二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)。夾土式取苗造成非圓齒輪不規(guī)則或增加探出式秧針；瓜果、蔬菜作物允許夾苗式取苗。本發(fā)明的二階傅里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(gè)取苗爪的殼體固定；二階傅里葉中心非圓齒輪與第一二階傅里葉中間非圓齒輪及第二二階傅里葉中間非圓齒輪嚙合；第一二階傅里葉中間非圓齒輪與第一二階傅里葉行星非圓齒輪嚙合，第二二階傅里葉中間非圓齒輪與第二二階傅里葉行星非圓齒輪嚙合；取苗爪形成夾苗式取苗軌跡。本發(fā)明的取苗軌跡利于機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)瓜果、蔬菜的全自動(dòng)移栽。
【專利說明】二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，涉及取苗機(jī)構(gòu)，具體涉及一種二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)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(jī)分為半自動(dòng)和全自動(dòng)，關(guān)鍵標(biāo)志是看其是否采用機(jī)械化取苗作業(yè)。
[0003]國內(nèi)的全自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)有多桿機(jī)構(gòu)、曲柄滑道機(jī)構(gòu)和不完全齒輪間歇機(jī)構(gòu)，上述機(jī)構(gòu)隨著移栽頻率的增加，移栽機(jī)振動(dòng)加劇，導(dǎo)致傷苗率增加。機(jī)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(zhuǎn)式取苗機(jī)構(gòu)有混合高階變型橢圓齒輪行星系缽苗移栽機(jī)分秧機(jī)構(gòu)、自由二階非圓齒輪行星系高速缽苗移栽機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)，它們?nèi)∶绶绞綖閵A土式取苗，即需要秧針進(jìn)入缽苗盤內(nèi)夾取秧苗，且不能破壞缽盤和傷根，故軌跡需要一個(gè)尖銳的突起，從秧針進(jìn)入缽盤到完全離開缽體，秧針需要一段接近于直線的運(yùn)動(dòng)軌跡，由于這個(gè)限制，造成了非圓齒輪不規(guī)則性增強(qiáng)或增加“探出式”秧針，機(jī)構(gòu)力學(xué)性能變差、壽命降低；旋轉(zhuǎn)式水稻缽苗移栽機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)8字形工作軌跡，考慮旱地取苗機(jī)構(gòu)與植苗機(jī)構(gòu)的配合，8字形軌跡不合適。對(duì)于基質(zhì)育苗移栽，基質(zhì)較輕，而部分瓜果、蔬菜作物的莖桿部分足夠堅(jiān)韌，允許采用夾苗的方式作業(yè)。因此，有必要針對(duì)瓜果、蔬菜等作物，設(shè)計(jì)一種效率更高、傳動(dòng)更平穩(wěn)的取苗機(jī)構(gòu)，使其與植苗機(jī)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)瓜果、蔬菜等作物的全自動(dòng)移栽。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)，該取苗機(jī)構(gòu)采用夾苗式取苗方式，使得取苗軌跡更利于機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，且能與植苗機(jī)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)瓜果、蔬菜等作物的全自動(dòng)移栽。
[0005]本發(fā)明包括中心軸、行星架、二階傅里葉中心非圓齒輪、第一中間軸、第一二階傅里葉中間非圓齒輪、第一行星軸、第一二階傅里葉行星非圓齒輪、第二中間軸、第二二階傅里葉中間非圓齒輪、第二行星軸、第二二階傅里葉行星非圓齒輪和取苗爪。所述中心軸的一端與動(dòng)力裝置連接，另一端與行星架固定；所述的二階傅里葉中心非圓齒輪空套在中心軸上，并與機(jī)架固定。所述的第一中間軸和第二中間軸對(duì)稱設(shè)置在中心軸兩側(cè)，且均與行星架軸承連接；第一二階傅里葉中間非圓齒輪固定在第一中間軸上，第二二階傅里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(duì)稱設(shè)置在中心軸兩側(cè)，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(gè)取苗爪的殼體固定；第一二階傅里葉行星非圓齒輪固定在第一行星軸上，第二二階傅里葉行星非圓齒輪固定在第二行星軸上。所述的二階傅里葉中心非圓齒輪同時(shí)與第一二階傅里葉中間非圓齒輪及第二二階傅里葉中間非圓齒輪嚙合；第一二階傅里葉中間非圓齒輪與第一二階傅里葉行星非圓齒輪嚙合 ，第二二階傅里葉中間非圓齒輪與第二二階傅里葉行星非圓齒輪嚙合。[0006]所述的行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，取苗爪的頭部尖點(diǎn)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(huán)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(yùn)苗段、投苗段和回復(fù)段；入缽段的頂端與取苗段的底端連接，底端與回復(fù)段的頂端連接；所述入缽段為平行于穴盤上表面的直線段，取苗段的底部為弧形段，頂部為垂直于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于穴盤的高度。
