二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構的製作方法
2023-05-15 11:28:21
二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構。夾土式取苗造成非圓齒輪不規則或增加探出式秧針；瓜果、蔬菜作物允許夾苗式取苗。本發明的二階傅立葉中心非圓齒輪空套在中心軸上；第一中間軸、第二中間軸、第一行星軸和第二行星軸均與行星架軸承連接；第一行星軸和第二行星軸均與一個取苗爪的殼體固定；二階傅立葉中心非圓齒輪與第一二階傅立葉中間非圓齒輪及第二二階傅立葉中間非圓齒輪嚙合；第一二階傅立葉中間非圓齒輪與第一二階傅立葉行星非圓齒輪嚙合，第二二階傅立葉中間非圓齒輪與第二二階傅立葉行星非圓齒輪嚙合；取苗爪形成夾苗式取苗軌跡。本發明的取苗軌跡利於機構實現，能實現瓜果、蔬菜的全自動移栽。
【專利說明】二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構
【技術領域】
[0001]本發明屬於農業機械領域，涉及取苗機構，具體涉及一種二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構。
【背景技術】
[0002]機械化移栽一般分為兩步完成:取苗和栽植。按不同的取苗方式將移栽機分為半自動和全自動，關鍵標誌是看其是否採用機械化取苗作業。
[0003]國內的全自動取苗機構有多杆機構、曲柄滑道機構和不完全齒輪間歇機構，上述機構隨著移栽頻率的增加，移栽機振動加劇，導致傷苗率增加。機械式取苗方式一般有取苗爪夾土式取苗和夾苗式取苗兩種方式。新型行星輪系旋轉式取苗機構有混合高階變型橢圓齒輪行星系缽苗移栽機分秧機構、自由二階非圓齒輪行星系高速缽苗移栽機構和旋轉式水稻缽苗移栽機構，它們取苗方式為夾土式取苗，即需要秧針進入缽苗盤內夾取秧苗，且不能破壞缽盤和傷根，故軌跡需要一個尖銳的突起，從秧針進入缽盤到完全離開缽體，秧針需要一段接近於直線的運動軌跡，由於這個限制，造成了非圓齒輪不規則性增強或增加「探出式」秧針，機構力學性能變差、壽命降低；旋轉式水稻缽苗移栽機構實現8字形工作軌跡，考慮旱地取苗機構與植苗機構的配合，8字形軌跡不合適。對於基質育苗移栽，基質較輕，而部分瓜果、蔬菜作物的莖杆部分足夠堅韌，允許採用夾苗的方式作業。因此，有必要針對瓜果、蔬菜等作物，設計一種效率更高、傳動更平穩的取苗機構，使其與植苗機構配合，實現瓜果、蔬菜等作物的全自動移栽。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，該取苗機構採用夾苗式取苗方式，使得取苗軌跡更利於機構實現，且能與植苗機構配合，實現瓜果、蔬菜等作物的全自動移栽。
[0005]本發明包括中心軸、行星架、二階傅立葉中心非圓齒輪、第一中間軸、第一二階傅立葉中間非圓齒輪、第一行星軸、第一二階傅立葉行星非圓齒輪、第二中間軸、第二二階傅立葉中間非圓齒輪、第二行星軸、第二二階傅立葉行星非圓齒輪和取苗爪。所述中心軸的一端與動力裝置連接，另一端與行星架固定；所述的二階傅立葉中心非圓齒輪空套在中心軸上，並與機架固定。所述的第一中間軸和第二中間軸對稱設置在中心軸兩側，且均與行星架軸承連接；第一二階傅立葉中間非圓齒輪固定在第一中間軸上，第二二階傅立葉中間非圓齒輪固定在第二中間軸上。所述的第一行星軸和第二行星軸對稱設置在中心軸兩側，且均與行星架軸承連接；第一行星軸和第二行星軸的一端均伸出行星架外與一個取苗爪的殼體固定；第一二階傅立葉行星非圓齒輪固定在第一行星軸上，第二二階傅立葉行星非圓齒輪固定在第二行星軸上。所述的二階傅立葉中心非圓齒輪同時與第一二階傅立葉中間非圓齒輪及第二二階傅立葉中間非圓齒輪嚙合；第一二階傅立葉中間非圓齒輪與第一二階傅立葉行星非圓齒輪嚙合 ，第二二階傅立葉中間非圓齒輪與第二二階傅立葉行星非圓齒輪嚙合。[0006]所述的行星架轉動，取苗爪的頭部尖點形成夾苗式取苗軌跡；所述的夾苗式取苗軌跡為封閉且無環扣的平面圓滑曲線，包括依次順序首尾連接的入缽段、取苗段、運苗段、投苗段和回復段；入缽段的頂端與取苗段的底端連接，底端與回復段的頂端連接；所述入缽段為平行於穴盤上表面的直線段，取苗段的底部為弧形段，頂部為垂直於穴盤上表面的直線段；入缽段、取苗段的頂部直線段的直線度均為lmm/20mm~Imm/lOmm，取苗段的頂部直線段長度大於穴盤的高度。
