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16 屆畢業(yè)設計
鏈夾式大蔥移栽機的設計
學生姓名
學 號
所屬學院 機械電氣化工程學院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級
指導老師
日 期 2016 .05
機械電氣化工程學院制
前 言
大蔥在我國已成為區(qū)域規(guī)模種植的蔬菜作物之一，由于大蔥栽植農(nóng)藝要求的特殊性，即株距小、直立性要求高，用于其它作物移栽的移栽機基本不能用于大蔥移栽。對于大蔥移栽機，國內(nèi)外雖有研究或產(chǎn)品問世，但都存在移栽后蔥苗直立性差的不足。分析原因，是由于栽植器都采用圓盤式栽植器，蔥苗相對地面速度為零只是在一個時間點上，是瞬間的，時間短，造成蔥苗在相對地面零速的情況下覆土不充分，移栽后蔥苗傾斜，甚至倒伏。
為了解決上述零速栽植的問題，作者分析了各種移栽機的結(jié)構(gòu)特點，最終確定采用鏈夾式投苗機構(gòu)。將苗夾和苗槽分別安裝在投苗輸送鏈和喂苗輸送帶上，通過傳動系統(tǒng)使苗夾和苗槽在豎直方向運動時實現(xiàn)同步，保證苗夾能準確的從對應苗槽中夾取蔥苗；然后蔥苗在被夾持的狀態(tài)下隨輸送鏈轉(zhuǎn)為水平運動，其水平運動速度與移栽機前進的速度大小相等、方向相反，從而實現(xiàn)在一段距離內(nèi)的零速投苗，能夠?qū)崿F(xiàn)先覆土鎮(zhèn)壓再釋放蔥苗，從而保證了蔥苗移栽后的直立性。
關(guān)鍵詞： 大蔥；鏈夾式；移栽機；零速投苗
目 錄
1 引言 1
1.1課題來源及研究的目的和意義 1
1.2農(nóng)藝要求 1
1.3移栽機的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.4研究內(nèi)容 3
2 鏈夾式大蔥移栽機的設計方案 4
2.1移栽機總體方案設計思路 4
2.2移栽機工作原理 5
3 鏈夾式大蔥移栽機具體設計 6
3.1移栽機牽引力、牽引功率、懸掛力矩 6
3.2傳動機構(gòu)設計 6
3.3主要零部件的設計 9
4 投苗機構(gòu)的動力學分析 15
4.1投苗輸送鏈的運動特性分析 15
4.2投苗機構(gòu)輸送鏈張力 15
4.3苗夾動力學分析 18
5 軸的校核 20
5.1地輪傳動軸的校核 20
5.2錐齒輪傳動軸的校核 21
總 結(jié) 23
致 謝 24
參考文獻 25
畢業(yè)設計
1引言
1.1課題來源及研究的目的和意義
大蔥在我國已有多年的栽植歷史，大蔥富含多種微量元素，有特殊的辛辣味道，具有良好的調(diào)味和醫(yī)療功效。大蔥在我國不僅栽植歷史悠久，而且栽植面積大，尤其是在我國北方，形成了許多具有地方特色、全國知名的大蔥品種，其中較為著名的有天津的高腳白、陜西的赤水孤蔥以及山東章丘的大梧桐等。隨著國家對“三農(nóng)”問題的關(guān)注度越來越大，以及農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，許多地方將大蔥種植作為特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使得大蔥的種植面積進一步擴大，如山東章丘、天津?qū)氎婧桶不张R泉等地區(qū)的大蔥種植面積甚至超過萬畝。而且大蔥的種植是在月份，天氣炎熱，人工作業(yè)環(huán)境差，效率低。所以農(nóng)民對實現(xiàn)大蔥移栽機械化的要求越來越迫切，同時對移栽機的性能要求也越來越高，因此設計一款高性能的大蔥移栽機對實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化有著十分重要的意義?？梢蕴岣叽笫[栽植過程中人力和物力資源的利用率，降低成本，同時也提高了勞動生產(chǎn)率和大蔥栽植質(zhì)量。
1.2農(nóng)藝要求
1.2.1 蔥苗特性
為了后期的管理以及產(chǎn)量，蔥苗在移栽前要進行篩選，壯苗的標準是苗高左右、苗重 左右、蔥白左右、直徑左右。
