人力手拉插秧機設計（含三維SW模型）

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 新疆農(nóng)機化2020 年第 6 期doi:10.13620/ki.issn1007-7782.2020.06.006中圖分類號:S233.71文獻標識碼：A0引言由于地形原因（特別是貴州喀斯特地區(qū)），一些地區(qū)農(nóng)田分散，大型插秧機和其他農(nóng)業(yè)機械的普及受到限制，且山區(qū)水稻種植以梯田及零散種植居多1，該地區(qū)的現(xiàn)行水稻栽培方式還是以地膜水育秧、人工手插為主，生產(chǎn)成本高，勞動強度大，作業(yè)條件艱苦且效率低下2，使高產(chǎn)水稻作物難以發(fā)揮其潛力。針對小型田間秧苗的插秧工作，徐高飛等3設計了手扶便攜式插秧機，此款插秧機為人力驅(qū)動，但工作效率相對較低；邵陸壽等4設計了半機動插秧機，采用人力牽引的組合式秧箱，但此款插秧機操作不便；鄭銀河等5設計了 2 行手扶式機動水稻插秧機，該機器配備單缸小型汽油機，但此款插秧機發(fā)動機易進水，過水渠時可能損壞發(fā)動機，同時該插秧機價格昂貴且對環(huán)境有污染。針對目前貴州秧苗的栽植現(xiàn)狀，設計了一臺小型機械式插秧機，旨在為滿足貴州小型田間秧苗的栽植提供便利。此款可分離小型機械式插秧機適用于貴州小型田間秧苗的栽植，具有靈活輕便的特點，彌補了市面上對小型插秧機的缺口。1插秧機結(jié)構(gòu)及工作原理1.1插秧機基本結(jié)構(gòu)該插秧機主要由鏈輪傳動、自行車、秧盤、秧塊、曲柄滑塊機構(gòu)、錐齒輪傳動、秧盤前檔盤、曲柄插秧機構(gòu)等組成。整體結(jié)構(gòu)如圖1，插秧機背部傳動如圖2。此插秧技術可用于小型機械式插秧機的設計中，以期為小型插秧機的設計及試驗提供借鑒和參考。文章編號：1007-7782（2020）06-0015-005小型機械式插秧機的設計研究張德俊1，李文迪1，林蜀云2，吉 旭1，張?zhí)A1，徐衛(wèi)平1（1.貴州師范大學機械與電氣工程學院，貴州 貴陽 550001；2.貴州省山地農(nóng)業(yè)機械研究所）摘要：針對貴州喀斯特地貌的小型農(nóng)田的栽植環(huán)境，設計了一款可分離小型機械式插秧機。此裝置采用人力帶動鏈輪與錐齒輪聯(lián)合驅(qū)動，通過秧盤底下的曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)秧盤橫向移動送秧、曲柄插秧機構(gòu)撥動秧盤上的秧塊實現(xiàn)縱向插秧。通過分析橫向送秧機構(gòu)的工作原理，建立曲柄滑塊機構(gòu)的運動學模型，計算得出：連桿1為79mm、連桿2為125mm、偏心距e為35mm。對關鍵部件利用有限元仿真進行分析評估。結(jié)果表明：該裝置設計合理，秧盤移動機構(gòu)工作可靠，可滿足插秧工作。關鍵詞：小型機械；插秧機；設計；有限元仿真ResearchandDesignofSmallMechanicalRiceTransplanterZhang Dejun1,Li Wendi1,Lin Shuyun2,Ji Xu1,Zhang Taihua1,Xu Weiping1(1.College of Mechanical and Electrical Engineering,Guizhou Normal University,Guiyang,550001,Guizhou,China;2.Guizhou MountainAgricultural Machinery Research Institute)Abstract:A detachable small mechanical rice transplanter was designed to the planting environment of small farmland inGuizhou karstlandform.The device adoptsmanpowerto drive the sprocketand the bevel gear joint,the transplanting rice canbe realized by means of the crank slider mechanism at the bottom of the rice tray,and the crank transplanting mechanism canmovetheblocksonthericetraytorealizelongitudinaltransplanting.Thekinematicsmodelofthecrankslidermechanismwasestablished by analyzing the working principle of the transverse seedling feeding