[0007]所述的取苗爪包括殼體、凸輪、撥叉、推苗杆、推苗彈簧、推土塊、推苗塊、夾苗塊和 彈簧片；第一行星軸和第二行星軸上分別空套一個凸輪，兩個凸輪均與行星架固定；所述的撥叉通過銷軸安裝在殼體內，一端與凸輪通過凸輪副連接，另一端與推苗杆通過凸輪副連接；所述的推苗杆與殼體內壁滑動連接，尾部通過推苗彈簧與殼體尾部連接；所述的推土塊、推苗塊及夾苗塊均固定在推苗桿頭部，且沿推苗杆的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊開設有U形槽；兩片彈簧片間距設置在推土塊頂部，一端均固定在殼體的頂部兩側，另一端均伸入夾苗塊的U形槽內，且分別設置在推苗塊的兩側。
[0008]所述的二階傅立葉中心非圓齒輪、第一二階傅立葉中間非圓齒輪、第二二階傅立葉中間非圓齒輪、第一二階傅立葉行星非圓齒輪和第二二階傅立葉行星非圓齒輪均採用傅立葉函數擬合型值點獲得節曲線。
[0009]所述的二階傅立葉中心非圓齒輪、第一二階傅立葉行星非圓齒輪和第二二階傅立葉行星非圓齒輪的節曲線參數完全一致；所述的第一二階傅立葉中間非圓齒輪與第二二階傅立葉中間非圓齒輪的節曲線參數完全一致。
[0010]本發明的有益效果:
1、通過不等速傳動形成夾苗式取苗軌跡，該軌跡滿足缽苗移栽機平入缽、直拔苗、穩投苗的移栽農藝要求；採用二階傅立葉非圓齒輪傳動，結構緊湊，並且取苗爪的二次擺動特性靈活，為實現更理想取苗軌跡創造條件；能與植苗機構配合，實現瓜果、蔬菜等作物的全自動移栽。
[0011]2、採用夾苗式取苗方式，使得取苗軌跡更利於機構實現，齒輪規則性增強，設計的機構力學性能更好，機構壽命更高。
[0012]3、機構結構緊湊；取苗爪結構簡單、性能可靠。
[0013]4、採用行星輪系旋轉式取苗方式，能適應移栽機在任何轉速下作業。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的初始安裝位置及工作原理圖；
圖2為本發明的機構不意圖；
圖3為本發明中取苗爪的整體結構剖視圖；
圖4為本發明的取苗軌跡示意圖；
圖5為本發明初始安裝位置時彈簧片的張閉狀態示意圖；
圖6為本發明夾苗位置時彈簧片的張閉狀態示意圖；
圖7為本發明推苗位置時彈簧片的張閉狀態示意圖。
【具體實施方式】[0015]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0016]如圖1和2所示，二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構包括中心軸
1、行星架2、二階傅立葉中心非圓齒輪3、第一中間軸4、第一二階傅立葉中間非圓齒輪5、第一行星軸6、第一二階傅立葉行星非圓齒輪7、第二中間軸8、第二二階傅立葉中間非圓齒輪 9、第二行星軸10、第二二階傅立葉行星非圓齒輪11和取苗爪12。中心軸I的一端與動力裝置連接，另一端與行星架2固定；二階傅立葉中心非圓齒輪3空套在中心軸上，並與機架固定。第一中間軸4和第二中間軸8對稱設置在中心軸I兩側，且均與行星架2軸承連接；第一二階傅立葉中間非圓齒輪5固定在第一中間軸6上，第二二階傅立葉中間非圓齒輪9固定在第二中間軸8上。第一行星軸6和第二行星軸10對稱設置在中心軸I兩側，且均與行星架2軸承連接；第一行星軸6和第二行星軸10的一端均伸出行星架2外與一個取苗爪12的殼體12-1固定；第一二階傅立葉行星非圓齒輪7固定在第一行星軸6上，第二二階傅立葉行星非圓齒輪11固定在第二行星軸10上。二階傅立葉中心非圓齒輪3同時與第一二階傅立葉中間非圓齒輪5及第二二階傅立葉中間非圓齒輪9嚙合；第一二階傅立葉中間非圓齒輪5與第一二階傅立葉行星非圓齒輪7嚙合，第二二階傅立葉中間非圓齒輪9與第二二階傅立葉行星非圓齒輪11嚙合。