1.2.2 移栽要求
大蔥的移栽株距左右、行距左右，栽植深度要求左右，要求保證蔥苗移栽后的高直立度，株距均勻。
1.2.3 栽植特點
與其他移栽作物相比，大蔥移栽的主要特點：第一，株距小。一般作物的移栽株距是，而大蔥的株距僅為左右。第二，直立性高、不能窩根。章丘大蔥與其他作物的移栽有較大的差異，栽植深度較深，一般為左右，而且后期需要培土，來加長蔥白的長度。由于大蔥產(chǎn)品質(zhì)量決定于蔥白的質(zhì)量，因此移栽后蔥苗不能有窩根現(xiàn)象?。
1.3移栽機的發(fā)展現(xiàn)狀
對于移栽機的研究無論是國外還是國內(nèi)都取得了一定的研究成果。目前，市面上流行的移栽機有吊杯式、導苗管式、撓性圓盤式以及鏈夾式。任何一種移栽機都有其自身的特點，能夠適應某種或某些作物的移栽，但是都不具有普遍使用性。目前國內(nèi)現(xiàn)有的移栽機主要適用于玉米、棉花、煙苗等大株距、小株高作物移栽。對于大蔥移栽機，國內(nèi)研究較少，國外研究主要在日本，日本的大蔥移栽機產(chǎn)品需要與相應的農(nóng)藝相配合，不適應我國大田育苗的現(xiàn)狀。
1.3.1 吊杯式移栽機
吊杯式移栽機如圖1-1所示，主要由栽植圓盤、偏心圓盤、導軌、吊杯等組成。作業(yè)時，吊杯始終垂直地面，并隨著圓盤轉(zhuǎn)動，當?shù)醣D(zhuǎn)動到上部時，人工將秧苗放入吊杯中，當轉(zhuǎn)動到預定位置時，吊杯底部的鴨嘴在導軌的作用下被壓開，秧苗落入穴內(nèi),隨后覆土鎮(zhèn)壓裝置進行覆土鎮(zhèn)壓，完成栽植。吊杯脫離導軌后，在彈簧的作用下重新閉合，以此循環(huán)。吊杯式移栽機在栽植過程中使秧苗不受沖擊，但喂苗速度低，適合適合于株距較大的缽苗移栽。
圖1-1 吊杯式移栽機
1.3.2 導苗管式移栽機
導苗管式移栽機，如圖1-2所示，主要由喂入器、導苗管、扶苗器、開溝器、覆土鎮(zhèn)壓輪和苗架等組成。作業(yè)時，人工將秧苗投入到喂入器的喂苗筒內(nèi)，當喂苗筒轉(zhuǎn)到導苗管的上方時，活門打開，秧苗依靠自身重力作用，落入導苗管內(nèi)，由導苗管將秧苗引入苗溝內(nèi)，通過扶苗器的作用，秧苗保持直立狀態(tài)，然后覆土鎮(zhèn)壓，完成栽植。導苗管式移栽機不傷苗、較好保持秧苗移栽后的直立性，栽植頻率在 。
圖1-2 導苗管式移栽機 圖1-3 撓性圓盤式式移栽機
1.3.3 撓性圓盤式移栽機
撓盤式移栽機，如圖1-3所示，主要由供苗輸送帶、撓性盤、鎮(zhèn)壓輪、以及傳動系統(tǒng)組成。作業(yè)時，人工將秧苗放入供苗輸送帶上，供苗輸送帶上等距安裝橡膠塊。輸送帶將秧苗味入撓盤內(nèi)，秧苗隨撓盤旋轉(zhuǎn)到合適位置，撓盤打開，秧苗進去開好的溝內(nèi)，然后覆土鎮(zhèn)壓，完成栽植。撓盤式移栽機對秧苗株距的適應性較好，但栽植深度不穩(wěn)定，無法保證秧苗的高直立性。
1.3.4 鏈夾式移栽機
鏈夾式移栽機，如圖1-4所示，主要由機架、導軌、苗夾、鎮(zhèn)壓輪等組成。作業(yè)時，人工將秧苗放到苗夾上，秧苗被苗夾夾持，在鏈條帶動下轉(zhuǎn)動，當秧苗轉(zhuǎn)至苗溝時，苗夾在導軌作用下被打開，秧苗落入苗溝中，然后覆土鎮(zhèn)壓，完成栽植?，F(xiàn)有的鏈夾式移栽機栽植株距準確，栽植后秧苗的直立度較好，喂苗送苗穩(wěn)定可靠。但零速投苗效果不好，易傷苗，容易造成秧苗的漏栽。
圖1-4 鏈夾式移栽機
1.4研究內(nèi)容
（1）移栽機的總體機構(gòu)設計，包括四部分：喂苗機構(gòu)、投苗機構(gòu)、機架和傳動系統(tǒng)。為了實現(xiàn)大蔥移栽時的零速投苗，根據(jù)工作原理設計合理的傳動機構(gòu)，并進行理論計算。
（2）移栽機主要零部件的設計，如苗夾、開溝器、投苗鏈條限位導軌、夾緊導軌。
（3）對于移栽機的投苗機構(gòu)進行動力學分析，如投苗輸送鏈、苗夾等，保證機構(gòu)設計的合理性。
2 鏈夾式大蔥移栽機的設計方案
2.1移栽機總體方案設計思路
