單自由度圓齒輪變曲柄七桿花卉移栽機構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于農業(yè)機械領域，涉及花卉移栽機構，具體涉及一種單自由度圓齒輪變 曲柄七桿花舟移栽機構。
【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全 自動和半自動兩種方式，關鍵標志是看其是否采用機械化取苗作業(yè)。
[0003] 目前旱地移栽機械式取苗方式一般有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，秧針需要一段接近于直線的運動軌跡，由于這個限 制，造成了非圓齒輪不規(guī)則性增強或增加"探出式"秧針，機構力學性能變差、壽命降低。當 前研究的移栽機構軌跡包括'D'形軌跡，'P'形軌跡，'8'字形軌跡，但考慮到花卉移栽需完 成從穴盤往花盤中的移栽工作，現(xiàn)有的軌跡方案均不適合。
[0004] 對于雙曲柄機構、行星齒輪機構只能形成一個環(huán)扣狀軌跡，不能實現(xiàn)雙環(huán)扣狀軌 跡，難以保證以更好的姿態(tài)進入植苗工作部分和實現(xiàn)花卉移栽機的全自動化，為了解決這 個難題，需要在植苗機構部分也設計一個環(huán)扣狀軌跡來滿足花卉移栽軌跡要求。對于基質 育苗移栽，基質較輕，而部分瓜果、蔬菜、花卉作物的莖桿部分足夠堅韌，允許采用夾苗的方 式作業(yè)。因此，有必要針對瓜果、蔬菜、花卉等作物，設計一種效率更高、傳動更平穩(wěn)的取苗 機構，使其與植苗機構配合，實現(xiàn)瓜果、蔬菜、花卉等作物的全自動移栽。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種單自由度圓齒輪變曲柄七桿花卉 移栽機構，該機構采用變曲柄的方式，通過滑塊和曲柄以移動副連接，滑塊在凸輪槽內滑動 來改變曲柄的長度，實現(xiàn)雙環(huán)扣軌跡，從而實現(xiàn)取苗和植苗動作，使得機構軌跡更利于機構 實現(xiàn)，且柔度高，可以實現(xiàn)多種所需的移栽軌跡，并且可以實現(xiàn)其他瓜果、蔬菜等作物的全 自動移栽。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是： 本發(fā)明包括七桿花卉移栽機構和圓齒輪傳動機構；所述的七桿花卉移栽機構包括第一 曲柄、第一連桿、第三連桿、第二連桿、第二曲柄和滑塊；所述第一曲柄的一端固定在常速電 機的輸出軸上，另一端與第一連桿的一端鉸接；第一連桿的另一端與第二連桿的一端鉸接； 所述第三連桿的一端與第二連桿的中部鉸接，另一端與滑塊鉸接；第二連桿的另一端自由 設置；所述的滑塊與第二曲柄通過滑動副連接；所述的圓齒輪傳動機構包括主動圓齒輪、 從動圓齒輪和凸輪；所述的主動圓齒輪與第一曲柄固定；所述的從動圓齒輪與機架鉸接， 并與主動圓齒輪嚙合；所述的主動圓齒輪與從動圓齒輪的傳動比為1:1 ;所述的凸輪固定 在機架上；第二曲柄與從動圓齒輪固定，第二曲柄的回轉中心為從動圓齒輪與機架的鉸接 中心；滑塊與凸輪的滑槽通過凸輪副連接。
[0007] 所述第二連桿自由設置的一端端點形成雙環(huán)扣軌跡；所述的雙環(huán)扣軌跡為封閉且 帶有兩個環(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、運苗段、植苗段 和回復段；取苗段的起始段平行于穴盤盤口下側壁且直線度為1mm/lOmm ;植苗段的起始段 堅直設置且直線度為1mm/lOmm ;入缽段為取苗段的過渡段。
[0008] 本發(fā)明具有的有益效果： 1、本發(fā)明實現(xiàn)的移栽軌跡滿足缽苗移栽機平入缽、直拔苗、穩(wěn)投苗的移栽農藝要求；采 用兩級圓齒輪驅動與七桿機構的結合，柔度高，使得取苗和植苗的動作更加靈活。
[0009] 2、采用本發(fā)明的花卉移栽機可實現(xiàn)雙環(huán)扣軌跡，不僅可以實現(xiàn)花卉的取苗動作， 也可以實現(xiàn)花卉的植苗動作，從而實現(xiàn)花卉移栽機的全自動化，還可以保證花卉投苗合適 的角度、速度、植苗的直立度和更好地滿足花卉移栽的農藝要求；本發(fā)明也可僅用于取苗動 作，此時，雙環(huán)扣軌跡可以保證花卉垂直下落進入植苗機構。
[0010] 3、本發(fā)明結構簡單、緊湊、靈活度高，可以輕松實現(xiàn)花卉、瓜果、蔬菜等農作物移栽 所需運動軌跡的要求。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的機構原理圖； 圖2為本發(fā)明的移栽軌跡示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0013] 如圖1所示，單自由度圓齒輪變曲柄七桿花卉移栽機構，包括七桿花卉移栽機構 和圓齒輪傳動機構；七桿花舟移栽機構包括第一曲柄1、第一連桿2、第三連桿4、第二連桿 5、第二曲柄9和滑塊10 ;第一曲柄1的一端固定在常速電機的輸出軸上，另一端與第一連 桿2的一端鉸接；第一連桿2的另一端與第二連桿5的一端鉸接；第三連桿4的一端與第二 連桿5的中部鉸接，另一端與滑塊10鉸接；第二連桿5的另一端自由設置；滑塊10與第二 曲柄9通過滑動副連接；圓齒輪傳動機構包括主動圓齒輪6、從動圓齒輪7和凸輪8 ;主動圓 齒輪6與第一曲柄1固定；從動圓齒輪7與機架3鉸接，并與主動圓齒輪6嚙合；主動圓齒 輪6與從動圓齒輪7的傳動比為1:1 ;凸輪8固定在機架3上；第二曲柄9與從動圓齒輪7 固定，第二曲柄9的回轉中心為從動圓齒輪7與機架3的鉸接中心；滑塊10與凸輪8的滑 槽通過凸輪副連接，滑塊10在第二曲柄9上滑動的同時可沿凸輪8的滑槽運動。