[0017]如圖3所示，取苗爪12包括殼體12-1、凸輪12_2、撥叉12_3、推苗杆12_4、推苗彈簧12-5、推土塊12-6、推苗塊12-7、夾苗塊12_8和彈簧片12_9 ;第一行星軸6和第二行星軸10上分別空套一個凸輪12-2，兩個凸輪12-2均與行星架2固定；撥叉12_3通過銷軸安裝在殼體12-1內，一端與凸輪12-2通過凸輪副連接，另一端與推苗杆12-4通過凸輪副連接；推苗杆12-4與殼體12-1內壁滑動連接，尾部通過推苗彈簧12-5與殼體12_1尾部連接；推土塊12-6、推苗塊12-7及夾苗塊12-8均固定在推苗杆12_4頭部，且沿推苗杆12_4的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊12-8開設有U形槽；兩片彈簧片12-9間距設置在推土塊12-6頂部,一端均固定在殼體12-1的頂部兩側,另一端均伸入夾苗塊12-8的U形槽內，且分別設置在推苗塊12-7的兩側。
[0018]如圖1所示，二階傅立葉中心非圓齒輪3、第一二階傅立葉中間非圓齒輪5、第二二階傅立葉中間非圓齒輪9、第一二階傅立葉行星非圓齒輪7和第二二階傅立葉行星非圓齒輪11均採用傅立葉函數擬合型值點獲得節曲線。二階傅立葉中心非圓齒輪3、第一二階傅立葉行星非圓齒輪7和第二二階傅立葉行星非圓齒輪11的節曲線參數完全一致；第一二階傅立葉中間非圓齒輪5與第二二階傅立葉中間非圓齒輪9的節曲線參數完全一致。
[0019]如圖1和4所示，行星架2轉動，取苗爪12的頭部尖點形成夾苗式取苗軌跡13 ;夾苗式取苗軌跡13為封閉且無環扣的平面圓滑曲線，包括依次順序首尾連接的入缽段13-1、取苗段13-2、運苗段13-3、投苗段13-4和回復段13_5 ;入缽段13_1的頂端與取苗段13_2的底端連接，底端與回復段13-5的頂端連接；入缽段13-1為平行於穴盤上表面的直線段，取苗段13-2的底部為弧形段，頂部為垂直於穴盤上表面的直線段；入缽段13-1、取苗段13-2的頂部直線段的直線度均為lmm/14mm，取苗段的頂部直線段長度為80mm。入缽段13_1為直線段，保證取苗時沿平時土缽方向夾緊幼苗；取苗段13-2的頂部直線段保證沿垂直土缽方向取出幼苗；投苗段13-4保證幼苗與栽植機構只存在沿豎直方向的相對速度，利於準確投苗；可見，該夾苗式取苗軌跡13可以滿足缽苗移栽中取苗的平入缽、直取苗及穩投苗的要求。[0020]該二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構的工作原理如下:
如圖1和2所示，動力經由中心軸I傳給行星架2，帶動行星架2轉動。二階傅立葉中心非圓齒輪3與第一二階傅立葉中間非圓齒輪5嚙合、第一二階傅立葉中間非圓齒輪5與第一二階傅立葉行星非圓齒輪7嚙合，帶動第一行星軸6轉動；二階傅立葉中心非圓齒輪3與第二二階傅立葉中間非圓齒輪9嚙合、第二二階傅立葉中間非圓齒輪9與第二二階傅立葉行星非圓齒輪11嚙合，帶動第二行星軸10轉動。第一行星軸6和第二行星軸10分別帶動與其固定的取苗爪的殼體12-1相對行星架2周期轉動。
[0021]如圖1、3、5、6和7所示，取苗爪的殼體12_1相對行星架2周期轉動，使得撥叉
12-3相對凸輪12-2周期轉動。夾苗式取苗軌跡的入缽段13-1頂端為夾苗位置，當取苗爪12運行至夾苗位置時，撥叉12-3繞凸輪12-2的升程段擺動，帶動推苗杆12-4壓縮推苗彈簧12-5，並向殼體12-1尾部滑動。推苗杆12-4的運動使得夾苗塊12_8從外側擠壓兩片彈簧片12-9，兩片彈簧片12-9變形夾緊缽苗；當取苗爪12運行至取苗段13-2時，撥叉12_3繞凸輪12-2的圓弧段運動，從而撥叉12-3相對取苗爪12無擺動，兩片彈簧片12-9保持夾緊狀態，並隨取苗爪12沿取苗段13-2和運苗段13-3運行至投苗段13-4 ;運行至投苗段
13-4時，撥叉12-3在推苗彈簧12-5的作用下，繞凸輪12_2的回程段快速擺動，帶動推苗杆12-4向殼體12-1頭部滑動，使得推苗塊12-7從兩片彈簧片12_9內側將其推開，同時推土塊12-6作用於基質缽體，將幼苗送入植苗裝置內，完成投苗；運行至回復段13-5時，撥叉12-3繞凸輪12-2的圓弧段運動，撥叉12-3相對取苗爪12無擺動，兩片彈簧片12_9保持張開狀態，並隨取苗爪12沿夾苗式取苗軌跡13運行至夾苗位置，準備下一次取苗，從而順利完成缽苗移栽的夾苗，送苗和放苗動作，實現缽苗移栽的機械化取苗、投苗。
