基于SolidWorks膜上滾筒栽植器的設(shè)計(jì)【玉米覆膜移栽機(jī)】【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 學(xué)號(hào)： 于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 所在院系： 所學(xué)專業(yè)： 研究方向： 東 北 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 中國(guó)·哈爾濱 2013 年 6 月 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購(gòu)買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 o： 2013 摘要 Ⅰ 摘要 黑龍江溫差大、日照長(zhǎng)、降雨量少，這使黑龍江種植有著其他地方無法比擬的優(yōu)勢(shì)。目前黑龍江很多地區(qū)玉米苗都采用人工移栽，不僅效率低而且栽植成本高，嚴(yán)重制約了黑龍江玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。解決該問題的一 項(xiàng)重要措施是變?nèi)斯ひ圃詾闄C(jī)械移栽。而目前能夠?qū)崿F(xiàn)膜上栽植的栽植器（栽植機(jī)構(gòu)），卻存在移栽速度慢，成本高，對(duì)地膜損傷大，造成秧苗成活率降低的問題，還有秧苗直立度問題也沒有很好的得到解決。本文針對(duì)秧苗直立度及對(duì)地膜的保護(hù)的問題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外移栽機(jī)栽植器研究現(xiàn)狀，提出了一種新的理論，并依據(jù)該原理研究設(shè)計(jì)了一種新的栽植器：膜上滾筒栽植器。 （ 1）通過分析對(duì)比國(guó)內(nèi)外移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合黑龍江玉米特定的種植要求，提出了膜上滾筒栽植器的整體設(shè)計(jì)方案。 （ 2）介紹了栽植器主要組成結(jié)構(gòu)和工作原理，通過成穴部分、接苗筒部 分的工作過程進(jìn)行理論分析，給出了各部件各運(yùn)動(dòng)過程的理論數(shù)學(xué)模型。 （ 3）通過對(duì)玉米苗的物理特性的研究，得到了其三維尺寸，以此作為依據(jù)結(jié)合農(nóng)藝要求，并給出了栽植器各部件的設(shè)計(jì)原則以及機(jī)車速度、滾筒轉(zhuǎn)速與部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系。并通過三維建模軟件 關(guān)鍵部件完成三維建模，對(duì)栽植器整體進(jìn)行了可視化的虛擬裝配和干涉檢查。 玉米 覆膜 移栽技術(shù)的應(yīng)用具有省工、省本、省力、省水、不傷根、長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)盛等優(yōu)勢(shì)。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，在我省玉米生產(chǎn)區(qū)有廣闊的發(fā)展前途，有普遍的推廣價(jià)值。 關(guān)鍵詞 ： 玉米移栽機(jī) ；膜 上移栽技術(shù)； 滾筒式栽植器?；?上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) is in of of in s an to of on be at is to It in a of is of of of at a on of a (1) of of at in on (2) by of of is of (3) on of of as a of as as to d on of of no is in in 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) Ⅲ 目 錄 摘要 ...................................................................... ................................................................. 錄 ................................................................. - 1 - 1 前言 ................................................................. - 1 - 題研究的目的和意義 ........................................... - 1 - 內(nèi)外栽植機(jī)構(gòu)的研究概況 ....................................... - 2 - 外缽苗栽植機(jī)構(gòu)的研究概況 ................................................................... - 2 - 內(nèi)缽苗移栽機(jī)構(gòu)的研究概況 ................................................................. - 3 - 植機(jī)構(gòu)方案選擇 ............................................... - 6 - 道分缽輪式栽植器 ................................................................................. - 6 - 土靴式栽植 器 ......................................................................................... - 7 - 嘴圓盤式栽植器 ..................................................................................... - 8 - 2 栽植機(jī)構(gòu)方案的確定、工作過程分析 ..................................... - 8 - 栽機(jī)方案的確定 ............................................... - 8 - 速原理 ...................................................... - 11 - 栽機(jī)膜上移栽 ................................................ - 11 - 3 基于 筒栽植器關(guān)鍵部件的三維建模 ......................... - 11 - 筒結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 ............................................ - 12 - 植器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................ - 13 - 苗筒的設(shè)計(jì) .................................................. - 14 - 4 栽植機(jī)構(gòu)的裝配及干涉檢查 ............................................ - 15 - 擬仿真特點(diǎn) .................................................. - 15 - 筒式栽植器的裝配 ............................................ - 16 - 植器的干涉檢查 .............................................. - 16 - 植器的運(yùn)動(dòng)速度的確定 ........................................ - 17 - 5 膜上滾筒栽植機(jī)構(gòu)的使用 ................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 膜移栽的主要性能結(jié)構(gòu)及其意義 ..................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 的選擇 ....................................................... - 1 - 光利用率 .................................................... - 17 - 結(jié)論 .................................................................. - 19 - 參考文獻(xiàn) .............................................................. - 20 - 致謝 .................................................................. - 22 - 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 1 - 1 前言 題研究的目的和意義 我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)弱、農(nóng)業(yè)科技水平發(fā)展慢、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入比例低，農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力急 需加強(qiáng)。近幾年來，我國(guó)生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品受到國(guó)外優(yōu)質(zhì)低價(jià)農(nóng)產(chǎn)品的激烈挑戰(zhàn)，尤其棉花、玉米等經(jīng)濟(jì)作物已受到較大沖擊。因此，如何提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量是中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的一個(gè)重要的問題。黑龍江作為全國(guó)玉米重要基地之一，降水量少、氣候干燥的典型大陸性干旱氣候。由于黑龍江陽(yáng)光輻射總量大，日照時(shí)間長(zhǎng)，晝夜溫差大，降雨量少而蒸發(fā)量大，空氣干燥。對(duì)玉米植株的長(zhǎng)勢(shì)和病蟲害的防治十分有利，極適宜于玉米的種植，是特有的地區(qū)優(yōu)勢(shì)。黑龍江玉米產(chǎn)業(yè)是黑龍江三大紅色產(chǎn)業(yè)之一，黑龍江玉米制品占世界玉米市場(chǎng)貿(mào)易量的 20%以上，生產(chǎn)能力位列世界第 三，產(chǎn)量和出口量居世界第二，其中玉米已成為黑龍江出口第一大產(chǎn)品。因此，如何把黑龍江玉米產(chǎn)業(yè)繼續(xù)做大做強(qiáng)是今后黑龍江可持續(xù)發(fā)展所面臨的關(guān)鍵問題，也是黑龍江農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展當(dāng)務(wù)之急。在黑龍江對(duì)玉米采用育苗移栽技術(shù)可以避開黑龍江春季的自然災(zāi)害，育苗移栽能夠保證每畝的株數(shù)，達(dá)到苗齊、苗壯，移栽還能讓作物的提早成熟、提高單產(chǎn)，有效降低幼苗期的黑龍江風(fēng)大、氣溫低、霜凍等不利天氣帶來的傷害，可節(jié)省種子 30％～50％ ，采用這種栽培模式可以緩解玉米采收期短和需求勞動(dòng)力相對(duì)集中的問題。 黑龍江農(nóng)機(jī)研究所自 2001年開始進(jìn)行玉米育 苗移栽高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究與試驗(yàn)，經(jīng)過幾年的試驗(yàn)示范和推廣，目前育苗移栽技術(shù)已經(jīng)在玉米、水稻等作物上大面積推廣應(yīng)用，近 3年累計(jì)推廣面積達(dá)到 8萬多畝，僅 2006年推廣面積就達(dá)到 著育苗技術(shù)的發(fā)展、勞動(dòng)力成本的上升，在加上人工移栽勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，這些都促使了玉米栽植機(jī)械的研制開發(fā)工作的快速發(fā)展。育出的成品苗也從以前完全是靠人工移栽，逐步發(fā)展為機(jī)械移栽比重越來越大。而目前國(guó)內(nèi)缺少完全適應(yīng)大面積育苗移栽的移栽機(jī)械，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的移栽機(jī)械也不配套，使得秧苗移栽已經(jīng)成為嚴(yán)重制約移栽技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用的重要因素 。而移栽機(jī)械之所以問題多發(fā)展慢，其栽植器的設(shè)計(jì)不適應(yīng)黑龍江的特殊地域是關(guān)鍵問題，因此研究改進(jìn)或者設(shè)計(jì)一款新的栽植機(jī)構(gòu)以改進(jìn)整體移栽機(jī)械的性能是十分必要的。 米覆膜移栽增產(chǎn)機(jī)理 （ 1）緩解了前后作物“三爭(zhēng)”矛盾 玉米一般實(shí)行間作套種多熟制栽培。直播套種與夏收作物共生期較長(zhǎng)，爭(zhēng)光、爭(zhēng)水、爭(zhēng)肥矛盾突出，難于培育壯苗。玉米軟盤育苗在空坪隙地進(jìn)行，不僅避免了育苗期與夏收作物發(fā)生爭(zhēng)光的矛盾，而且由于苗床內(nèi)溫度適宜，肥水集中，管理方便，因而有利于培育壯苗。且可按大小苗分別移栽，使幼苗生長(zhǎng)整齊一致，每 667基本苗 500~800基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 2 - 株。 （ 2）充分利用光熱資源 玉米軟盤覆膜育苗移栽，苗床內(nèi)溫度提高 2~3C，播種時(shí)間可提早 15 ~ 25d，活動(dòng)積溫增加 200 ~350C，既阻止了土壤熱輻射的擴(kuò)散、減少了汽化熱能的消耗、提高了二氧化碳的含量、增加了苗床的溫度和熱容量，又延長(zhǎng)了玉米的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，加速了玉米生育進(jìn)程。