[0007]所述的取苗爪包括殼體、凸輪、撥叉、推苗桿、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(gè)凸輪，兩個(gè)凸輪均與行星架固定；所述的撥叉通過銷軸安裝在殼體內(nèi)，一端與凸輪通過凸輪副連接，另一端與推苗桿通過凸輪副連接；所述的推苗桿與殼體內(nèi)壁滑動(dòng)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，且沿推苗桿的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊開設(shè)有U形槽；兩片彈簧片間距設(shè)置在推土塊頂部，一端均固定在殼體的頂部兩側(cè)，另一端均伸入夾苗塊的U形槽內(nèi)，且分別設(shè)置在推苗塊的兩側(cè)。
[0008]所述的二階傅里葉中心非圓齒輪、第一二階傅里葉中間非圓齒輪、第二二階傅里葉中間非圓齒輪、第一二階傅里葉行星非圓齒輪和第二二階傅里葉行星非圓齒輪均采用傅里葉函數(shù)擬合型值點(diǎn)獲得節(jié)曲線。
[0009]所述的二階傅里葉中心非圓齒輪、第一二階傅里葉行星非圓齒輪和第二二階傅里葉行星非圓齒輪的節(jié)曲線參數(shù)完全一致；所述的第一二階傅里葉中間非圓齒輪與第二二階傅里葉中間非圓齒輪的節(jié)曲線參數(shù)完全一致。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
1、通過不等速傳動(dòng)形成夾苗式取苗軌跡，該軌跡滿足缽苗移栽機(jī)平入缽、直拔苗、穩(wěn)投苗的移栽農(nóng)藝要求；采用二階傅里葉非圓齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，并且取苗爪的二次擺動(dòng)特性靈活，為實(shí)現(xiàn)更理想取苗軌跡創(chuàng)造條件；能與植苗機(jī)構(gòu)配合，實(shí)現(xiàn)瓜果、蔬菜等作物的全自動(dòng)移栽。
[0011]2、采用夾苗式取苗方式，使得取苗軌跡更利于機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，齒輪規(guī)則性增強(qiáng)，設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)力學(xué)性能更好，機(jī)構(gòu)壽命更高。
[0012]3、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊；取苗爪結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠。
[0013]4、采用行星輪系旋轉(zhuǎn)式取苗方式，能適應(yīng)移栽機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下作業(yè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的初始安裝位置及工作原理圖；
圖2為本發(fā)明的機(jī)構(gòu)不意圖；
圖3為本發(fā)明中取苗爪的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖4為本發(fā)明的取苗軌跡示意圖；
圖5為本發(fā)明初始安裝位置時(shí)彈簧片的張閉狀態(tài)示意圖；
圖6為本發(fā)明夾苗位置時(shí)彈簧片的張閉狀態(tài)示意圖；
圖7為本發(fā)明推苗位置時(shí)彈簧片的張閉狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0015]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1和2所示，二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)包括中心軸
1、行星架2、二階傅里葉中心非圓齒輪3、第一中間軸4、第一二階傅里葉中間非圓齒輪5、第一行星軸6、第一二階傅里葉行星非圓齒輪7、第二中間軸8、第二二階傅里葉中間非圓齒輪 9、第二行星軸10、第二二階傅里葉行星非圓齒輪11和取苗爪12。中心軸I的一端與動(dòng)力裝置連接，另一端與行星架2固定；二階傅里葉中心非圓齒輪3空套在中心軸上，并與機(jī)架固定。第一中間軸4和第二中間軸8對(duì)稱設(shè)置在中心軸I兩側(cè)，且均與行星架2軸承連接；第一二階傅里葉中間非圓齒輪5固定在第一中間軸6上，第二二階傅里葉中間非圓齒輪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(duì)稱設(shè)置在中心軸I兩側(cè)，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(gè)取苗爪12的殼體12-1固定；第一二階傅里葉行星非圓齒輪7固定在第一行星軸6上，第二二階傅里葉行星非圓齒輪11固定在第二行星軸10上。