mechanism,and the calculation resultsshowed that the connecting rod 1 was 79mm,the connecting rod 2 was 125mm,and the eccentricity E was 35mm.The keycomponents are analyzed and evaluated by finite element simulation.The results show that the device is reasonable and reli-able,andcanmeettherequirementsoftransplantingriceseedlingsKey words:Small mechinery;Rice transplanter;Design;Finite element simulation修回日期：2020-10-26基金項目：黔科合支撐20192388 號通訊作者：徐衛(wèi)平 開發(fā)研究 15新疆農(nóng)機化2020 年第 6 期1.2插秧機工作原理根據(jù)貴州種植習慣及秧苗的農(nóng)藝規(guī)范，采用穗粒兼?zhèn)涞闹卸捚贩N缽形毯狀苗6-7，機械移栽所用苗為中小苗，苗齡為1520天，苗高為1217cm，秧塊標準大小分別為58cm、28cm和2cm8-9，種植程序按農(nóng)藝規(guī)范執(zhí)行，種植方式為插播、四行單株?；谇瑝K機構(gòu)及自行車驅(qū)動的秧苗栽植方式設計了此插秧機，通過研究該栽植方式的關鍵技術，以期解決當前針對貴州小型田間秧苗栽植面臨的機械化困難。工作時，插秧機在田間行走，踩動自行車踏板驅(qū)動插秧機工作，傳動鏈將動力傳遞給插秧曲柄軸，曲柄通過連桿帶動秧爪完成分秧及插秧動作。在一個工作循環(huán)中，秧爪下行至秧盤，完成分秧動作；秧爪夾持秧苗繼續(xù)下行，將秧苗插入田間；傳動鏈將動力傳遞給錐齒輪軸，錐齒輪軸帶動曲柄滑塊機構(gòu)將秧盤橫移一個步距，將下一株秧苗移至分秧工位；秧爪進入回程階段，秧爪上移返回工作循環(huán)的起始位置10-11。圖1插秧機整體結(jié)構(gòu)圖2插秧機背部傳動圖1.鏈輪傳動2.自行車3.秧盤4.秧塊5.秧盤前檔盤6.曲柄插秧機構(gòu) 7.曲柄滑塊機構(gòu)8.錐齒輪傳動2關鍵部件設計2.1秧盤左右移動的曲柄滑塊機構(gòu)設計秧箱是插秧機的重要部件，擔負著定時、定量、均勻送秧的工作12-14。目前移箱機構(gòu)的設計有三種形式：一是齒條式；二是螺旋軸式15；三是鏈式。此款插秧機采用人力踩動自行車踏板驅(qū)動曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)秧盤的移動，分析橫向送秧驅(qū)動機構(gòu)的工作原理，建立曲柄滑塊機構(gòu)的運動學模型。曲柄滑塊機構(gòu)的位置關系式：Q1s1cos1+Q2sin1-Q3=s12Q1s2cos2+Q2sin2-Q3=s22Q1s3cos3+Q2sin3-Q3=s32式中Q1=2a；Q2=2ae；Q3=a2-b2+e2。通過三組兩連桿的對應角位置：1=22.51，s1=179.91 mm；2=127.44，s2=30.09 mm；3=176.87，s3=39.91 mm。運用曲柄滑塊機構(gòu)的位置關系式設計出一組參數(shù)，a=79.091 mm，b=125.226 mm，e=-35.034mm。則a桿取 79 mm，b桿取 125 mm，偏心距e取 35mm，通過設計得出運動分析曲線如圖 3，由曲柄滑塊機構(gòu)對應的位置曲線可知該機構(gòu)為往復運動；從對應的速度曲線可知機構(gòu)的速度呈正弦變化趨勢；由加速度曲線可知此機構(gòu)加速度部分呈余弦變化。圖3運動分析曲線通過設計結(jié)果得出的運動分析曲線（圖 3）可知：驅(qū)動秧盤移動的曲柄滑塊機構(gòu)能夠進行正常穩(wěn)定的循環(huán)往復工作，曲柄滑塊機構(gòu)的工作行程達到秧苗輸送的要求，設計結(jié)果滿足誤差要求。通過計算結(jié)果，設計出曲柄滑塊機構(gòu)的 3D 模型如圖 4。圖4曲柄滑塊機構(gòu)3D圖2.2自行車的設計基于現(xiàn)有的輪椅三輪車進行設計，重新設計車身的輪子，以適應田間插秧工作，為防止自行車在田間打滑，輪子整周采用開槽處理。由于車架后部寬度過小，不適合插秧機的搭載工作，所以也需重新設計。將車架后部切掉，加寬車架后部的寬度，并增加加強筋，以增加車架的強度，同時也可用來搭載插秧機組件?？紤]到田間工作的環(huán)境影響，車架作烤漆處理，防止車架由于生銹，影響插秧機的使用壽命。