[0014] 如圖2所示，第二連桿5自由設置的一端端點F形成雙環(huán)扣軌跡；雙環(huán)扣軌跡為封 閉且?guī)в袃蓚€環(huán)扣的平面圓滑曲線，包括依次順序首尾連接的入缽段6-1、取苗段6-2、運 苗段6-3、植苗段6-4和回復段6-5 ;取苗段6-2的起始段為ql與q2之間的曲線段，其平行 于穴盤盤口下側壁且直線度為1mm/lOmm，保證沿垂直土缽方向取出幼苗；植苗段6-4的起 始段為q3與q4之間的曲線段，其堅直設置且直線度為1mm/lOmm，保證幼苗與栽植機構只存 在沿堅直方向的相對速度，利于準確投苗；入缽段6-1為取苗段6-2的過渡段；其中，ql為 雙環(huán)扣軌跡的取苗開始點，q2為夾苗點，q3為植苗開始點，q4為雙環(huán)扣軌跡的最低點?？?見，該雙環(huán)扣軌跡可以滿足花卉缽苗移栽中取苗的平入缽、直取苗及穩(wěn)投苗的要求。
[0015] 該單自由度圓齒輪變曲柄七桿花卉移栽機構的工作原理如下： 如圖1所示，常速電機驅動第一曲柄1以角速度
[轉動，動力分兩路傳遞：一路經(jīng)第一曲柄1和第一連桿2傳給第二連桿5 ;另一路由固定 在第一曲柄1上的主動圓齒輪6與從動圓齒輪7嚙合傳動，驅動第二曲柄9以角速度轉 動；滑塊10在第二曲柄9上滑動的同時可沿凸輪8的滑槽運動，其合成運動即可實現(xiàn)改變 第二曲柄9的長度。第三連桿4將滑塊10的運動傳動給第二連桿5,使得第二連桿5自由 設置的一端形成雙環(huán)扣軌跡。
[0016] 該單自由度圓齒輪變曲柄七桿花卉移栽機構中，第二連桿5的自由端安裝栽植機 構即可進行栽植作業(yè)，且移栽軌跡滿足花卉缽苗移栽中取苗的平入缽、直取苗及穩(wěn)投苗的 要求。
【主權項】
1. 單自由度圓齒輪變曲柄七桿花卉移栽機構，包括七桿花卉移栽機構和圓齒輪傳動機 構，其特征在于： 所述的七桿花卉移栽機構包括第一曲柄、第一連桿、第三連桿、第二連桿、第二曲柄和 滑塊；所述第一曲柄的一端固定在常速電機的輸出軸上，另一端與第一連桿的一端鉸接； 第一連桿的另一端與第二連桿的一端鉸接；所述第三連桿的一端與第二連桿的中部鉸接， 另一端與滑塊鉸接；第二連桿的另一端自由設置；所述的滑塊與第二曲柄通過滑動副連 接；所述的圓齒輪傳動機構包括主動圓齒輪、從動圓齒輪和凸輪；所述的主動圓齒輪與第 一曲柄固定；所述的從動圓齒輪與機架鉸接，并與主動圓齒輪嚙合；所述的主動圓齒輪與 從動圓齒輪的傳動比為1:1;所述的凸輪固定在機架上；第二曲柄與從動圓齒輪固定，第二 曲柄的回轉中心為從動圓齒輪與機架的鉸接中心；滑塊與凸輪的滑槽通過凸輪副連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的單自由度圓齒輪變曲柄七桿花卉移栽機構，其特征在于：所 述第二連桿自由設置的一端端點形成雙環(huán)扣軌跡；所述的雙環(huán)扣軌跡為封閉且?guī)в袃蓚€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、運苗段、植苗段和回復段；取 苗段的起始段平行于穴盤盤口下側壁且直線度為Imm/lOmm;植苗段的起始段堅直設置且 直線度為Imm/lOmm;入缽段為取苗段的過渡段。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單自由度圓齒輪變曲柄七桿花卉移栽機構。雙曲柄機構、行星齒輪機構只能形成一個環(huán)扣狀軌跡，難以保證以更好的姿態(tài)進入植苗工作部分和實現(xiàn)花卉移栽機的全自動化。本發(fā)明中第一曲柄與第一連桿的一端鉸接；第一連桿的另一端與第二連桿的一端鉸接；第三連桿的一端與第二連桿的中部鉸接，另一端與滑塊鉸接；滑塊與第二曲柄通過滑動副連接；主動圓齒輪與第一曲柄固定；從動圓齒輪與機架鉸接，并與主動圓齒輪嚙合；凸輪固定在機架上；第二曲柄與從動圓齒輪固定；滑塊與凸輪的滑槽通過凸輪副連接。本發(fā)明可實現(xiàn)雙環(huán)扣軌跡，從而實現(xiàn)花卉移栽機的全自動化，保證花卉投苗合適的角度、速度和植苗的直立度。
【IPC分類】A01C11-02
【公開號】CN104686036
【申請?zhí)枴緾N201510108584
【發(fā)明人】代麗, 趙雄, 陳建能
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月12日