[0022]該二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構在一個工作循環中，取苗爪12 二次不等幅擺動，形成夾苗式取苗軌跡13。取苗爪12沿夾苗式取苗軌跡13運動過程中，從缽苗的下前方平行靠近土缽的上表面，便於夾緊幼苗最低的莖杆部位，隨後夾苗式取苗軌跡13有一段近似直線段，並`且垂直於土缽，滿足垂直帶出缽苗要求。該二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構可實現平入缽、直拔苗、穩投苗的取苗工作要求。
【權利要求】
1.二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，包括中心軸、行星架、二階傅立葉中心非圓齒輪、第一中間軸、第一二階傅立葉中間非圓齒輪、第一行星軸、第一二階傅立葉行星非圓齒輪、第二中間軸、第二二階傅立葉中間非圓齒輪、第二行星軸、第二二階傅立葉行星非圓齒輪和取苗爪，其特徵在於: 所述中心軸的一端與動力裝置連接，另一端與行星架固定；所述的二階傅立葉中心非圓齒輪空套在中心軸上，並與機架固定；所述的第一中間軸和第二中間軸對稱設置在中心軸兩側，且均與行星架軸承連接；第一二階傅立葉中間非圓齒輪固定在第一中間軸上，第二二階傅立葉中間非圓齒輪固定在第二中間軸上；所述的第一行星軸和第二行星軸對稱設置在中心軸兩側，且均與行星架軸承連接；第一行星軸和第二行星軸的一端均伸出行星架外與一個取苗爪的殼體固定；第一二階傅立葉行星非圓齒輪固定在第一行星軸上，第二二階傅立葉行星非圓齒輪固定在第二行星軸上；所述的二階傅立葉中心非圓齒輪同時與第一二階傅立葉中間非圓齒輪及第二二階傅立葉中間非圓齒輪嚙合；第一二階傅立葉中間非圓齒輪與第一二階傅立葉行星非圓齒輪嚙合，第二二階傅立葉中間非圓齒輪與第二二階傅立葉行星非圓齒輪嚙合； 所述的行星架轉動，取苗爪的頭部尖點形成夾苗式取苗軌跡；所述的夾苗式取苗軌跡為封閉且無環扣的平面圓滑曲線，包括依次順序首尾連接的入缽段、取苗段、運苗段、投苗段和回復段；入缽段的頂端與取苗段的底端連接，底端與回復段的頂端連接；所述入缽段為平行於穴盤上表面的直線段，取苗段的底部為弧形段，頂部為垂直於穴盤上表面的直線段；入缽段、取苗段的頂部直線段的直線度均為lmm/20mm~Imm/lOmm，取苗段的頂部直線段長度大於穴盤的高度。
2.根據權利要求1所述的二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，其特徵在於:所述的取苗爪包括殼體、凸輪、撥叉、推苗杆、推苗彈簧、推土塊、推苗塊、夾苗塊和彈簧片；第一行星軸和第二行星軸上分別空套一個凸輪，兩個凸輪均與行星架固定；所述的撥叉通過銷軸安裝在殼體內，一端與凸輪通過凸輪副連接，另一端與推苗杆通過凸輪副連接；所述的推苗杆與殼體內壁滑動連接，尾部通過推苗彈簧與殼體尾部連接；所述的推土塊、推苗塊及夾苗塊均固定在推苗桿頭部，且沿推苗杆的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊開設有U形槽；兩片彈簧片間距設置在推土塊頂部，一端均固定在殼體的頂部兩側，另一端均伸入夾苗塊的U形槽內，且分別設置在推苗塊的兩側。
3.根據權利要求1所述的二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，其特徵在於:所述的二階傅立葉中心非圓齒輪、第一二階傅立葉中間非圓齒輪、第二二階傅立葉中間非圓齒輪、第一二階傅立葉行星非圓齒輪和第二二階傅立葉行星非圓齒輪均採用傅立葉函數擬合型值點獲得節曲線。
4.根據權利要求1所述的二階傅立葉節曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機構，其特徵在於:所述的二階傅立葉中心非圓齒輪、第一二階傅立葉行星非圓齒輪和第二二階傅立葉行星非圓齒輪的節曲線參數完全一致；所述的第一二階傅立葉中間非圓齒輪與第二二階傅立葉中間非圓齒輪的節曲線參數完全一致。
【文檔編號】A01C11/02GK103609236SQ201310613732
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】趙雄, 陳建能, 俞高紅, 趙勻 申請人:浙江理工大學