机设计要求 水稻插秧机是用于栽植水稻秧苗的机具。构造简单、体积小，使用寿命长。它主要包括送秧机构、传动机构、分插机构、机架和船体等组成。本设计主要完成分插机构和送秧机构的设计。设计要求：1水稻插秧机应包括连杆机构、凸轮机构等常用机构。2插秧频率 120 次/min。3插秧深度 1025mm 之间。4发动机功率 2.42kw，转速 2600r/min,传动机构始末传动比 i=26。5)对移箱机构送秧机构的设计要求：a.每次移箱距离应与秧爪每次取秧宽度相配合，要求保证取秧准确、均匀。b.移箱的时间应与秧爪的运动相配合。c.传动平稳，构造简单，加工方便，必须使用可靠、耐久

2、。2.工作原理及其动作分解 分插机构是水稻插秧机的主要工作部件，由取秧器栽植臂和秧爪，驱动机构和轨迹控制机构组成。取秧器在驱动机构的驱动和轨迹控制机构的控制下，按照一定的轨迹从秧箱中分取一定数量的秧苗并将其插入土中，然后返回原始位置，开场下一次循环动作。.1 秧爪在栽植臂的带动下完成取秧和插秧工作，图 1 中虚线给出秧爪的静轨迹图，h 为插秧深度。图 1 送秧机构的作用是按时、定量地把秧苗送到秧门处，使秧爪每次获得需要的秧苗。按照送秧方向的不同，送秧机构分为纵向送秧机构和横向送秧机构。横向送秧机构，其送秧方向同机器行进方向垂直，采用的是移动秧箱法。因此，又称移箱机构。本设计采用横向送秧箱机构。

3、工艺动作分解：1）秧爪按照特定静轨迹如图 1 所示做往复运动。2）秧箱做横向直线往复运动。在秧爪取秧过程中，秧箱需保持连续不断的匀速运动；在移至两端极限位置后，秧箱自动换向。3分插机构，送秧机构运动方案设计及确定 1)分插机构的设计方案 方案甲：.1 评价：采用曲柄摇杆机构，主动件为曲柄，使秧爪按照特定轨迹运动。此机构设计简单，传动准确，快速。方案乙：评价：本机构采用连杆机构，利用油缸作为主动件，来实现秧爪的特定轨迹运动。此机构设计简单，但是需要额外的液压油路。结论：方案甲 构造简单，制造方便，符合设计要求，故 分插机构 选用 方案甲。2送秧机构的方案设计 方案 A：评价：采用凸轮机构，通过凸

4、轮的回转运动，实现从动件秧箱的横向直线往复运动。本机构构造简单，传力小，传动准确，运动灵活。但凸轮廓线的设计较复杂。方案 B：.1 评价：此系统以电动机为驱动元件，通过 PLC 控制系统，来控制齿轮的转动，从而影响齿条的运动，使齿条进展直线往复运动。此机构设计简单，传动平稳，效率高，传动比准确，可靠。但此方案需要PLC 控制设备，本钱较高。结论：方案 A 采用凸轮机构，构造简单，传动平稳，本钱较低，故 送秧机构 选择 方案 A。3方案设计确实定 综上所述，考虑到插秧机的设计要求水稻插秧机应包括连杆机构、凸轮机构等常用机构，送秧机构传动平稳，构造简单，加工方便，必须使用可靠、耐久。以及自身所学知

5、识，本设计的分插机构选择方案甲，送秧机构选择方案 A。如图：运动仿真图：4机构尺寸的设计.1 1送秧机构 在设计要求中，电动机 的 转速为 2600rmin。由于传动机构始末传动比 i=26，故 皮带轮 与 齿轮 1 的转速为 100rmin。在设计要求中，插秧频率为 120 次/min，故齿轮 2 的转速为 120rmin，即 齿轮 1 与 齿轮 2 的 传动比 为 5:6。两齿轮的设计如下：名称 齿轮 1 齿轮 2 模数 m 3 齿数 36 30 分度圆直径 d 108 90 齿顶高 ha 6 6 齿根高 hf 7.5 7.5 基圆直径 db 100 84 传动比 i 5：6 啮合角 22

6、.19 22.19 齿轮 1 与 齿轮 2 之间的中心距为 99 mm。齿轮传动 如图：连杆机构：杆 AB 为曲柄，杆 CD 为摇杆，BE 与连杆 BC 固结。本设计的要求.1 中，点 E 的轨迹如图 1 中所示。假设 AB 长为 10mm，BC 长为 30mm，CD 长为 20mm，AD 长为 30mm，BE 长为 55mm，以 A 为原点，AD 所在直线为*轴，建立平面直角坐标系。由 10*cos1+30*cos2=30+20*cos3，10*sin1+30*sin2=20*sin3，得，2=2*arctan2*sin1 16(2*cos1+1)/4*cos1 11 点 E 的轨迹方程如下

7、：*=10*cos1+55*cos2+y=10*sin1+55*sin2+利用 MATLAB 软件，通过改变角的大小 的值依次取 10,15，20，25，30，35，40，45，50，来获得点 E 的9 个轨迹图。在 MATLAB 编译器中输入以下语言：for i=1:9 theta1=0:pi/100:2*pi;theta2=2*atan(2*sin(theta1)-sqrt(16-(2*cos(theta1)+1).2)./(4*cos(theta1)-11);*=10*cos(theta1)+55*cos(i-1)*3.75*pi/180+pi/12+theta2);y=10*sin(t