本課題研究的重點是投苗機構(gòu)：主要問題是“零速投苗”。對于大蔥特殊的要求：高直立性、小株距、覆土深等，設計了鏈夾式大蔥移栽機，包括四部分：喂苗機構(gòu)、投苗機構(gòu)、機架和傳動系統(tǒng)。
（1）喂苗機構(gòu)：該機構(gòu)主要部分是輸送帶和苗槽，輸送帶根據(jù)移栽作業(yè)要求設計合理，苗槽安裝在輸送帶上，大蔥移栽的株距等于苗槽之間的距離。該裝置主要起到一個銜接作用，操作人員將盛放在苗箱中的裸蔥苗一棵一棵放入每個苗槽之中，蔥苗隨著苗槽由水平轉(zhuǎn)為豎直運動，到達合適位置后，被安裝在投苗機構(gòu)的苗夾夾取。
（2） 投苗機構(gòu)：該機構(gòu)主要包括限位導軌、夾緊導軌、苗夾和輸送鏈。苗夾安裝在輸送鏈的每個鏈節(jié)上，其間距等于苗槽的間距即大蔥株距，限位導軌主要對鏈條擺動起到限制作用。夾緊導軌主要控制苗夾的開閉，通過兩導軌之間的距離來實現(xiàn)苗夾進入夾緊導軌后逐漸閉合，夾緊蔥苗，然后在合適的位置逐漸打開完成投苗。夾緊導軌使苗夾逐漸閉合，是為了避免蔥苗被夾取時造成的損傷，同時也減小了由于突變引起的機構(gòu)運動沖擊。
通過對喂苗機構(gòu)和投苗機構(gòu)的合理設計和安裝，實現(xiàn)苗夾在豎直方向與對應的苗槽高度一致，保證準確夾取苗槽中的蔥苗；在喂苗機構(gòu)、投苗機構(gòu)和拖拉機之間通過合理的傳動方案，實現(xiàn)苗夾和苗槽在豎直方向運動的同步，以及苗夾在作水平方向運動時速度與移栽機前進的速度大小相等、方向相反，實現(xiàn)零速投苗。操作人員向苗槽放苗是在苗槽的水平運動段，隨即苗槽轉(zhuǎn)為豎直運動，當蔥苗隨著苗槽轉(zhuǎn)為豎直運動后，相應的苗夾也進入豎直軌道，在適當位置，苗夾逐漸夾緊，夾住對應苗槽中的蔥苗。喂苗機構(gòu)和投苗機構(gòu)繼續(xù)運動，當苗槽的運動方向偏離豎直運動時，蔥苗和苗槽分離。苗夾隨投苗輸送鏈繼續(xù)運動，當苗夾轉(zhuǎn)過后，轉(zhuǎn)為水平運動，其速度與移栽機前進的速度大小相等、方向相反，實現(xiàn)在一段時間內(nèi)的蔥苗相對于地面速度為零，在這期間完成對蔥苗的覆土和鎮(zhèn)壓，之后苗夾在夾緊導軌的控制下，逐漸打開放開蔥苗。由于苗夾作水平運動有一個時間段，覆土鎮(zhèn)壓裝置有充分時間在蔥苗相對地面速度為零的情況下對蔥苗覆土壓實，因此移栽后的蔥苗直立性好、株距均勻等。
1.機架Ⅰ 2.開溝器 3.覆土鎮(zhèn)壓輪 4.地輪 5.軸承UCP211 6.第一傳動鏈輪 7.第一傳動鏈 8.第二傳動鏈輪 9.第一投苗機構(gòu)鏈輪 10.投苗輸送鏈 11.第三傳動鏈輪 12.苗夾 13.機架Ⅱ 14.第二投苗機構(gòu)鏈輪 15.限位導軌 16.夾緊導軌 17.放置苗箱板 18.苗槽 19.機架Ⅲ 20.軸承UCP208 21.中間懸掛支架 22.左懸掛支架 23.錐齒輪 24.第二傳動鏈 25.喂苗輸送帶 26.張緊裝置
圖2-1 移栽機示意圖
2.2移栽機工作原理
移栽機整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，通過三點懸掛，懸掛在拖拉機上，由地輪提供動力，地輪帶動同軸的第一傳動鏈輪，然后經(jīng)過第一傳動鏈和第二傳動鏈輪傳遞給投苗輸送裝置；再由投苗機構(gòu)鏈輪帶動第三傳動鏈輪，由第二傳動鏈和一對錐齒輪將動力傳遞給喂苗輸送裝置。苗夾和苗槽分別安裝在投苗機構(gòu)輸送鏈和喂苗機構(gòu)輸送帶上，兩裝置之間通過選擇合適的傳動比保證苗夾和苗槽在豎直方向的運動同步，以及苗夾運動到水平方向后，所夾持的蔥苗速度能夠與移栽機的速度大小相等、方向相反，即蔥苗實現(xiàn)零速投苗。在合適的位置覆土鎮(zhèn)壓裝置進行覆土鎮(zhèn)壓，之后苗夾再打開，放開蔥苗，以此保證蔥苗的零速投放是一個時間段，而不是一個點。同時為了保證蔥苗在沒進行覆土之前防止開溝后的土回流，影響蔥苗的栽植深度，安裝帶有護板的芯鏵式開溝器。
3 鏈夾式大蔥移栽機具體設計
3.1移栽機牽引力、牽引功率、懸掛力矩