鏈傳動的設計：自行車速度v=3.016 m/s，踏板軸轉(zhuǎn)速n=10 r/min，功率P=0.18 kW，通過設計計算可得，小鏈輪齒數(shù)z1為 44 齒，大鏈輪齒數(shù)z2為 22 齒，123456123YOX1：位置曲線2：速度曲線3：加速度曲線36078 開發(fā)研究 16新疆農(nóng)機化2020 年第 6 期鏈號為 16A，鏈條節(jié)距p2為 25.4，鏈長節(jié)數(shù)X為 82，中心距a為 613.4 mm，鏈條定期人工潤滑。2.3后輪軸的設計校核自行車后輪軸的直徑按照扭轉(zhuǎn)強度為dC3P/n姨式中d后輪軸直徑（mm）；C 按定的系數(shù)；P后輪軸傳遞的功率（kW）；n后輪軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。此款插秧機后輪軸功率為0.18kW，轉(zhuǎn)速為20r/min，因為后輪軸材料選用的是45號鋼調(diào)質(zhì)，因此C為112.5，計算可得d=23.4 mm，考慮到鏈輪及輪子的周向定位需開一個鍵槽，將d加大3 后得d=24.1 mm，因此取后輪軸的最小直徑d=25 mm。對自行車后輪軸強度進行校核，軸受到秧盤組件向下的壓力，載荷分布如圖 5。圖5載荷分布示意根據(jù)秧盤組件的重量和插播方式在田間工作過程中阻力情況，計算出其集中力為F=962 N，分段彎扭矩如圖 6、7。圖6彎矩圖圖7扭矩圖運用彎扭合成強度條件進行校核，即dM2+（T）210姨-13姨式中軸計算截面上的工作應力（MPa）；d軸直徑（mm）；M 軸計算截面上的合成彎炬（N mm）；T 軸計算截面上的轉(zhuǎn)矩（N mm）；根據(jù)轉(zhuǎn)應力變化性質(zhì)定的校正系數(shù)；-1許用疲勞應力（MPa）。圖 5 為載荷分布示意，圖 6 為彎矩圖，圖 7 為扭矩圖，將轉(zhuǎn)應力脈動循環(huán)=0.7 代入，求最大彎矩和最大扭矩值，得到軸直徑為 19.4 mm，故所取直徑滿足強度要求。2.4自行車機架靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析插秧機屬于非道路車輛，其在水田工作過程中易受到路面條件差引起的沖擊載荷，在載荷沖擊下車架易變形16。而車架是車輛的裝配和承載基體，支承連接著車輛的各總成部件，承受著來自車身及插秧機組件的各種載荷，它的好壞直接關系到車輛的操控、安全、舒適等性能17。此外，車架也是插秧機中保證插秧正常工作的關鍵部件，承擔著動力傳遞及插秧機的搭載，搭載插秧機組件時，易造成車架彎曲變形。為了解決這些問題，對車架進行優(yōu)化設計，車架長1356mm、寬359mm、高 606 mm。車架主要受秧盤等組件的壓力，平均壓力為 350 N。圖8車架3D圖圖9車架有限元模型對圖 8 的車架進行簡化，忽略焊接對機架結(jié)構(gòu)的影響，將圓角、倒角簡化為直角，選取材料、添加載荷和約束后，車架特點采取組合網(wǎng)格劃分，劃分時統(tǒng)一采用 SOLID 20 單元，可以忽略考慮不同單元間單元耦合問題，車架有限元模型如圖 9。圖10車架總變形云圖Mh/N mmx/mm0430 000370 0000 x/mmL/N mm620 6500.0000.0310.0630.0940.1250.1560.188XYZ0.2190.2500.2810.3130.3440.375YZC 開發(fā)研究 17新疆農(nóng)機化2020 年第 6 期查閱機械設計手冊可知，碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 的屈服強度為 235 MPa，抗拉強度為 370500 MPa，強度安全系數(shù)取 1.23，該鋼的許用應力范圍為 78.33195.83 MPa。車架受到功能約束及空間尺寸的限制，車架結(jié)構(gòu)直徑較小，插秧機組件受向下的載荷，因此車架出現(xiàn)了彎曲變形，如圖 10。最大變形值為 0.375mm，變形量微小，不會影響插秧精度，變形量可忽略不計，車架剛度參數(shù)合格，滿足設計誤差要求。車架的后部出現(xiàn)了較大的應力集中，如圖11。該處應力值為21.25MPa，按照規(guī)定彎曲狀態(tài)屈服強度校核為靜態(tài)計算應力乘以 1.5 倍動荷系數(shù)，再乘以 2 倍安全系數(shù)得出的值為 63.75 MPa，該值遠小于材料的屈服強度，因此車架在工作條件下強度合格。圖11車架應力云圖3整機仿真分析對插秧機進行仿真分析，以驗證插秧機工作的可行性。在 SolidWorks 中建立三維模型后，對模型進行簡化，然后導入至 Adams2017 中，進行仿真驗證。通過秧爪軌跡曲線（圖 12），可知秧苗插入深度為 1.2 cm，滿足秧苗栽植深度要求。圖12插秧機秧爪軌跡圖13秧盤運動位置與插秧軸轉(zhuǎn)角關系通過分析生成的秧盤運動位置曲線與插秧軸轉(zhuǎn)角關系曲線（圖 13），可知曲線呈規(guī)律變化，運動過程平緩，插秧軸轉(zhuǎn)過一定的角度，秧盤相應移動一定的距離，秧盤的秧苗移動到插秧口，秧爪剛好運動到插秧口，秧爪帶動秧苗繼續(xù)向下運動，把秧苗插入田間，該裝置可滿足插秧工作要求。