二階傅里葉中心非圓齒輪3同時(shí)與第一二階傅里葉中間非圓齒輪5及第二二階傅里葉中間非圓齒輪9嚙合；第一二階傅里葉中間非圓齒輪5與第一二階傅里葉行星非圓齒輪7嚙合，第二二階傅里葉中間非圓齒輪9與第二二階傅里葉行星非圓齒輪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、推苗桿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(gè)凸輪12-2，兩個(gè)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(nèi)，一端與凸輪12-2通過凸輪副連接，另一端與推苗桿12-4通過凸輪副連接；推苗桿12-4與殼體12-1內(nèi)壁滑動(dòng)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均固定在推苗桿12_4頭部，且沿推苗桿12_4的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊12-8開設(shè)有U形槽；兩片彈簧片12-9間距設(shè)置在推土塊12-6頂部,一端均固定在殼體12-1的頂部兩側(cè),另一端均伸入夾苗塊12-8的U形槽內(nèi)，且分別設(shè)置在推苗塊12-7的兩側(cè)。
[0018]如圖1所示，二階傅里葉中心非圓齒輪3、第一二階傅里葉中間非圓齒輪5、第二二階傅里葉中間非圓齒輪9、第一二階傅里葉行星非圓齒輪7和第二二階傅里葉行星非圓齒輪11均采用傅里葉函數(shù)擬合型值點(diǎn)獲得節(jié)曲線。二階傅里葉中心非圓齒輪3、第一二階傅里葉行星非圓齒輪7和第二二階傅里葉行星非圓齒輪11的節(jié)曲線參數(shù)完全一致；第一二階傅里葉中間非圓齒輪5與第二二階傅里葉中間非圓齒輪9的節(jié)曲線參數(shù)完全一致。
[0019]如圖1和4所示，行星架2轉(zhuǎn)動(dòng)，取苗爪12的頭部尖點(diǎn)形成夾苗式取苗軌跡13 ;夾苗式取苗軌跡13為封閉且無環(huán)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(yùn)苗段13-3、投苗段13-4和回復(fù)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(fù)段13-5的頂端連接；入缽段13-1為平行于穴盤上表面的直線段，取苗段13-2的底部為弧形段，頂部為垂直于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(shí)沿平時(shí)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(jī)構(gòu)只存在沿豎直方向的相對(duì)速度，利于準(zhǔn)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(wěn)投苗的要求。[0020]該二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)的工作原理如下:
如圖1和2所示，動(dòng)力經(jīng)由中心軸I傳給行星架2，帶動(dòng)行星架2轉(zhuǎn)動(dòng)。二階傅里葉中心非圓齒輪3與第一二階傅里葉中間非圓齒輪5嚙合、第一二階傅里葉中間非圓齒輪5與第一二階傅里葉行星非圓齒輪7嚙合，帶動(dòng)第一行星軸6轉(zhuǎn)動(dòng)；二階傅里葉中心非圓齒輪3與第二二階傅里葉中間非圓齒輪9嚙合、第二二階傅里葉中間非圓齒輪9與第二二階傅里葉行星非圓齒輪11嚙合，帶動(dòng)第二行星軸10轉(zhuǎn)動(dòng)。第一行星軸6和第二行星軸10分別帶動(dòng)與其固定的取苗爪的殼體12-1相對(duì)行星架2周期轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]如圖1、3、5、6和7所示，取苗爪的殼體12_1相對(duì)行星架2周期轉(zhuǎn)動(dòng)，使得撥叉
12-3相對(duì)凸輪12-2周期轉(zhuǎn)動(dòng)。夾苗式取苗軌跡的入缽段13-1頂端為夾苗位置，當(dāng)取苗爪12運(yùn)行至夾苗位置時(shí)，撥叉12-3繞凸輪12-2的升程段擺動(dòng)，帶動(dòng)推苗桿12-4壓縮推苗彈簧12-5，并向殼體12-1尾部滑動(dòng)。推苗桿12-4的運(yùn)動(dòng)使得夾苗塊12_8從外側(cè)擠壓兩片彈簧片12-9，兩片彈簧片12-9變形夾緊缽苗；當(dāng)取苗爪12運(yùn)行至取苗段13-2時(shí)，撥叉12_3繞凸輪12-2的圓弧段運(yùn)動(dòng)，從而撥叉12-3相對(duì)取苗爪12無擺動(dòng)，兩片彈簧片12-9保持夾緊狀態(tài)，并隨取苗爪12沿取苗段13-2和運(yùn)苗段13-3運(yùn)行至投苗段13-4 ;運(yùn)行至投苗段