有利于玉米躲過 7~8 月份的高溫干旱，促進(jìn)玉米灌漿結(jié)實(shí)，提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。 （ 3）促進(jìn)玉米根系發(fā)達(dá)，莖粗稈壯 玉米移栽時(shí)帶土帶肥，初生根和次生根不受損傷，可直接生長(zhǎng)，增強(qiáng)了吸收養(yǎng)分的能力，同時(shí)經(jīng)移栽后的蹲苗作 用，促根長(zhǎng)莖，使植株莖粗稈壯。 內(nèi)外栽植機(jī)構(gòu)的研究概況 外缽苗栽植機(jī)構(gòu)的研究概況 20 世紀(jì)初期，歐洲國(guó)家開始著手研究秧苗栽植機(jī)械， 20 世紀(jì) 30 年代后期，栽植機(jī)構(gòu)或栽禾器等栽植工具已經(jīng)問世，自 20 世紀(jì) 50 年代開始，歐洲國(guó)家率先開始缽盤育苗及缽苗栽植的生產(chǎn)技術(shù)的深入研究，并研制出多種不同結(jié)構(gòu)型式的半自動(dòng)栽植機(jī)和制缽機(jī)，至 20 世紀(jì) 70 年代，前蘇聯(lián)蔬菜栽植機(jī)械化水平為 58%，國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)已達(dá) 67%， 20世紀(jì) 70 年代末， 發(fā)明了滿足自動(dòng)移栽要求的空氣整根育苗技術(shù)，提出了缽苗移栽的系 統(tǒng)方案，并設(shè)計(jì)了全自動(dòng)移栽機(jī)， 20 世紀(jì) 80 年代初，半自動(dòng)移栽機(jī)已在生產(chǎn)中得到非常廣泛使用，其中 人設(shè)計(jì)出箱式移栽機(jī)?，F(xiàn)在歐美日等國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家所采用的栽植機(jī)械，其典型栽植機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下： （ 1）鉗夾式栽植器：法國(guó)生產(chǎn)的 2 型移栽機(jī)。 （ 2）鏈夾式栽植器：荷蘭米啟根 （ 公司生產(chǎn)的 栽機(jī)、意大利切克基?馬克利 （ 公司生產(chǎn)的奧特瑪 （ 移栽機(jī)、意大利產(chǎn)的 （ 3）導(dǎo)苗管式栽植器：意大利切克基?馬克利 （ 公司生產(chǎn)的 型栽植機(jī)，芬蘭勞尼思 （ 公司生產(chǎn)的 2 型移栽機(jī)，荷蘭米啟根 （ 司生產(chǎn)的 移栽機(jī)。 （ 4）吊籃式栽植器：意大利切克基?馬克利 （ 公司生產(chǎn)的沃夫 (栽機(jī)、艾德沃思農(nóng)機(jī)廠生產(chǎn)的坡社 (栽機(jī)、意大利 機(jī)廠生產(chǎn)的栽機(jī)。 美國(guó)移栽機(jī)公司 (產(chǎn)的吊杯式膜上移栽機(jī)。日本久保田公司研究開發(fā)了一種全自動(dòng)鴨嘴式膜上移栽機(jī)，其栽 植機(jī)構(gòu)工作原理類似于吊籃式栽植器。日本豐收產(chǎn)業(yè)公司研制的 全自動(dòng)白蔥移栽機(jī)，德國(guó) 生產(chǎn)的基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 3 - 夾盤式壓縮土缽苗移栽機(jī)及日本久保田公司生產(chǎn)的 自動(dòng)大蔥栽機(jī)都采用了圓盤式栽植器。另外還有美國(guó) 機(jī)生產(chǎn)公司研制的半自動(dòng)膜上打穴移栽機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)單行和多行膜上移栽作業(yè)，也可以進(jìn)行沒有覆膜的裸土移栽現(xiàn)單株注水，該公司還生產(chǎn)了“火焰燎膜”的膜上移栽機(jī)，在打穴之前用火焰上燎一個(gè)小孔，此法可以防止在打穴過程中的地膜撕裂現(xiàn)象 。 日本秋山產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的 煙草移栽機(jī)，該機(jī) 為煙草專用的高架業(yè)機(jī)，主要用于烤煙大田移栽作業(yè)。加拿大一公司研制的煙葉“移栽機(jī)”，融挖窯、栽煙、澆水、施肥、封土為一體，由四個(gè)人操作，一人負(fù)責(zé)駕駛拖拉機(jī)，一人水、肥料，二人負(fù)責(zé)投放煙苗。近 10 年來，國(guó)外加強(qiáng)了從育苗到栽植整個(gè)系統(tǒng)的研究，通過育苗和栽植整個(gè)系統(tǒng)的研究，使育苗和栽植有機(jī)地結(jié)合，從而研制出了多種自動(dòng)移栽機(jī)，使育苗移栽過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、工廠化和設(shè)施化。 總之，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家移栽機(jī)工作效率較高，移栽機(jī)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，產(chǎn)出了形式多樣、品種齊全、通用性好和可靠性高的移栽機(jī)。但由于黑龍江氣候、 土壤等情況與國(guó)外 存在著較大的差異，從國(guó)外引進(jìn)后直接用于黑龍江玉米苗移栽的效果不是很好，并且價(jià)格昂貴。 內(nèi)缽苗移栽機(jī)構(gòu)的研究概況 我國(guó)對(duì)移栽機(jī)研究比國(guó)外晚， 20 世紀(jì) 70 年代才開始，最早用于甜菜移栽，雖然研制出了多種類型的移栽機(jī)。但是我國(guó)移栽機(jī)的研制很大程度上是引進(jìn)與借鑒國(guó)外移栽機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和仿造，缺少技術(shù)創(chuàng)新，穩(wěn)定性不好，并且基本上是以半自動(dòng)為主。從 20 世紀(jì)80 年代開始，國(guó)內(nèi)對(duì)移栽機(jī)的研究逐漸升溫。 1979 年四川省溫江農(nóng)機(jī)所研制的 2 型油菜蔬菜旋轉(zhuǎn)鉗夾式移栽機(jī)，山西運(yùn)城某農(nóng)機(jī)所 1979 年研制的 22 型 缽苗棉花旋轉(zhuǎn)鉗夾式移栽機(jī)。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所 1982 年研發(fā)的 22 型煙棉花旋轉(zhuǎn)鉗夾式移栽機(jī)。這三種移栽機(jī)是 80 年代的典型，它們的栽植器都是旋轉(zhuǎn)鉗夾式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于加工、株距和栽植深度穩(wěn)定，但是作業(yè)速度低、易夾苗，栽植情況不佳。 20 世紀(jì) 90 年代，國(guó)內(nèi)的移栽機(jī)研究進(jìn)入高速發(fā)展階段。