4結(jié)論（1）此裝置創(chuàng)新設計了曲柄滑塊機構(gòu)驅(qū)動秧盤移動與自行車驅(qū)動插秧機工作，此插秧機具有結(jié)構(gòu)簡單、適用性強及多功能集成等優(yōu)點。（2）曲柄滑塊機構(gòu)的連桿 1 為 79 mm、連桿 2 為125 mm，偏心距e為 35 mm。該插秧機株距為 29 mm、行距為13.96 mm以及播深為1.2 cm，工作效率為0.175hm2/h。參考文獻：1李海連，羅春陽.株距可調(diào)小型水稻插秧機的研究J.南方農(nóng)機，2016：31，35.2郭建全，司青明，何天偉等.川北丘陵地區(qū)雜交水稻機械化插秧技術及其應用效果J.雜交水稻，2009，24（3）：47-48.3徐高飛，胡光忠，程鵬飛等.手扶便攜式插秧機數(shù)字建模及運動仿真研究J.農(nóng)機化研究，2015，37（4）：27-31.4邵陸壽，張念生，孔曉玲等.半機動插秧機的研究與設計J.農(nóng)業(yè)機械學報，1996（S1）：106-110.5鄭銀河，胡光忠，程鵬飛等.近代插秧機研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢J.農(nóng)機化研究，2015：254-259.6程鵬飛，胡光忠，徐高飛等.新型便攜式插秧機設計J.中國農(nóng)機化學報，2015，36（4）：26-30.7李澤華，馬旭，李秀昊等.水稻栽植機械化技術研究進展J.農(nóng)業(yè)機械學報，2018，49（5）：1-20.8黃大明，李有明，劉金波等.水稻機械化插秧的特點與關鍵農(nóng)藝技術J.湖北農(nóng)業(yè)科學，2009，48（12）：2 947-2 949.9 Zeng-hong MA,Nan LI,Tao LI,et al.Design and Experimentson a Transplanter with Belt Feeding on Block Seedling J.Journal of China Agricultural University,2015.10李海連，羅春陽，王明旭等.小型水稻插秧機設計與試驗研究J.農(nóng)機化研究，2020，42（9）：76-80.11 Chaitanya DNV,Arunkumar S,Akhilesh GB,et al.Design ofRice TransplanterJ.Iop Conference,2018,377.12姚亞芳，朱德泉，王延慶等.可調(diào)寬窄行高速水稻插秧機秧箱系統(tǒng)設計與試驗J.機械設計，2016，33（5）：80-85.13 Bao W,Zhu D,Zhu H,et al.Design and Analysis of Moving-box Mechanism for Adjustable Wide-narrow Row HighSpeed Pot-seedling Rice TransplanterJ.Journal of ChineseAgriculturalMechanization,2016.14蒲明輝，宋金環(huán)，盧煜海等.水稻插秧機移箱機構(gòu)中螺旋軸0.51XZYZC-3.642.58-1.574.656.738.8010.8812.9515.0317.1019.1821.25Y0.00.010.020.040.030.050.060.050.0100.0150.050.0100.00.0150.0200.0Length（mm）Angle（deg）Time（sec）ugmechL018_XFORM.YL010_XFORM.THETA秧爪軌跡 開發(fā)研究 18新疆農(nóng)機化2020 年第 6 期的分析與改進J.農(nóng)機化研究，2015：37-41.15徐飛軍，李革，趙勻.水稻插秧機移箱機構(gòu)的發(fā)展研究J.農(nóng)機化研究，2008（5）：1-4.16扈凱，張文毅，紀要等.插秧機車架的動力學特性分析J.中國農(nóng)機化學報，2018：78-82.17 Covill D,Allard P,Drouet JM,et al.An Assessment of BicycleFrame Behaviour Under Various Load Conditions UsingNumerical SimulationsJ.Procedia Engineering,2016,147:665-670.doi:10.13620/ki.issn1007-7782.2020.06.007中圖分類號:S223文獻標識碼：A0引言新疆是我國最大的優(yōu)質(zhì)棉生產(chǎn)基地，數(shù)據(jù)顯示，20122019 年，新疆省的棉花年產(chǎn)量比我國其余所有省的產(chǎn)量總和還高，且產(chǎn)量逐年增長，如圖 1。