大蔥移栽機在作業(yè)時，總的牽引力包括兩個芯鏵式開溝器的阻力、覆土鎮(zhèn)壓輪以及地輪的阻力。當芯鏵式開溝器的開溝深度為 時，阻力為。地輪和覆土輪受到的阻力采用簡化公式進行計算：
（3-1）
式中 k—表示輪子的滾動阻力系數(shù)，充氣輪在不同的土壤，充氣量的大小不同的情況，滾動阻力系數(shù)不同，為了保證機器的正常運行，選取較大的值 ； 為輪子承載的重力，粗略估計為。
移栽機作業(yè)時所需的平均牽引力
（3-2）
移栽作業(yè)時，根據(jù)分苗的速率和蔥苗的株距要求，可得出拖拉機的前進速度為，考慮到地況等原因，安全系數(shù) 取。
移栽機作業(yè)時所需的牽引功率
（3-3）
選用實驗室現(xiàn)有拖拉機東方紅進行試驗，軸距，最小使用質(zhì)量 ，前輪分配的質(zhì)量 左右。移栽機在懸掛時，一拖拉機的后輪為支撐點，整個移栽機機組的重心到支點的距離為。
移栽機作業(yè)時的懸掛力矩
（3-4）
平衡力矩
（3-5）
由以上數(shù)據(jù)可知，拖拉機的工作參數(shù)都能滿足實驗要求。
3.2傳動機構(gòu)設計
如圖3-1所示，移栽機由地輪提供動力，地輪帶動同軸的第一傳動鏈輪，然后經(jīng)過第一傳動鏈和第二傳動鏈輪傳遞給投苗輸送裝置；再由投苗機構(gòu)鏈輪帶動第三傳動鏈輪，由第二傳動鏈和一對錐齒輪將動力傳遞給喂苗輸送裝置。
1.第一傳動鏈輪 2.地輪 3.第一傳動鏈 4.投苗輸送裝置
5.喂苗輸送裝置 6.錐齒輪 7. 第二傳動鏈 8.第三傳動鏈輪
圖3-1 動力傳動系統(tǒng)示意圖
3.2.1傳動機構(gòu)的理論計算
喂苗機構(gòu)采取人工喂苗，人工分苗速率=。根據(jù)大蔥農(nóng)藝栽植要求，其移栽株距是 左右，為了方便計算，下文中選取株距=。為了保證蔥苗投放時速度相對地面為零，大蔥水平運動時的速度與地輪的前進的速度大小相等，方向相反。將地輪的速度計為。
由上述可知，喂苗速率、移栽株距 、地輪的速度的關(guān)系：
（3-6）
同時，地輪速度也可表示為：
（3-7）
移栽機在行進的過程中，地輪走過的路程應該等于投苗輸送裝置鏈輪轉(zhuǎn)過的距離?？紤]到地輪在行進過程中會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，其打滑率計為（根據(jù)各個地方存在差異，此處取值為），則：
（3-8）
由上述公式可以求得地輪和投苗機構(gòu)鏈輪之間的傳動比，由于第一傳動鏈的主動輪與地輪同軸，被動輪與投苗輸送鏈輪同軸，因此可以得出以下關(guān)系。
（3-9）
（3-10）
根據(jù)傳動比=，取第一、第二傳動鏈輪齒數(shù)分別為和，投苗機構(gòu)和喂苗機構(gòu)上要分別安裝苗夾和苗槽，為了保證每個苗夾在運動過程中都有相對應的苗槽，因此投苗機構(gòu)和喂苗機構(gòu)選用完全相同的輸送機構(gòu)。由鏈傳動和齒輪傳動的特性可知，兩者平均傳動比穩(wěn)定、傳動效率高。故采用第二鏈傳動的傳動比和錐齒輪的傳動比都等于。即：
式中: —地輪前進的速度；
—喂苗速率；
—大蔥移栽株距；
—地輪及第一傳動鏈輪的轉(zhuǎn)速；
—地輪半徑；
—投苗機構(gòu)輸送鏈輪的齒數(shù)；
—投苗機構(gòu)輸送鏈輪節(jié)距；
—投苗機構(gòu)輸送鏈輪轉(zhuǎn)速；
—地輪和投苗機構(gòu)之間的傳動比；
—第一鏈傳動的傳動比；
—第二鏈傳動的傳動比；
—錐齒輪傳動比；
—第一傳動鏈輪轉(zhuǎn)速；
—第二傳動鏈輪轉(zhuǎn)速；
—第一傳動鏈輪齒數(shù)；
—第二傳動鏈輪齒數(shù)。
3.2.2錐齒輪的選擇
錐齒輪傳動用于傳遞相交軸之間的運動和動力。無特殊要求時，取軸交角 。按齒線的形狀可分為直齒、斜齒和曲線齒。斜齒和曲線齒重合度略大，傳動較穩(wěn)定，但是加工復雜。在能夠滿足工作要求的前提下，首先選擇直齒。
圖3-2 錐齒輪裝配圖
基本參數(shù)的確定：
對于直齒錐齒輪的幾何設計，要依據(jù)傳動比、主動輪轉(zhuǎn)速、傳遞的功率來選擇齒輪的參數(shù)。依據(jù)《機械設計手冊》上錐齒輪的設計步驟來完成，主要參數(shù)如下：
