1、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。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： 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
2、案乙：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 结构简单，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。本机构结构简单，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： 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，使齿条进行直线往复运动。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，成本较高。结论： 方案A 采
3、用凸轮机构，结构简单，传动平稳，成本较低，故 送秧机构 选择 方案A。3）方案设计的确定综上所述，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，结构简单，加工方便，必须使用可靠、耐久。）以及自身所学知识，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）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
4、，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m3齿数3630分度圆直径 d10890齿顶高 ha6齿根高 hf7.5基圆直径 db10084传动比 i5：啮合角 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 x轴，建立平面直角坐标系。由 10 *cos1 + 30 *cos2 =
5、30 + 20 *cos3，10 *sin1 + 30* sin2 = 20* sin3， 得，2 = 2* arctan 2*sin1 16 （ 2*cos1 +1） / （4 * cos1 11）点E的轨迹方程如下： x = 10 *cos1 + 55*cos（2+） y = 10* sin1 + 55 *sin（2+）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=1:9theta1=0:pi/100:2*pi;theta2=2*atan（2*sin（
6、theta1）-sqrt（16-（2*cos（theta1）+1）.2）./（4*cos（theta1）-11）; x=10*cos（theta1）+55*cos（i-1）*3.75*pi/180+pi/12+theta2）; y=10*sin（theta1）+55*sin（i-1）*3.75*pi/180+pi/12+theta2）;subplot（3,3,i）;plot（x,y）;end得出轨迹图：（第一行，的值依次为 10，第二行，的值依次为 25第三行，的值依次为 40。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，故 选择 第二行第二列 的
7、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x坐标（略小于40）与点D的x坐标（等于30）之差小于10mm且大于5mm，所以需改进方案尺寸：将各杆的长度增加一倍，即AB = 20 mm ，BC = 60 mm ，CD = 40 mm ，AD = 60 mm ，BE = 110 mm ，= 30在此情况下，点E轨迹 最右端点的x坐标与 点D的x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
8、稳），如下所示：从动件的运动线图分为6个阶段，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） /1a = S1sin（/1） /12） 12 （秧箱做匀速运动）S = S1 + （S2 - S1）（ -1）/（ 2 -1）v = 2 S1/1a = 0 3） 2 （秧箱做减速运动）S = S1 （-2）/ 1sin （-2+1）/1 / + S2v = S11 cos （-2+1）/1 /1sin （-2+1）/1 /14） +1 （秧箱做加速运动）S = S1（21+2）/1sin （31+2-）/1 / v = S1co
9、s （21）/1 1 /1a = S1sin （21）/1 /15） +1 +2 （秧箱做匀速运动）S = S1 + （S2 - S1）（ 22 +1 - ）/（ 2 -1）v = 2 S1/1a = 06） +2 2 （秧箱做减速运动）S = S1 （22 + 21 ）/ 1sin （22 + 21 ）/1 / v = S1cos （ + 21）/1 1 /1sin （ - 22 -1）/1 /1设计要求“每次移箱距离应与秧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的往复运动周期已知，周期大小为0.5 s 。设 取秧宽度 为10 mm ，则
10、 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 = 20 mms 。1，S1应尽量小些，以减小从动件从启动达到稳定速度所经过的时间和位移。取1 = /6, 2 = 5/6 ，S1 = 10 mm ，S2 = 110 mm ，将 1，2，S1，S2 的值 代入 行程 S 的表达式 ，得凸轮机构的运动仿真图：5. 心得体会：本课程设计考察了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行合理的选择，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
11、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作流程和原理完全清楚，比如秧箱的具体结构和工作方式。这是设计过程中一个比较大的遗憾。设计尺寸的部分是其中最难的步骤，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，积累了经验，对已学知识的理解更加深刻。表面看似简单的问题，在解决的过程中，逐渐显现出其复杂。在以后的学习中，应避免犯眼高手低的错误。