8、heta1)+55*sin(i-1)*3.75*pi/180+pi/12+theta2);subplot(3,3,i);.1 plot(*,y);end 得出轨迹图：第一行，的值依次为 10,15，20，第二行，的值依次为 25，30，35，第三行，的值依次为 40，45，50。经过比较这 9 个轨迹图，发现 第二行第二列的轨迹图=30中的轨迹与图 1 中的轨迹近似，应选择第二行第二列 的轨迹图=30。考虑到设计要求插秧深度在 1025mm 之间，而通过观察此轨迹图，发现点 E 轨迹最右端点的*坐标略小于 40与点 D 的*坐标等于30之差小于 10mm 且大于 5mm，所以需改进方案尺寸：将

9、各杆的长度增加一倍，即 AB=20mm，BC=60mm，CD=40mm，AD=60mm，BE=110mm，=30 在此情况下，点 E 轨迹最右端点的*坐标与点 D 的*坐标之差必大于10mm 且小于 20mm，即 方案可以满足插秧深度在 1025mm 之间的要求。2送秧机构 从动件秧箱运动线图的设计，采用摆线运动修正等速运动规律的加速度曲线从动件无柔性冲击，运行平稳，如下所示：从动件的运动线图分为 6 个阶段，.1 各阶段运动方程式如下：1)01秧箱做加速运动 S=S1/1sin(/1)/v=S11 cos/1/1 a=S1sin(/1)/1 2)12秧箱做匀速运动 S=S1+(S2-S1)(

10、-1)/(2-1)v=2 S1/1 a=0 3)2秧箱做减速运动 S=S1(-2)/1sin-2+1/1/+S2 v=S11 cos-2+1/1/1 a=S1sin-2+1/1/1 4)+1秧箱做加速运动 S=S121+2/1sin 31+2-/1/v=S1cos 21/1 1/1 a=S1sin 21/1/1 5)+1+2秧箱做匀速运动 S=S1+(S2-S1)(22+1-)/(2-1)v=2 S1/1 a=0 6)+22秧箱做减速运动.1 S=S1(22+21)/1sin 22+21 /1/v=S1cos+21/1 1/1 a=S1sin -22 -1/1/1 设计要求“每次移箱距离应与秧

11、爪每次取秧宽度相配合，即 取秧宽度点 E 的往复运动周期=从动件秧箱的匀速运动速度 点 E 的往复运动周期，周期大小为 0.5 s。设 取秧宽度 为 10 mm，则 v=2S11=20mms，即从动件秧箱的匀速运动速度的大小为 20mms。根据实际需要，设定1，2，S1，S2 的值，且满足 2*S1*1=20mms。1，S1 应尽量小些，以减小从动件从启动到达稳定速度所经过的时间和位移。取1=/6,2=5/6，S1=10 mm，S2=110mm，将1，2，S1，S2 的值代入行程 S 的表达式，得 S=60/-10sin(6)/,(0/6)S=150/-15,(/6 5/6)S=60/-10s

12、in(6)/+60，5/6.1 S=70-60/+10sin6/,(7/6)S=285-150/,(7/611/6)S=120-60/+10sin(6)/.(11/62)由 2*S1*1=20mms，S1=10mm，1=/6，得=/6 rad/s,即 凸轮转速为 5r/min。根据已求出的从动件的行程 S 的表达式，则对心从动件凸轮机构的凸轮廓线方程式为可写：*=rb+S*sin Y=rb+S*cos rb 为凸轮基圆的半径值 取 rb=20 mm，滚子半径为 10 mm，在制作 运动仿真 过程中，得到 理论廓线 和 实际廓线，如以下图所示：凸轮机构的运动仿真图：5.心得体会：本课程设计考察了

13、我们所学的机械原理知识。在设计过程中，要综合多方面的要求和需要来进展合理的选择，这是一个并不简单的过程。由此可以了解到，自己的能力远不能解决复杂的实际问题。我们还应不断地学习和积累。在对水稻插秧机完全不了解的情况下，通过网络，查找了大量的相关资料。尽管对现实生活中的水稻插秧有了一定的了解，但这些资料对其工作的描述仍不够详细和清晰。我们未能对水稻插秧机的工.1 作流程和原理完全清楚，比方秧箱的具体构造和工作方式。这是设计过程中一个比较大的遗憾。设计尺寸的局部是其中最难的步骤，我们只能在做出一个自我感觉合理的尺寸假设的前提下，继续以后的设计，而且应用了一个之前我们完全陌生的软件 MATLAB。因为不懂得如何使用该软件，所以寻求朋友的帮助，我们顺利得出了点 E秧爪的与要求轨迹近似的静轨迹图。接下来的步骤水到渠成，花费较多时间是一些繁杂的运算。通过本次设计，积累了经历，对已学知识的理解更加深刻。外表看似简单的问题，在解决的过程中，逐渐显现出其复杂。在以后的学习中，应防止犯眼高手低的错误。