表3-1 錐齒輪主要參數(shù)
名稱
參數(shù)
名稱
參數(shù)
齒數(shù)
傳動比
大端分度圓直徑
齒頂圓直徑
錐距
節(jié)錐角
齒頂角
齒根角
頂錐角
根錐角
齒頂高
齒根高
3.3主要零部件的設計
3.3.1苗夾設計
苗夾在大蔥移栽過程中起到最終執(zhí)行的功能，苗夾通過苗夾座安裝在投苗機構(gòu)輸送鏈的每個鏈節(jié)上，苗夾從對應安裝在喂苗機構(gòu)輸送帶上的苗槽中夾取蔥苗，苗夾的夾苗點的準確性，關(guān)系到蔥苗最終的栽植效果，因此苗夾結(jié)構(gòu)設計要合理。苗夾主要由苗夾板、彈簧、牛眼萬向輪、銷子、苗夾座和滾輪等組成，如圖3-3所示。
1.苗夾板 2.彈簧 3.萬向滾輪 4.苗夾座 5.銷子 6.滾輪
圖3-3 苗夾
為了減輕整個苗夾的重量，同時又要保證苗夾在運行過程中，不發(fā)生變形，苗夾板選取型不銹鋼，苗夾座采用普通鋼。
圖3-4 苗夾尺寸圖
點為苗夾夾苗點，點為苗夾旋轉(zhuǎn)點，當苗夾繞點旋轉(zhuǎn)一定角度后點旋轉(zhuǎn)到點。已知,,,,。
又有∥，兩條直線轉(zhuǎn)過的角度相等，即。
由以上計算可以得到，彈簧的形變量為：
（3-11）
通過計算彈簧的變形量可以得出苗夾打開和關(guān)閉時兩苗夾板之間的間距，從而為夾緊導軌的合理安裝提供理論基礎。彈簧采用壓縮彈簧，其作用是苗夾在沒有約束的情況下，將苗夾打開，使苗夾張開一定角度，兩苗夾板的夾苗點之間的距離為時，再與苗夾座相配合使得苗夾受到約束。由于蔥苗的株距為，為了保證苗夾在夾取蔥苗過程中，不會因蔥苗本身的輕微彎曲而造成夾苗點不準確，甚至漏夾的現(xiàn)象發(fā)生，將橡膠塊的寬度設計為，這樣兩苗夾之間的間距為，小于蔥苗直徑，不會出現(xiàn)蔥苗漏夾，同時兩苗夾之間有一段間隙，不會出現(xiàn)苗夾打架現(xiàn)象。
3.3.2芯鏵式開溝器設計
芯鏵式開溝器的設計要考慮以下影響因素：
（1）芯鏵式開溝器的主要作用是保證蔥苗移栽的直立性。犁鏵式開溝器在開溝過程中會有部分土壤回流，蔥苗被苗夾夾持在由豎直轉(zhuǎn)向水平方向運動時，會被回流的土壤阻礙，以至于蔥苗會出現(xiàn)窩根，蔥苗被碰傾斜。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，安裝芯鏵式開溝器，需要使翼板加長。
（2）苗夾的運行軌跡，蔥苗的夾持點位置，需要將芯鏵式開溝器設計成高度可以調(diào)節(jié)，根據(jù)實驗來選取最合適的安裝高度。由于芯鏵式開溝器和覆土鎮(zhèn)壓輪配合使用來完成蔥苗的覆土鎮(zhèn)壓。
綜合以上因素，芯鏵式開溝器的設計如圖3-5所示。開溝器的寬度，兩翼板之間的距離 ，翼板夾角。
圖3-5 芯鏵式開溝器
3.3.3投苗鏈條限位導軌設計
圖3-6 限位導軌
投苗鏈條限位導的結(jié)構(gòu)如圖3-6所示，其作用：苗夾通過苗夾座安裝在投苗機構(gòu)輸送鏈上，鏈條在運行過程中會出現(xiàn)波動，因此會帶動苗夾波動，這樣會造成苗夾的夾苗點位置的不確定，同時由于波動，相臨苗夾會產(chǎn)生干涉，以至于無法完成移栽。在這種情況下安裝限位導軌，根據(jù)苗夾的運動規(guī)律，設計出限位導軌的形狀，在限位導軌上銑出凹槽，使得苗夾在豎直和水平方向運動時，苗夾座兩端的限位板在凹槽內(nèi)運動，限制苗夾的抖動；為了減小苗夾座與限位導軌凹槽之間的摩擦力，采用滾動摩擦代替滑動摩擦，在每個苗夾座的四個角安裝滾輪。苗夾在限位導軌中的運動情況如圖3-7所示。
圖3-7 苗夾在限位導軌中運動示意圖
3.3.4夾緊導軌設計