棉花產(chǎn)業(yè)是新疆經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分1。影響棉花產(chǎn)量的首要環(huán)節(jié)就是播種，播種質(zhì)量的文章編號：1007-7782（2020）06-0019-006精量穴播器排種性能檢測方法研究分析及展望曹 葉1，王旭峰2，王 龍2，趙鵬飛2，楊廣召1，郭文松2（1.塔里木大學信息工程學院，新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學機械電氣化工程學院）摘 要：棉花是新疆經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，播種裝置的精量水平影響棉花的產(chǎn)量，精量播種最主要的方式之一是穴播，而播種器最主要的部位就是穴播器。因此，在播種機出廠前就要對穴播器的性能進行鑒定檢測。本文綜述分析了穴播器排種性能檢測的四種方法，包括人工數(shù)種檢測法、光電傳感器檢測法、高速攝像檢測法和機器視覺檢測法。通過對比這四種穴播器排種性能檢測方法，分別提出了四種檢測方法的優(yōu)缺點，并指出依靠機器視覺法檢測穴播器的排種性能任然是未來發(fā)展的趨勢，對于提高精量穴播器排種性能的檢測水平、推進穴播器的研制具有重要意義。關鍵詞：機器視覺；排種檢測；精量穴播器Reaserch and Propect of Seed Metering Performance ofPrecise DibblerCao Ye1,Wang Xufeng2,Wang Long2,Zhao Pengfei2,Yang Guangzhao1,Guo Wensong2(1.Collage of Information Engineering,Tarim University,Alar,843300,Xinjiang,China;2.Collage of mechanical electrificationengineering,Tarim University)Abstract:CottonisthepillarindustryofXinjiangseconomicdevelopment.Theprecisionlevelofseedingequipmentwilldefi-nitelyaffecttheoutputofcotton.Oneofthemostimportantmethodsofprecisionseedingisholesowing,andthemostimportantpartoftheseederistheholeseeder.Therefore,beforetheplanterleavesthefactory,theperformanceofthedrillshouldbetested.Thisarticlesummarizesandanalyzesthefourmethodsofseedingperformancetestingoftheholeplanter,includingseveralman-ualtestingmethods,photoelectricsensortestingmethods,high-speedcameratestingmethodsandmachinevisiontestingmeth-ods.Bycomparingthesefourhole-seedingperformancedetectionmethods,theadvantagesanddisadvantagesofthefourdetec-tion methods are proposed respectively,and it is pointed out that relying on machine vision method to detect the seed-seedingperformanceofthehole-seedingdeviceisstillafuturedevelopmenttrend,whichisimportantforimprovingprecisionhole-seed-ingThedetectionlevelofseedmeteringperformanceandtheadvancementofthedevelopmentofseeddrillsareofgreatsignifi-cance.Key words:Machine vision;Automatic detection;Precise dibbling修回日期：2020-09-24基金項目：新疆兵團中青年領軍人才項目（S2019CB1616）；塔里木大學校長基金項目（TDZKQN201803）；塔里木大學科研創(chuàng)新項目（TDGRI201924）通訊作者：郭文松 開發(fā)研究 19