北京市農(nóng)機(jī)所 1990 年和1991 年分別研制了 22 型蔬菜缽苗鉗夾式移栽機(jī)和 22 型蔬菜裸苗鉗夾式移栽機(jī)，黑龍江農(nóng)機(jī)工程研究院 1994 年研制的 2煙葉移栽機(jī)，黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院1996 年研制的 2Z— 2 型 、 2Z— 6 型鏈夾式移栽機(jī)，河北省唐山市農(nóng)機(jī)所在 1998 年研制出了 22 型鉗夾式玉米移栽機(jī)，吉林工業(yè)大學(xué)在 1999 年研制出了 2鉗夾式移栽機(jī)。鏈夾與鉗夾在工作原理上無太大區(qū)別，主要是二者的傳動(dòng)方式不一樣。撓性圓盤式移栽機(jī)國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，主要有吉林省白城農(nóng)機(jī)所 1990 年研制的 2Z— 1 型甜菜移栽機(jī)和黑龍江農(nóng)科院研制的 2 型甜菜紙筒育苗移栽機(jī)。 吊籃式移栽機(jī)有 90 年代末黑龍江農(nóng)場(chǎng)研制的 26 型缽苗移栽機(jī)，吉林省延邊自治州農(nóng)機(jī)所研制的 22 型聯(lián)合栽植機(jī)，山西省農(nóng)機(jī)所 1997 年研制的適用于棉花的22 型缽苗移栽機(jī)。導(dǎo)苗管式移栽機(jī)的研究和推廣比較多，形式大同小異，有代表基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 4 - 性的包括中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 1999 年研制的 2移栽機(jī)，山東省泰安國(guó)泰拖拉機(jī)總廠 1998年研制的 22 和 22棉花移栽機(jī)，黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院研制的 22 型玉米缽苗移栽機(jī)，山東工程學(xué)院 1998 年研制的 22 型帶式喂入缽苗移栽機(jī)，由于該移栽機(jī)栽植器與傳統(tǒng)種植方式有一定沖突，加上導(dǎo)苗管式移栽機(jī)栽植器性能不穩(wěn)定和工作效率，在中國(guó)沒有沒有大面積推廣使用。雙輸送帶式和滑道分缽輪式栽植器均是由山東理工大學(xué)工程學(xué)院李其峋教授和汪遵 元教授提出和研究的。 類栽植機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)分析 通過對(duì)國(guó)內(nèi)外在甜菜、油菜、棉花、煙草等缽苗移栽機(jī)栽植器的研究。本文對(duì)以下幾種缽苗栽植機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析： 主要有旋轉(zhuǎn)鉗夾式、旋轉(zhuǎn)鏈夾式和旋轉(zhuǎn)撓性圓盤式三種，前兩種移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)的工作原理基本一致，都是將秧苗夾持在夾子上，隨夾子運(yùn)動(dòng)，到達(dá)苗溝時(shí)，鉗夾打開，秧苗落入溝中，主要區(qū)別在于二者的傳動(dòng)方式不同。旋轉(zhuǎn)鉗夾式和旋轉(zhuǎn)鏈夾式的結(jié)構(gòu)都較簡(jiǎn)單，成本較低，株距和栽植深度穩(wěn)定，秧苗的直立度較好。但較易傷苗，速度高了則容易出現(xiàn)漏苗、缺苗、埋苗現(xiàn)象，較不適宜膜上移栽。 （ a） 撓性圓盤式移栽機(jī) (b) 盤夾式栽植機(jī) 圖 1 旋轉(zhuǎn)式栽植機(jī) （ 1）撓性圓盤移栽機(jī) 撓性圓盤式的栽植過程是缽苗隨著帶狀輸送器經(jīng)活門進(jìn)入帶夾式送苗帶。輸送中缽苗的上部先進(jìn)入栽植圓盤，隨著圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)將秧苗由水平裝態(tài)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90°，同時(shí)缽體進(jìn)入開溝器開出的苗溝中。移栽機(jī)構(gòu)對(duì)株的適應(yīng)性較好，自動(dòng)化程度高，在小株距移栽方面具有良好的前景，但其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，栽植深度不穩(wěn)定，圓盤的壽命短。 （ 2）導(dǎo)苗管裝置 主要有導(dǎo)苗管式蔬菜移栽機(jī)栽植器。根據(jù)苗進(jìn)入苗溝的形式，這類移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)可以分為指帶落苗式、推落 苗式和落苗式。這種移栽機(jī)的秧苗在導(dǎo)苗管中的運(yùn)動(dòng)是自由的，其主要依靠秧苗自身重力下落到已經(jīng)開好的溝中。靠重力落到苗溝中的缽苗，在調(diào)整導(dǎo)苗管傾角和增加扶苗裝置的情況下，可以保證較好的直立度、株距均勻性和深度穩(wěn)定性。但機(jī)型結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，成本較高，也不適宜膜上移栽，在較高速度移栽時(shí)易出現(xiàn)帶苗現(xiàn)象。 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 5 - 圖 2 導(dǎo)苗管栽植機(jī) （ 3）旋轉(zhuǎn)吊籃式裝置 主要有旋轉(zhuǎn)吊籃式和偏心旋轉(zhuǎn)吊籃式兩種，該機(jī)靠人工將缽苗放入旋轉(zhuǎn)到上方的像吊籃一樣的栽植器內(nèi)，栽植器隨偏心圓盤或者圓盤轉(zhuǎn)到最低位置附近時(shí)，開啟凸輪是吊籃下部打開，缽苗靠自重 落入穴中或溝中，栽植器在離開開啟凸輪后自動(dòng)關(guān)閉。吊籃式移栽機(jī)具有可 圖 3 吊籃式栽植機(jī) 以進(jìn)行膜上打孔移栽的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，而且缽苗在移栽過程中受沖擊非常小，甚至于不受沖擊，尤其適合移栽根系不太發(fā)達(dá)且容易碎的缽苗。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，喂苗速度不能過高，否則漏栽率增加，生產(chǎn)率不高。 綜上所述，目前國(guó)內(nèi)移栽機(jī)種類較多，適用范圍較廣，但大多都存在移栽直不高，容易傷苗，移栽效率不高等問題。因此需要對(duì)移栽機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，以達(dá)到提高秧苗直立度，防止機(jī)構(gòu)傷苗，提高移栽效率和質(zhì)量的目的。在機(jī)械育苗移栽過程中采用秧苗移栽機(jī)械是 加快實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的重要措施之一。目前國(guó)內(nèi)外在移栽機(jī)栽植器（栽植機(jī)構(gòu)）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在諸多的問題，從而造成栽苗的效果不理想。