夾緊導軌結(jié)構(gòu)如圖3-8所示，其作用是控制苗夾的開閉：根據(jù)苗夾的運動軌跡，在豎直到水平方向上，苗夾需要完成蔥苗的夾取和投放。在此過程中夾緊導軌控制苗夾的打開和夾緊，為了減小苗夾運行過程受到的摩擦力，在苗夾上安裝牛眼萬向輪。具體完成過程是，苗夾在進入豎直方向運動時，萬向輪開始進入夾緊導軌，兩導軌之間的距離會逐漸減小，然后保持該距離，從而使苗夾逐漸夾緊，然后在夾緊的狀態(tài)下豎直運動一段距離。接著苗夾隨輸送鏈轉(zhuǎn)入水平運動，苗夾仍處于夾緊狀態(tài)下，在距苗夾張開點5cm覆土鎮(zhèn)壓輪開始覆土鎮(zhèn)壓，使蔥苗的零速投放在一個時間段內(nèi)，提高蔥苗移栽后的直立度。之后兩夾緊導軌之間的距離逐漸增大，苗夾逐漸打開與蔥苗脫離，完成蔥苗的投放。
圖3-8 夾緊導軌
4 投苗機構(gòu)的動力學分析
4.1投苗輸送鏈的運動特性分析
在整個移栽機中，喂苗機構(gòu)輸送鏈上安裝苗槽，苗槽固定連接，在運行過程中不受其他力，對于蔥苗的夾取影響較?。煌睹鐧C構(gòu)輸送鏈的每個鏈節(jié)上都安裝苗夾，苗夾呈懸臂結(jié)構(gòu)，輸送鏈的運動穩(wěn)定性會對苗夾的運動造成影響，可能會使苗夾發(fā)生上下擺動，以至于苗夾的夾苗點不確定，從而會造成蔥苗的漏夾，影響大蔥移栽的質(zhì)量。本節(jié)將結(jié)合輸送鏈的運動和動力特性，對影響輸送鏈
穩(wěn)定性傳輸?shù)闹匾蛩剡M行分析，在輸送鏈的設計方案中盡量改善影響因子。
（1）由于當主動輪做勻速轉(zhuǎn)動時，鏈條線速度也是不均勻的，從而造成從動鏈輪轉(zhuǎn)速不恒定，因此瞬時傳動比不恒定。
（2）由于鏈條線速度的變化而產(chǎn)生加速度，因此鏈節(jié)嚙合時產(chǎn)生附加動載荷，增大鏈條緊邊張力，產(chǎn)生嚙合沖擊。
（3）鏈條線速度的變化與鏈輪齒數(shù)和鏈節(jié)距的關(guān)系： 鏈輪齒數(shù)越多則鏈條的速度變化越小，多邊形效應越弱。一般情況下，當 時，鏈輪齒數(shù)對速度變化的影響可以忽略。
（4）鏈條線速度的變化與鏈節(jié)距的關(guān)系：鏈節(jié)距越大，速度變化越大；鏈節(jié)距越小，速度變化越小。
結(jié)合大蔥移栽的農(nóng)藝要求，本移栽機的自身特性。由于蔥苗移栽的株距是，而本移栽機采用鏈夾式投苗機構(gòu)，在每個輸送鏈節(jié)上安裝苗夾。因此，苗夾之間的距離要符合蔥苗的株距要求，即所選用的輸送鏈的節(jié)距為。所以，在接下來的設計過程中，對鏈輪的齒數(shù)進行合理設計，在滿足要求的情況下使鏈輪齒數(shù)越大越好。
4.2投苗機構(gòu)輸送鏈張力
苗夾安裝在投苗機構(gòu)輸送鏈的每個鏈節(jié)上，對于鏈條牽引機構(gòu)來說，輸送鏈是其中重要的部分，其抗破壞的能力是保證機器能夠正常運行的關(guān)鍵指標。輸送鏈帶動苗夾運動，在豎直和水平階段為了避免鏈條的擺動，添加了鏈條限位導軌，進而加大了鏈條運行過程中受的阻力。因此，輸送鏈必須有足夠的強度，以滿足鏈條所需的拉力。
圖4-1鏈條簡圖
如圖4-1所示，主動輪與被動輪之間的距離，被動輪和被動輪之間的距，主動輪與被動輪之間的距，段與水平方向之間的夾角°，鏈條每米的質(zhì)量 ，每個苗夾及其附件的重量苗夾水平速度 ，三個鏈輪軸直徑。
如圖4-1所示，鏈條的張力主要由以下幾點引起：
（1）鏈條自身的垂度而引起的張力；
（2）鏈條、苗夾及其附件在上升和下降過程中自身重力引起的張力；
（3）鏈條與限位導軌之間的摩擦力；
（4）各個鏈輪與鏈輪軸之間的轉(zhuǎn)動摩擦。
由圖4-1中可知，鏈輪為主動輪，在鏈條繞入輪時的張力最大設為，當鏈條逐步脫離鏈輪后，在段鏈條只受到由自身重力引起的張力，根據(jù)懸索機構(gòu)可知：
式中 —鏈條和苗夾每米的重量之和；
—鏈條的弧垂度（），一般選取 ；
— 段鏈條張力最大點到鏈輪 之間的距離；
―段鏈條與水平方向的夾角。
鏈輪輸出側(cè)的張力 ，要克服鏈條段的張力和鏈輪的軸與軸承之間的轉(zhuǎn)動摩擦。
（4-1）
式中表示鏈輪輸入側(cè)和輸出側(cè)的合力，對于鏈輪輸入側(cè)張力即是，輸出側(cè)張力是，兩張力之間的夾角為。
由上式可知 和之間相差不大，為了便于計算暫時假定，求得：
（4-2）
則
式中 —鏈輪軸與軸承之間的摩擦系數(shù)；
—鏈輪軸的直徑；
—鏈輪直徑。
