基于UG三維軟件的一種小型吊籃式自動(dòng)移栽機(jī)設(shè)計(jì)

遲旭+何馮光+李振+許楊+嚴(yán)曉麗

摘要：隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的提高，育苗移栽技術(shù)因其能使作物增產(chǎn)、減輕勞動(dòng)量而被廣大農(nóng)民所接受，得到了很大的發(fā)展。然而我國(guó)現(xiàn)階段與之配套的移栽機(jī)械水平卻是高低分化。傳統(tǒng)的半自動(dòng)移栽機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作有風(fēng)險(xiǎn)，而大型電氣化的自動(dòng)移栽機(jī)成本高，不適用于農(nóng)戶小地塊。針對(duì)以上問(wèn)題，我們基于UG三維軟件平臺(tái)，利用一些成熟的技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種機(jī)械式小型自動(dòng)移栽機(jī)，適用于根部帶土移栽的缽苗移栽，該機(jī)型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，技術(shù)成熟，在小地塊以及丘陵地帶適應(yīng)性好，為我國(guó)移栽機(jī)械產(chǎn)品的多樣化發(fā)展起到了補(bǔ)充的作用。

關(guān)鍵詞：全自動(dòng)；移栽機(jī)；UG；自動(dòng)送苗；數(shù)字化設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）06-0070-02

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的提高，農(nóng)作物的機(jī)械化種植已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年來(lái)，勞動(dòng)力成本不斷上升，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力缺口增大，人工移栽的成本也變得越來(lái)越高了，因此全自動(dòng)移栽機(jī)的大面積推廣已成為必然趨勢(shì)。

我國(guó)現(xiàn)階段使用范圍比較廣的依然是一些半自動(dòng)移栽機(jī)，需要人工取苗和喂苗，然而機(jī)器在前進(jìn)中投苗不方便，受車(chē)速的影響大，當(dāng)行進(jìn)速度提高時(shí)，吊籃轉(zhuǎn)動(dòng)的速度提高，會(huì)出現(xiàn)人投苗不及時(shí)的現(xiàn)象，增大了漏苗率。小型自動(dòng)移栽機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，成本低廉，可適應(yīng)多種作物的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求，能有效降低農(nóng)民種植的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。本文主要是基于UG NX 8.0三維實(shí)體軟件研究設(shè)計(jì)一種吊籃式小型自動(dòng)移栽機(jī)，如圖1所示。

1 整體構(gòu)想及工作原理

1.1基本組成

吊籃式半自動(dòng)移栽機(jī)適用于形態(tài)大的缽苗，它可以在膜上打孔移栽，對(duì)缽苗有一定的扶持力，而且開(kāi)溝與移栽合二為一減少了種植的工序。因?yàn)闆](méi)有開(kāi)溝器，也降低了動(dòng)力損耗。本文在此移栽機(jī)的基礎(chǔ)上，加入曲柄滑桿頂苗機(jī)構(gòu)、接苗機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)杯式投苗機(jī)構(gòu)等部件，設(shè)計(jì)出一種新的吊籃式自動(dòng)移栽機(jī)。整個(gè)機(jī)器用拖拉機(jī)牽引，利用鏈傳動(dòng)從地輪輸出動(dòng)力帶動(dòng)整個(gè)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2自動(dòng)取苗裝置工作原理

首先用人工將硬質(zhì)苗盤(pán)取出放入苗盤(pán)支架上，支架上帶有導(dǎo)軌，在重力的作用下苗盤(pán)可以自由向下滑動(dòng)。支架下端有控制苗盤(pán)位置的裝置，可以控制苗盤(pán)每次只有一格的下滑距離。苗盤(pán)支架后面有由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)變形改進(jìn)的雙頂桿頂苗機(jī)構(gòu)。兩個(gè)頂桿交替滑移，分別頂出一排苗中的奇數(shù)編號(hào)和偶數(shù)編號(hào)的秧苗，這樣一次只頂出有間隔的一排苗，便于實(shí)現(xiàn)下一步的接苗。

被頂出的秧苗由接苗盤(pán)承接，落入相對(duì)應(yīng)的槽中，接苗盤(pán)在可實(shí)現(xiàn)單側(cè)停歇的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，停歇時(shí)處于近似水平位置接苗，然后在連桿的帶動(dòng)下繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)，在接近豎直位置時(shí)，正好處于轉(zhuǎn)杯上方，此時(shí)機(jī)架上的凸起剛好頂開(kāi)彈簧拉緊閉合的槽口擋板，使秧苗在重力的作用下自由滑出接苗盤(pán)，落入下面的轉(zhuǎn)杯里。接苗盤(pán)隨即返回到接苗位置，準(zhǔn)備接下一批次的秧苗。