綜合來看，基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 6 - 國(guó)內(nèi)外的栽植器按作業(yè)情況大致可以分為三類： （ 1） 在不鋪膜的條件下進(jìn)行作業(yè)的栽植器，其性能能夠滿足一般農(nóng)業(yè)移栽技術(shù)要求，但是它不能滿足黑龍江覆膜栽植的技術(shù)要求； （ 2） 在投苗前先進(jìn)行膜上開洞，然后分別進(jìn)行投苗和覆土作業(yè)的栽植器，前后工序作業(yè)精度要求高，機(jī)具設(shè)計(jì)加工裝備要求高； （ 3） 先投苗后覆土鎮(zhèn)壓的栽植器，該類栽植器秧苗覆土不實(shí)，秧苗成活率低，緩苗期長(zhǎng)，沒有起 到育苗移栽增產(chǎn)保質(zhì)的目的。而在第三類中造成其膜上移苗覆土不實(shí)的原因又有三個(gè)： （ a）秧苗移栽后，膜下秧苗的根部不能回土； （ b）膜上覆的土不能完全填補(bǔ)秧苗周圍的空間； （ c）膜上鎮(zhèn)壓后，由于秧苗根部周圍覆土不足，且薄膜回彈，造成覆土鎮(zhèn)壓不實(shí)。 綜上所述，目前移栽機(jī)的栽植器幾乎都無法實(shí)現(xiàn)秧苗栽植和覆土的同步性。這一問題影響了整個(gè)移栽機(jī)械化向更高層次前進(jìn)。因此，對(duì)移栽機(jī)栽植器的研究和改進(jìn)是目前急需解決的問題。 植機(jī)構(gòu)方案選擇 道分缽輪式栽植器 滑道式栽植器主要工作部件為滑道和分缽輪見圖 1道采用寬 50 80以有效防止缽苗的側(cè)翻，它可以分為上滑道和下滑道兩段，其工作原理為：缽苗在自身重力作用下，自間歇工作的喂入機(jī)構(gòu)成排滑入栽植器的上滑道并排隊(duì)等候，分缽輪在地輪的帶動(dòng)下有序地將缽苗逐個(gè)送入下滑道，在弧形導(dǎo)向滑道的導(dǎo)引下保持直立狀態(tài)落入由開溝器開出的苗床內(nèi)。為了保證栽植器正常工作，首先是滑道的傾角必須滿足要求，使缽苗在滑道內(nèi)能夠在重力作用下自動(dòng)下滑并且不會(huì)翻倒。缽苗在滑道內(nèi)滑動(dòng)的影響因素很多，缽苗的濕度、形狀以及所受的重力、支持力和摩擦力都會(huì)對(duì)栽植器的工作穩(wěn)定性產(chǎn)生影響 。栽植器工作穩(wěn)定性，即栽植器在進(jìn)行移栽工作時(shí)，缽苗能夠順利下滑通過上、下滑道，并被分缽輪按次序逐個(gè)分缽而不出現(xiàn)翻滾和卡堵。 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 7 - 圖 4 滑到式栽植器結(jié)構(gòu)原理圖 該機(jī)構(gòu)的缽苗能夠自動(dòng)喂入，無需人工操作，速度快，頻率高，能達(dá)到 180 株 /點(diǎn)是缽苗在移栽過程中易滑落和翻到，穩(wěn)定性較差。 土靴式栽植器 栽植器由喂入機(jī)構(gòu)和栽植裝置組成。喂入機(jī)構(gòu)由喂入盤、撥輪、槽輪機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)等組成。栽植裝置結(jié)構(gòu)如圖 8 所示，由導(dǎo)苗管、分土靴、彈片、擺臂、導(dǎo)桿、連桿等組成。 圖 5 分土靴式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 工作原理是：人工將缽苗送入到喂入機(jī)構(gòu)的撥輪上，在撥輪的帶動(dòng)下繞喂入盤面作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)導(dǎo)苗管上方時(shí)，經(jīng)導(dǎo)苗管落入分土靴中，此時(shí)撥輪處于停止?fàn)顟B(tài)，分土靴也在彈簧的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，分土靴在槽輪 (此時(shí)槽輪也起凸輪作用 )、基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 8 - 擺臂、導(dǎo)桿以及連桿的作用下打開，釋放保存在分土靴中的缽苗，在彈片的扶持下，將缽苗送入穴坑內(nèi)，完成栽植作業(yè)。 它的優(yōu)點(diǎn)是減少缽苗損傷率，立苗率高。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高 嘴圓 盤式栽植器 如圖 1示，撓性圓盤鴨嘴式栽植器，共有四組鴨嘴式苗夾。栽植器由主動(dòng)輪盤、被動(dòng)輪盤、曲軸、鴨嘴上蓋、左盒軸、右盒軸、鴨嘴左下蓋、鴨嘴右下蓋、鴨嘴調(diào)節(jié)凸輪及壓板組成。 圖 6 鴨嘴圓盤式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 移栽機(jī)工作時(shí)，機(jī)器前進(jìn)，開溝器破土成溝，由人工將煙苗放入旋轉(zhuǎn)到上部的鴨嘴內(nèi)，鴨嘴在平行四桿機(jī)構(gòu)作用下始終指向地面，隨同圓盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)鴨嘴到達(dá)最底部時(shí)，鴨嘴在鴨嘴調(diào)節(jié)凸輪與壓板的相互作用下打開，煙苗脫離鴨嘴接觸地面，落入開溝器開好的溝中，隨后覆土輪覆土、鎮(zhèn)壓輪鎮(zhèn)壓，煙苗即被栽植。機(jī)器不斷前進(jìn)，人工連續(xù)有節(jié)奏地將秧苗送入鴨嘴，秧苗被成行地栽入土中。此機(jī)構(gòu)立苗率高，穩(wěn)定性好。但速度相對(duì)較慢。 2 栽植機(jī)構(gòu)方案的確定、工作過程分析 栽機(jī)方案的確定 經(jīng)過對(duì)國(guó)內(nèi)外在甜菜、油菜、棉花、煙草等缽苗移栽機(jī)栽植器的研究。本文對(duì)以下幾種缽苗栽植機(jī)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析如表 2示： 通過對(duì)比上面三類栽植機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)后，再借鑒滾筒覆土器集土原理和吊杯式栽植器的成穴原理，提出了一種新的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的栽植器是基于二次定植原理（在栽植器中先將苗和土栽定好）的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，主要為了解決膜下土不回造成的秧苗緩苗期長(zhǎng)和基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 9 - 成活率低等問題。是有 一定通用性的滾筒式移栽機(jī)栽植器，能夠很好的配合自動(dòng)取苗等設(shè)備，組建成全自動(dòng)的秧苗移栽機(jī)。 表 1 三類栽植器對(duì)比分析 類型 通用性 栽植質(zhì)量 結(jié)構(gòu)與成本 吊杯（吊籃）式 適用于多種秧苗 喂入量不高、覆膜移栽效果有缺陷 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高 導(dǎo)苗管式 多適用于缽苗 直立度好、不能覆膜種植 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高 夾持式 多適用于裸苗 易傷苗、覆膜移栽困難 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低 該機(jī)構(gòu)由滾筒（ 6）和支撐架（ 2）組成，圓形滾筒的一側(cè)設(shè)有定盤（ 3），定盤設(shè)有圓形滾筒內(nèi)腔相通的接苗筒（ 4），圓形滾筒的另一側(cè)設(shè)有支撐架 （ 10），支撐架的外側(cè)至少設(shè)有 1塊圓心端向里，且與接苗筒的出口相對(duì)，圓形滾筒的圓周上設(shè)有均布的側(cè)開式成穴器（ 7、 8），接苗口出口與成穴器想通，支撐盤與支撐架的中心設(shè)有轉(zhuǎn)軸，圓形滾筒可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作原理是：秧苗由人工或者機(jī)械投苗裝置投入接苗筒中，秧苗通過接苗導(dǎo)軌 （ 1） 進(jìn)入滾筒，秧苗順勢(shì)落入成穴部件中。