13-4時(shí)，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(dòng)，帶動(dòng)推苗桿12-4向殼體12-1頭部滑動(dòng)，使得推苗塊12-7從兩片彈簧片12_9內(nèi)側(cè)將其推開，同時(shí)推土塊12-6作用于基質(zhì)缽體，將幼苗送入植苗裝置內(nèi)，完成投苗；運(yùn)行至回復(fù)段13-5時(shí)，撥叉12-3繞凸輪12-2的圓弧段運(yùn)動(dòng)，撥叉12-3相對(duì)取苗爪12無擺動(dòng)，兩片彈簧片12_9保持張開狀態(tài)，并隨取苗爪12沿夾苗式取苗軌跡13運(yùn)行至夾苗位置，準(zhǔn)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(dòng)作，實(shí)現(xiàn)缽苗移栽的機(jī)械化取苗、投苗。
[0022]該二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中，取苗爪12 二次不等幅擺動(dòng)，形成夾苗式取苗軌跡13。取苗爪12沿夾苗式取苗軌跡13運(yùn)動(dòng)過程中，從缽苗的下前方平行靠近土缽的上表面，便于夾緊幼苗最低的莖桿部位，隨后夾苗式取苗軌跡13有一段近似直線段，并`且垂直于土缽，滿足垂直帶出缽苗要求。該二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)平入缽、直拔苗、穩(wěn)投苗的取苗工作要求。
【權(quán)利要求】
1.二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)，包括中心軸、行星架、二階傅里葉中心非圓齒輪、第一中間軸、第一二階傅里葉中間非圓齒輪、第一行星軸、第一二階傅里葉行星非圓齒輪、第二中間軸、第二二階傅里葉中間非圓齒輪、第二行星軸、第二二階傅里葉行星非圓齒輪和取苗爪，其特征在于: 所述中心軸的一端與動(dòng)力裝置連接，另一端與行星架固定；所述的二階傅里葉中心非圓齒輪空套在中心軸上，并與機(jī)架固定；所述的第一中間軸和第二中間軸對(duì)稱設(shè)置在中心軸兩側(cè)，且均與行星架軸承連接；第一二階傅里葉中間非圓齒輪固定在第一中間軸上，第二二階傅里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(duì)稱設(shè)置在中心軸兩側(cè)，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(gè)取苗爪的殼體固定；第一二階傅里葉行星非圓齒輪固定在第一行星軸上，第二二階傅里葉行星非圓齒輪固定在第二行星軸上；所述的二階傅里葉中心非圓齒輪同時(shí)與第一二階傅里葉中間非圓齒輪及第二二階傅里葉中間非圓齒輪嚙合；第一二階傅里葉中間非圓齒輪與第一二階傅里葉行星非圓齒輪嚙合，第二二階傅里葉中間非圓齒輪與第二二階傅里葉行星非圓齒輪嚙合； 所述的行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，取苗爪的頭部尖點(diǎn)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(huán)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(yùn)苗段、投苗段和回復(fù)段；入缽段的頂端與取苗段的底端連接，底端與回復(fù)段的頂端連接；所述入缽段為平行于穴盤上表面的直線段，取苗段的底部為弧形段，頂部為垂直于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于穴盤的高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的取苗爪包括殼體、凸輪、撥叉、推苗桿、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(gè)凸輪，兩個(gè)凸輪均與行星架固定；所述的撥叉通過銷軸安裝在殼體內(nèi)，一端與凸輪通過凸輪副連接，另一端與推苗桿通過凸輪副連接；所述的推苗桿與殼體內(nèi)壁滑動(dòng)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，且沿推苗桿的頭部至尾部方向依次排布，夾苗塊開設(shè)有U形槽；兩片彈簧片間距設(shè)置在推土塊頂部，一端均固定在殼體的頂部兩側(cè)，另一端均伸入夾苗塊的U形槽內(nèi)，且分別設(shè)置在推苗塊的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的二階傅里葉中心非圓齒輪、第一二階傅里葉中間非圓齒輪、第二二階傅里葉中間非圓齒輪、第一二階傅里葉行星非圓齒輪和第二二階傅里葉行星非圓齒輪均采用傅里葉函數(shù)擬合型值點(diǎn)獲得節(jié)曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二階傅里葉節(jié)曲線非圓齒缽苗移栽夾苗式取苗機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述的二階傅里葉中心非圓齒輪、第一二階傅里葉行星非圓齒輪和第二二階傅里葉行星非圓齒輪的節(jié)曲線參數(shù)完全一致；所述的第一二階傅里葉中間非圓齒輪與第二二階傅里葉中間非圓齒輪的節(jié)曲線參數(shù)完全一致。
【文檔編號(hào)】A01C11/02GK103609236SQ201310613732
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】趙雄, 陳建能, 俞高紅, 趙勻 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)