轉(zhuǎn)杯固定在鏈節(jié)上隨鏈一起運(yùn)動(dòng)，而鏈輪在槽輪機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下做間歇運(yùn)動(dòng)，一次運(yùn)動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)杯間距的距離。每個(gè)轉(zhuǎn)杯下面有一個(gè)可以向下打開(kāi)的活門(mén)，下面的固定盤(pán)支撐著活門(mén)使其處于關(guān)閉狀態(tài)，固定盤(pán)上有一個(gè)缺口，保證每次有一個(gè)轉(zhuǎn)杯處于缺口上方。秧苗在落入轉(zhuǎn)杯后，轉(zhuǎn)動(dòng)到缺口上方時(shí)，由于沒(méi)有支撐，活門(mén)靠自身重力和秧苗重力打開(kāi)，苗便自由落下，通過(guò)導(dǎo)苗嘴引導(dǎo)落入栽植器的吊杯中，吊杯運(yùn)動(dòng)到底部將缽苗栽植在苗穴中，最后由覆土輪覆土鎮(zhèn)壓。

2 關(guān)鍵部件研究

2.1頂苗機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)

為了節(jié)約設(shè)計(jì)和制造成本，根據(jù)苗盤(pán)底部有孔的特點(diǎn)，利用頂桿從小孔中將苗從苗盤(pán)中頂出，送入接苗盤(pán)中?？紤]到苗與苗之間的距離太小，不容易分別落入相對(duì)應(yīng)的槽中，采用雙頂桿交替頂苗的裝置。

如圖2所示，曲軸4上交替做出曲柄，通過(guò)連桿2分別帶動(dòng)頂桿組，在曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，帶動(dòng)頂桿組Ⅰ和頂桿組Ⅱ分別做出一次頂苗運(yùn)動(dòng)，頂出對(duì)應(yīng)1、3、5和2、4、6苗穴中的苗。

2.2移盤(pán)機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)

在頂苗機(jī)構(gòu)頂出一排苗之后，秧盤(pán)需要下滑一格的距離，為下一次頂苗做好準(zhǔn)備，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，在秧盤(pán)支架上安裝滾輪，減小秧盤(pán)下滑的摩擦，使其能夠利用自身重力自由下滑。在秧盤(pán)支架的側(cè)面安裝一個(gè)限制秧盤(pán)位置的裝置，如圖3所示。

秧盤(pán)下滑位置由限位針1保持，限位針在拉緊彈簧的作用下，卡在秧盤(pán)格的隔板下面，擋住秧盤(pán)下滑，限位針和旋轉(zhuǎn)臂3通過(guò)套筒繞固定軸旋轉(zhuǎn)，凸輪軸4和頂苗曲軸是一體的，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周頂出一排完整的秧苗后，凸輪的凸起部分頂起旋轉(zhuǎn)臂，使限位針打開(kāi)，秧盤(pán)下滑，凸輪凸起部分和旋轉(zhuǎn)臂作用的時(shí)間非常短，所以限位針在彈簧的拉力下迅速?gòu)?fù)位（在秧盤(pán)沿斜面下滑一個(gè)格子前），對(duì)秧盤(pán)起到了很好的限制和定位作用。

2.3接苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

秧苗在被頂桿退出后，用接苗盤(pán)承接，并轉(zhuǎn)送到轉(zhuǎn)杯中，如圖4所示。根據(jù)工作特點(diǎn)，接苗盤(pán)設(shè)計(jì)成直槽型，一面開(kāi)口方便接苗，底部做有活門(mén)3，由彈簧2拉緊閉合，在轉(zhuǎn)動(dòng)到準(zhǔn)備上方時(shí)，用頂針5強(qiáng)迫打開(kāi)，使苗靠重力下落到轉(zhuǎn)杯中。接苗盤(pán)由可實(shí)現(xiàn)單側(cè)停歇的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)，在接苗位置實(shí)現(xiàn)停歇，從而保證接苗的準(zhǔn)確度。

3 結(jié)論

本文針對(duì)目前國(guó)內(nèi)半自動(dòng)移栽機(jī)栽植效率低、人力投入大等缺點(diǎn)，利用UG NX 8.0三維設(shè)計(jì)軟件，綜合現(xiàn)有成熟的吊籃式半自動(dòng)移栽機(jī)栽植技術(shù)，加入一些新的機(jī)構(gòu)，研究設(shè)計(jì)了一種機(jī)械式小型自動(dòng)移栽機(jī)。該移栽機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，栽植效率高，適用于番茄、茄子、黃瓜、棉花、甜菜、煙草等作物，方便在廣大農(nóng)村大面積推廣使用，這也對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化起到了積極的作用。endprint