當(dāng)滾筒運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，成穴部件的壓土板（ 8）受地面擠壓將地膜撥開，玉米苗受重力一起掉落進(jìn)成穴部件打開的孔穴中。 圖 7 吊籃式栽植機(jī)構(gòu) 如此，循環(huán)往復(fù)上述動(dòng)作。成穴機(jī)構(gòu)的開啟時(shí)間與角度受可以跟隨成穴部件鏟板傾斜的角度來控制，秧苗運(yùn)動(dòng)和入土的動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，前一個(gè)動(dòng)作必須先完成然后土壤才特點(diǎn) 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 10 - 能進(jìn)入。其主要特點(diǎn)是 :整個(gè)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，可靠性好，減少了機(jī)架的體積，增加了工作效率。缽苗剛被投入接苗筒到剛出接苗筒的過程的力學(xué)分析。 滾筒式栽植器接苗筒中秧苗下落示意圖 缽苗在接苗筒上的受力分析圖 圖 8 旋轉(zhuǎn)式栽植機(jī) 缽苗在導(dǎo)苗管上滑行的動(dòng)力學(xué)分析 缽苗在導(dǎo)苗 管上的受力情況見圖 5。 c o m g ?? （ 2 ? （ 2 式中： G — 缽體受到的重力； 接苗筒對(duì)缽體的支持力； 缽體與接苗筒的摩擦力； ? — 接苗筒與水平方向夾角； ? — 缽苗在接苗筒上的摩擦角。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得到： s i n c o s t a nm g m g m a? ? ??? （ 2 0 1 112s v t （ 2 10v v （ 2 式中： s — 秧苗在接苗筒內(nèi)的滑行距離； 1t— 缽苗在接苗筒內(nèi)的滑行時(shí)間； 0v— 缽苗的初速度（默認(rèn)缽苗被投入時(shí)相對(duì)于栽植器的初速度為零）； 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 11 - 1v— 缽苗滑行至接苗筒末端的速度。 依據(jù)理論力學(xué)知識(shí)，可以把缽苗看成剛體進(jìn)行分析，分析時(shí)忽略空氣浮力。這個(gè)階段，缽苗在重力和摩擦力以及接苗筒的支持力的作用 下，沿接苗筒的素線下滑，接苗筒的傾角直接影響其下滑的加速度，這時(shí)為了讓缽苗盡快滑出接苗筒，接苗筒的傾角越大，對(duì)缽苗下滑越有利。 速原理 絕大多數(shù)農(nóng)作物的秧苗都要求地上莖桿為直立狀態(tài)（部分特殊作物除外，如番薯），因而對(duì)栽植工序或栽植質(zhì)量的要求也都是直立狀態(tài)。因此欲要保持栽植秧苗的直立狀態(tài)，必須要求定植瞬間秧苗或缽苗相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，也就是說，秧苗在絕對(duì)靜止直立狀態(tài)下進(jìn)行覆土壓實(shí)，因而要求在機(jī)器連續(xù)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)的情況下，為每一個(gè)栽植秧苗創(chuàng)造瞬間的相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，以便完成定植工作。這就栽植機(jī)械的零速原理。 栽機(jī)膜上移栽 移栽機(jī)膜上移栽作業(yè)時(shí)不需要開溝器，地輪軸上的鏈輪通過鏈條將動(dòng)力輸送到栽植系統(tǒng)，同時(shí)，移植手（人力）將秧苗放入移栽器上旋轉(zhuǎn)著的秧苗杯內(nèi)，秧苗進(jìn)入鴨嘴上方苗杯待栽，隨著移植器的鴨嘴旋轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，開穴器（鴨嘴）刺破地膜，破土成穴。在壓臂的作用下鴨嘴迅速打開，這時(shí)秧苗在自身營(yíng)養(yǎng)體的重力下落入穴中，設(shè)在機(jī)架后部的注水裝置，在移植器支臂的作用下開啟，將肥，藥水注入穴坑，完成整個(gè)移栽作業(yè)。 膜的選擇 地膜覆蓋是用透明或有色塑料薄膜把含有一定水肥的農(nóng)田土壤從地面上封蓋起來．形成 不同于露地栽培的農(nóng)田環(huán) 境，產(chǎn)生增溫、保溫、提墑保墑．保持土壤疏松，保護(hù)和促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而促進(jìn)早熟、增產(chǎn)和改善品質(zhì)等作用，在一定程度上還有抑制雜草和上層土壤堿分的效應(yīng)。機(jī)鋪膜所選用的膜寬以大于畦（垅）寬 10～ 15膜卷得緊實(shí)、端面整齊、卷內(nèi)無殘膜、斷頭、扭曲、破膜等現(xiàn)象，膜芯質(zhì)量好，最好用膜厚 超薄膜，以降低成本。 3 基于 筒栽植器關(guān)鍵部件的三維建模 本設(shè)計(jì)將利用 件，對(duì)主要的機(jī)構(gòu)組成部分：接苗部件、存苗成穴部件、集土部件等主要組成部件以 及其它重要零部件進(jìn)行尺寸設(shè)定以及整機(jī)模型建立。栽植機(jī)構(gòu)模型的建立用來檢驗(yàn)對(duì)側(cè)開式成穴器和滾筒覆土器進(jìn)行機(jī)構(gòu)聯(lián)合的設(shè)計(jì)思想，并在外觀和機(jī)構(gòu)動(dòng)作上模擬真實(shí)的機(jī)構(gòu)，以驗(yàn)證方案的可行性。在模型的建立之前，首先要進(jìn)行相關(guān)的作物 尺寸和同類機(jī)具尺寸調(diào)研，為進(jìn)一步的建立模型提供定義尺寸參照，基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 12 - 建模準(zhǔn)備工作完成后即對(duì)栽植機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維模型的建立。 由著名的三維 件開發(fā)供應(yīng) 商 司開發(fā)的三、維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，是基于 臺(tái)的三維 件，具有功能強(qiáng)大、技術(shù)創(chuàng)新等特點(diǎn)。件具有 3 個(gè)功能強(qiáng)大的應(yīng)用模塊，分別是零件模塊、裝配體模塊和工程圖模塊，三個(gè)模塊之間既相對(duì)獨(dú)立，又相互聯(lián)系。 基于 幾何造型核心，同時(shí)支持 多種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，可將多種機(jī)械 件如 等繪制的圖形數(shù)據(jù)集成到自己的設(shè)計(jì)環(huán)境中作進(jìn)一步改進(jìn)使用。