鏈輪輸出側(cè)的張力，要克服鏈條段的張力，夾緊導軌對苗夾的阻力，鏈輪軸和軸承座之間的轉(zhuǎn)動摩擦力，同時減去段鏈條和苗夾及其附件的自身重力。
由第二章可知彈簧最大變化量是，彈簧的剛度系數(shù)選用為，夾緊導軌對苗夾的夾緊力：
（4-3）
通過減小夾緊導軌之間的距離，對牛眼萬向輪施加壓力。在理想狀態(tài)下，苗夾在運行過程中，牛眼萬向輪和夾緊導軌之間是純滾動摩擦。但實際情況，萬向輪在有的時間段滾動，有的時間段滑動。這就造成了萬向輪與導軌之間的摩擦力在滾動摩擦和滑動摩擦之間變化。為了確保提供足夠的牽引力，在整個階段都滑動摩擦。限位板上裝有滾輪，在限位導軌中做純滾動運動，通過潤滑該部分的摩擦可忽略不計。
對于鏈輪輸入側(cè)張力和輸出側(cè)張力的合力，同樣采用 的計算方法：
（4-4）
由上述關(guān)系可知
鏈輪輸出側(cè)的張力，要克服段的鏈條張力，夾緊導軌對苗夾的摩擦力，由于自重滾輪與限位導軌之間的摩擦力，鏈輪軸與軸承座之間的轉(zhuǎn)動摩擦。側(cè)的輸出張力即為鏈條的最大張力。
（4-5）
（4-6）
（4-7）
式中：是鏈輪的輸入側(cè)張力，帶入數(shù)據(jù)求得：
結(jié)合鏈條的使用環(huán)境及運行情況，先用使用系數(shù)為，則最大牽引力設計為：
（4-8）
實際選取的輸送鏈抗拉力為 ，則鏈條的安全系數(shù)：
完全滿足要求。
4.3苗夾動力學分析
苗夾安裝在投苗機構(gòu)輸送鏈上，隨著鏈條做循環(huán)運動，由于在豎直方向上苗夾的運動和受力會關(guān)聯(lián)到夾苗點的準確性，下面將對在豎直運動時的苗夾進行受力分析。以求得夾緊導軌的安裝位置，如何使苗夾對鏈條的影響最小，從而減小鏈條的擺動。在此過程中苗夾受到鏈條的作用力、限位導軌和夾緊導軌的摩擦力以及自身的重力。具體受力分析如圖4-2所示。
圖4-2 苗夾受力示意圖
由上圖可知，鏈條對苗夾的在和方向的力分別是和，同時有作用力矩，限位導軌對苗夾的彈力為，摩擦力為，由于 為滾動摩擦，大小可以忽略；夾緊導軌對苗夾的摩擦力為 ，苗夾的自身重力為 每個苗夾質(zhì)量實測約為）。作用點 、、、 之間的距離分別為 、、，且已測得、，求 。
苗夾在 平面內(nèi)力矩和方向受力分析：
（4-9）
整合上式可得：
（4-10）
鏈條對苗夾的力矩的大小表明了苗夾運動過程中，對鏈條運行的影響。在上式中苗夾的自身重力以及受到的摩擦力是由客觀因素決定的，要想使苗夾對鏈條的影響最小，調(diào)整夾緊的導軌的位置即的大小。理想情況下。
則 （4-11）
根據(jù)上式計算可知，合理的選擇夾緊導軌的安裝位置，能夠減小鏈條的波動，進而改善苗夾夾取蔥苗的準確性。
5 軸的校核
5.1地輪傳動軸的校核
（1）求作用在鏈輪上的力
（5-1）
（5-2）
（2）求軸承上的支反力
垂直面內(nèi)：
水平面內(nèi)：
根據(jù)第四強度理論且忽略鍵槽影響
(5-3)
（3）求彎矩
垂直面內(nèi)： （5-4）
水平面內(nèi)：
（5-5）
總彎矩： （5-6）
(5-7)
扭矩
（5-8）
所以軸的強度合格
5.2錐齒輪傳動軸的校核
圖5-1 受力分析圖
（1）垂直面的支承反力（圖b）
（5-9）
（2）水平面的支承反力（圖c）
（5-10）
（3）繪垂直面的彎矩圖（圖b）
（5-11）
（4）繪水平面的彎矩圖（圖c）
（5-12）
（5）求合成彎矩（圖d）
（5-13）
（6）該軸所受扭矩為 T=70190N.mm
（7）按彎扭合成應力校核軸的強度，根據(jù)文獻[6]式（15-5）及以上數(shù)據(jù)，并取，計算軸的應力
（5-14）
已選定軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻[6]查得。因此<，所以軸的強度合格
總 結(jié)
大蔥在我國部分地區(qū)成為了當?shù)刂鲗徒?jīng)濟作物，其種植面積大，農(nóng)民勞動強大，對于機械移栽迫切需求。實現(xiàn)大蔥移栽機械化，存在兩個難點：一、大蔥的分苗；二、大蔥移栽后的高直立度。
本文主要針對大蔥移栽后的高直立度做了相關(guān)研究。主要研究結(jié)果如下：
（1）根據(jù)大蔥移栽的特性，選擇了鏈夾式大蔥移栽機。
（2）通過喂苗機構(gòu)和投苗機構(gòu)相互配合，實現(xiàn)定距喂苗。在“零速投苗”的前提下設計相應的傳動系統(tǒng)。
（3）確定了最終的鏈式傳輸方案，主要包括：投苗、喂苗輸送帶的功能設計，鏈圍的設計和安裝。根據(jù)零速栽植的宗旨，以及株距的要求，進行了移栽機的傳動方案設計，通過理論計算選擇合適的傳動比，選擇合適的輸送帶。
（4）對投苗機構(gòu)進行動力學分析，通過理論計算，計算出了整個移栽機所需的牽引力、牽引功率等。并對主要零部件進行了機構(gòu)合理性的分析，如限位導軌、苗夾、夾緊導軌和開溝器等。
移栽機在我國起步較晚，對于大蔥移栽的研究資料很少。本文雖然根據(jù)大蔥自身移栽特性提出了采用鏈夾式的方案，并做了相關(guān)研究，但是由于時間倉促等原因造成研究不足，在以下幾個方面可以做進一步研究：
（1）蔥苗標準化育苗：通過田間試驗可以看出，苗的大小、形態(tài)質(zhì)量好壞對移栽的效果很明顯，如果蔥苗較直、挺實則在移栽過程中能夠提高取苗的準確率。
（2）機組結(jié)構(gòu)：整個機組顯得結(jié)構(gòu)太大，造成了重心較為靠后，機構(gòu)看起來不緊湊。今后需要對機構(gòu)進行更合理的設計。
這是我們在大學期間所進行的一次非常全面的設計，為自己在大學四年所學習知識的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握做設計的基本步驟、基本方法，通過本環(huán)節(jié)把我們在大學期間所學課程中所獲得的理論知識在設計實踐中加以綜合運用，把大學四年來所學的知識貫穿起來，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切的結(jié)合起來，為我將來的實際工作打下了堅實的基礎。
這是一個非常全面而系統(tǒng)的設計題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設計，涉及的領域包括：機械制圖，機械原理，工程材料，機械設計等等。通過設計實踐，提高我計算、制圖能力；使我們能熟練地應用有關(guān)參考資料、計算圖表、手冊、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國家標準。機械方面知識得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進行畢業(yè)設計的同時，我還學到了許多新的知識，如Solidworks，CAD2007的等軟件的應用。在設計過程中也曾遇到很多的問題，但通過查閱相關(guān)的書籍、手冊以及老師的精心指導，都得到了解決，設計過程基本順利完成。期間的過程真是煩惱和驚喜，讓我受益匪淺。
致 謝
畢業(yè)在即，四年的大學生活已接近尾聲，經(jīng)過三個多月的努力，在肖愛玲老師的悉心指導下，設計任務基本完成了。在撰寫論文期間，我要衷心的感謝我的指導老師肖愛玲老師，從設計的選題、實施到撰寫、修改和定稿，肖老師均傾注了大量的心血。導師的悉心指導、熱忱鼓勵不僅使我樹立了深遠的學術(shù)目標、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。還有，導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力將使我終生受益。同時我還要感謝大學期間各位任課老師在學習上給予我的指導和幫助，感謝他們四年來的辛勤栽培，他們的關(guān)懷和熏陶讓我在這四年里收獲頗豐。
最后，也感謝和我一起學習的同窗朋友，他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵，也讓我的大學生活充滿了溫暖和歡樂，感謝他們的陪伴與幫助，愿我們以后的人生都可以充實、多彩與快樂！
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