并且該軟件提供了大量 數(shù)，使用戶根據(jù)需要較為方便地進(jìn)行二次開發(fā)， 本文主要用該軟件的零件模塊和裝配體模塊， 利用零件模塊對(duì)機(jī)構(gòu)模型的各個(gè)組成部件按照機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行建模，建模完成后利用裝配體模塊將零件進(jìn)行裝配，并且對(duì)其中部分零件進(jìn)行加和操作 。 筒結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 根據(jù)實(shí)際調(diào)研，黑龍江移栽機(jī)作業(yè)時(shí)機(jī)車的工作速度一般在 1km/h~3km/h 之間。由于該設(shè)計(jì)滾筒靠機(jī)車的牽引前進(jìn)，并且滾筒的一部分在運(yùn)動(dòng)過程中必須始終與地面保持接觸才能使?jié)L筒轉(zhuǎn)動(dòng)，因此滾筒的轉(zhuǎn)速由機(jī)車前進(jìn)速度的決定，二者之間存在如下的關(guān)系： 3 2N?? （ 3 2v （ 3 式中機(jī)車行駛距離； 滾筒滾動(dòng)距離； N — 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)； v — 機(jī)車工作速度； n — 滾筒轉(zhuǎn)速； R — 滾筒半徑。 查詢文獻(xiàn)數(shù)據(jù)可知，半徑越小，滾筒轉(zhuǎn)速越快。由于人工投苗速度有限（人工投苗速度為 45 /轉(zhuǎn)速太快就容易出現(xiàn)漏苗。而半徑過大又會(huì)造成機(jī)構(gòu)臃腫。當(dāng)滾筒半徑 250，滾筒轉(zhuǎn)速快不利于投苗、易漏苗；滾筒半徑 400又造成機(jī)構(gòu)重量大，工作時(shí)縱向穩(wěn)定性較差。選滾筒直徑時(shí)，綜合前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，最終選定半徑R=300 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 13 - 圖 9 滾筒 在草圖平面上畫出圓環(huán)大圓 R=300圓 R=295料厚度為 5過拉伸凸臺(tái)命令生成三維實(shí)體，由于葉片是焊接在滾筒內(nèi)的，因此將葉片與滾筒生成于同一個(gè)零件，最終通過抽殼、倒角等命令完成整體的三維建模。如圖 9 所示。 植器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 側(cè)開成穴器成穴部件安裝或焊接在滾筒外側(cè)，它是由鏟板和側(cè)開式壓土板組成。是該栽植器的核心部件之一，鏟板焊接在滾筒外表面上，壓土板與鏟板鉸接， 使壓土板能夠繞鉸接軸做一定角度的開啟。鏟板是破膜成穴的主要部件，其運(yùn)動(dòng)軌跡決定孔穴的形狀，是影響栽植器栽植性能的主要因素之一。根據(jù)玉米種植農(nóng)藝要求，缽苗栽植深度為50時(shí)考慮到鏟板根部的設(shè)計(jì)值為 10~15定成穴器鏟板的最終長(zhǎng)度為 70據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)將其傾斜角度（與焊接點(diǎn)切線方向的夾角）定為 40°。左右壓土板與鏟板之間是通過軸鉸接在一起的。左右壓土板在滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)到一定位置的時(shí)候，受地面的反作用力繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)一定角度，分別向左右兩側(cè)打開，此時(shí)缽苗和松土在自身重力的作用下掉落到空穴中。壓土板的高度 與鏟板相配合為 50除鏟板根部尺寸），寬度是由缽苗的尺寸決定的，實(shí)際測(cè)量和資料收集缽苗基體一般為 1 5 m m 3 0 m m 4 5 m m??，苗株葉寬為 80右，確定左右壓土板的寬度各為 50可滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。如圖3示。 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 14 - 圖 9 側(cè)開成穴機(jī)構(gòu) 成穴部件安裝或焊接在滾筒外側(cè)，是由成穴器鏟板和成穴器動(dòng)板以及轉(zhuǎn)軸彈簧組成。首先定義好工作環(huán)境及零件材料，在草圖平面上畫出各零件基本圖形鏟板長(zhǎng)度為70板長(zhǎng)度為 50度各為 50后經(jīng)過拉伸、切除、倒角等特征生成。成 穴部件（僅表示關(guān)鍵零件）三維模型如圖 10 所示： 圖 10 側(cè)開成穴機(jī)構(gòu) 苗筒的設(shè)計(jì) 由于玉米等作物會(huì)由于在育苗期間肥水和溫度不均，造成缽苗枝葉有差異，接苗簡(jiǎn)直徑大小直接影響落苗的通暢性，為了不影響落苗的通暢性，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定的秧苗尺寸確定接苗簡(jiǎn)直徑為 80。接苗筒的長(zhǎng)度不宜過短，一般比秧苗高度稍微長(zhǎng)一些。否則，缽苗枝葉容易將其掛起，將接苗筒的始端制作成喇叭口，這樣既減少掛苗又能使枝葉快速合攏，而當(dāng)合攏后的缽苗僅克服重力向下滑落便很順利?？稍诮用缤采线呇匕蚕鹉z圈或者塑料圈，用于保護(hù)缽苗枝葉合 攏時(shí)不受傷。接苗筒如圖，其安裝角度可以在40°~80°（與水平面）、 10°~60°（與軸向）范圍內(nèi)調(diào)整，接苗筒長(zhǎng)度為 180度為50度為 70過拉伸、切除掃描等特征生成，接苗器三維模型如圖 3 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 15 - 圖 11 接苗筒 4 栽植機(jī)構(gòu)的虛擬裝配及干涉檢查 擬仿真特點(diǎn) 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)反映了機(jī)構(gòu)的工作性能，是認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)或者改進(jìn)、創(chuàng)造新機(jī)構(gòu)的重要內(nèi)容。相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法靠經(jīng)驗(yàn)不斷返工，現(xiàn)在可以利用各種分析 圖 12 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 軟件進(jìn)行力學(xué)分析和運(yùn)動(dòng)分析，在 虛擬環(huán)境下修改參數(shù)直到合適。傳統(tǒng)的研發(fā)方法從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)是一個(gè)順行過程，這種研發(fā)方法研究時(shí)間漫長(zhǎng)、研究過程中人力物力投入大，難以達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效的目的，如圖 4示。 而虛擬樣機(jī)技術(shù)從系統(tǒng)角度出發(fā)，對(duì)產(chǎn)品從整體方面的優(yōu)化，強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)層次上模擬產(chǎn)品的外觀、功能和特定環(huán)境下的行為。它基于并行工程，在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)階段就可以迅速分析其合理性，可以同時(shí)比較多種設(shè)計(jì)方案，快速確定影響性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)，預(yù)測(cè)產(chǎn)品在真實(shí)工作狀況下的特征，在虛擬設(shè)計(jì)軟件中做到反復(fù)修改直到獲得最優(yōu)的機(jī)構(gòu)參數(shù)，如圖 4示。 基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 16 - 圖 13 現(xiàn)代設(shè)計(jì) 方法 筒式栽植器的裝配 將移栽機(jī)栽植機(jī)構(gòu)的所有零部件完成實(shí)體建模后，對(duì)其整體進(jìn)行裝配。裝配方法：首先進(jìn)入裝配體模式下，采用自下而上的裝配方法，將零部件依次插入，通過基準(zhǔn)面配合、面重合、平行，垂直、同軸，等各種配合關(guān)系將零部件合成一個(gè)整體，如圖 4 圖 14 滾筒式栽植器的裝配 植器的干涉檢查 在 戶可以進(jìn)行兩種形式的干涉檢查：動(dòng)態(tài)干涉檢查和靜態(tài)干涉檢查。用戶可以對(duì)整個(gè)裝配體或在裝配體中選定的零部 件之間進(jìn)行靜態(tài)的干涉檢查，也可以在使用“移動(dòng)零部件”或“旋轉(zhuǎn)”零部件命令的過程中對(duì)裝配體進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查。碰撞檢查旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)零部件的過程中，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查或動(dòng)態(tài)計(jì)算零件間的間隙。移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生干涉的部分，以深綠色在圖形區(qū)域進(jìn)行顯示。如圖 1所示，在移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)零部件的 項(xiàng)】標(biāo)簽中選擇【碰撞檢查】單選按鈕，可以指定碰撞檢查的方式：選擇【所有零部件之間】單選按鈕，運(yùn)動(dòng)過程中檢查裝配體中所有零部件的干涉情況。選擇【這些零部件之間】單選按鈕，僅對(duì)所選擇的零件進(jìn)行干涉檢查。 選中【僅被拖動(dòng)的零件】復(fù)選框，在圖形區(qū)域只顯示被拖動(dòng)零件和其他零件的干涉情況。選中【碰撞時(shí)停止】復(fù)選框，在移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)零部件時(shí)遇到阻擋時(shí)停止運(yùn)動(dòng)，同時(shí)顯示受碰撞的部分。 碰撞檢查是在動(dòng)態(tài)計(jì)算零部件的間隙時(shí)，在圖形區(qū)域顯示運(yùn)動(dòng)的零部件和所選零部基于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 17 - 件之間的最小距離 ，在 態(tài)間隙】復(fù)選框可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的間隙計(jì)算。激活【檢查間隙范圍】列表框，指定動(dòng)態(tài)間隙的零部件。 單擊【恢復(fù)拖動(dòng)】按鈕，在圖形區(qū)域移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)零部件。單擊【碰撞時(shí)停止】按鈕并設(shè)定最小的間隙值，可以在零部件運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生最小 值時(shí)停止。 在裝配完栽植機(jī)構(gòu)所有零件后，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或者尺寸有偏差，在樣機(jī)的裝配過程中會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，以往的設(shè)計(jì)方法只能等到實(shí)際生產(chǎn)中才能發(fā)下問題，但是在很容易找到干涉所在。裝配完成后在軟件中點(diǎn)“干涉檢查”按鈕，可以得到結(jié)果如圖 4 圖 15 干涉檢查 5 栽植機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度分析 植器個(gè)數(shù)及與株距之間的關(guān)系 由于栽植器是與成穴器一一對(duì)應(yīng)且均勻焊接滾筒內(nèi)的、成穴器的數(shù)量必然與株距存在如下的關(guān)系（已確定滾筒半徑 R =300： L??式中： C — 滾筒周長(zhǎng)； 栽植器數(shù)量 L — 株距 表 2 栽植器數(shù)量與株距之間的關(guān)系 N （個(gè)） 3 4 5 6 7 L （ m） 于 上滾筒栽植器的設(shè)計(jì) - 18 - 從表 3可以看出隨著 栽植器 數(shù)量的增加，株距不斷減小。而玉米的農(nóng)藝要求玉米的株距為 20表 3中栽植器數(shù)量為 5或者 6的時(shí)候均滿足農(nóng)藝對(duì)株距的要求，但是為了提高栽植效率，將接苗器的數(shù)量設(shè)計(jì)為 6。 植器的運(yùn)動(dòng)速度的確定 由于滾筒式栽植器的特殊性，在假設(shè)不漏苗的前提下，投苗速度影響機(jī)車速度，機(jī) 車速度對(duì)滾筒轉(zhuǎn)速又有決定性影響。但是由于投苗速度的限制（默認(rèn)是人工投苗，投苗 速度為 45~90 株 /結(jié)合本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特征，則機(jī)車的速度與滾筒轉(zhuǎn)速及人工投苗的 速度有如下表的關(guān)系 (計(jì)算公式前面已經(jīng)闡述 )： 表 3 速度關(guān)系 分析 人工投苗 50 株 /分 60 株 /分 70 株 /分 80 株 /分 90 株 /分 滾筒速度 s s s s s 機(jī)車速度 240mm/s 330mm/s 360mm/s 420mm/s 480mm/s 機(jī)車的運(yùn)動(dòng)速度過大不僅易造成漏苗，也會(huì)導(dǎo)致集土不充分，因此仿真時(shí)統(tǒng)一采用的機(jī)車速度將表中 420mm/s 作為參考，相對(duì)應(yīng)滾筒轉(zhuǎn)速為 80s。接苗筒的傾斜角度不能過小，過小會(huì)延長(zhǎng)秧苗下落時(shí)間，從而造成漏苗。傾斜嚴(yán)重也會(huì)使缽苗的運(yùn)動(dòng)形態(tài)變化 過多影響理論分析。通過對(duì)文獻(xiàn)的查閱和對(duì)缽苗物理特性的測(cè)試得出，缽苗的摩察系數(shù)在 擦角在 間變化。本設(shè)計(jì)取