31蔬菜移植机插苗系统设计说明书

蔬菜移植机的插苗系统设计11.课程设计背景和引言1.1设计背景本次课程设计，是在学院资深指导老师的亲自指挥和指导下完成的，旨在培养学生的创新思维能力和动手操作能力。学院高度重视学生实践环节的进行，为给社会输送更多的有用人才而努力。我国历来都是一个农业大国，在国际化背景下，我国农业不可避免的卷入世界农业生产体系和交换体系当中。所以发展和改进我国的农业机械产品迫在眉睫，刻不容缓。学院从实际情况出发，根据我国农业发展在现阶段的大背景，学院给出了十几个具体的设计题目，让学生亲自动手进行设计，可见学院领导对教学实践环节的重视以及指导老师们的不懈努力！1.2设计的目的及意义课程设计是学校教学环节中的一个相当重要的环节，也是着力培养学生创新思维能力的一个重要平台。通过进行这样的教学实践，能从根本上提高学生的动手、动脑以及及时查阅资料和勤奋学习的良好习惯。通过这样的设计环节，是我们这些本来就学习设计专业的学生更能深刻地体会到自己所学专业的优势和具体的应用方向。设计过程当中最重要的是准确和可靠。不但要求设计参数的准确无误，还有设计思路的明朗化和可推广化。每一个设计人员，都得背着严谨认真，一丝不苟的态度去对待自己亲手设计的题目，这是对广大需求者和消费者的最大的肯定，也于无形中锻炼和激发了我们的责任意识。更重要的是，本次设计是团体进行的项目，要求小组内部相互协作，相互促进，以便更好，更出色地完成设计任务，强化我们每个人的团队合作意识。1.3课程设计的具体要求1.严格按照老师的设计要求进行设计，不得擅自做主张偷工减料；2.自己要提出合理的创新思维，并附加到自己设计的具体产品上3.要团队间进行密切的合作与交流；4.确定设计尺寸和具体的参数切合实际，不得随意捏造数据；5.认真对待，按时完成。1.4该机械的发展前景以及发展趋势随着蔬菜种植技术的广泛应用与推广，越来越多的新的技术要求也在不断地更新。蔬菜移植机的插苗系统的设计问题就日渐被提到新的议事日程上来。制作为世界最大的蔬菜生产基地，中国蔬菜行业的发展前景相当可观。然而现如今在种植方式上却仍然以人工种植为主，在蔬菜的需求量与日俱增、劳动力成本越来越高的今天，蔬菜种植的高效化和机械化成为了蔬菜种植业的迫切要求。1.5设计内容蔬菜移植机的插苗系统设计2本设计主要对蔬菜移植机的插苗系统进行设计改进并实现自动化进行田间插苗作业。本设计将对蔬菜移植机的插苗系统的机械部分和自动控制部分进行设计说明。2.总体方案的设计及其论证2.1总体方案设计该设计主要任务是设计一种机械结构以实现插苗动作的全过程。并设计该系统的自动控制电路，以实现插苗系统的自动化进行。该设计中采用的思路是：做一套机器系统来实现插苗的动作，完成如下几个移栽过程：1、机械向下插苗；2、栽植鸭嘴的打开剖开苗穴，苗自动放入苗穴；3、机械向上拔起；4、栽植鸭嘴闭合完成一次插苗作业。2.2该插苗机构的工作原理：2.2.1该插苗系统的机械运行原理首先机械的插苗过程设计机构为一曲柄滑块系统。曲柄转动时带动滑块上下运动即可实现上下插苗运动。运动简图如下图1插苗部分运动简图（曲柄滑块机构）A处连接电动机1，1曲柄；2摇杆；3滑块。蔬菜移植机的插苗系统设计3栽植鸭嘴（左）机构固定于滑块3上。栽植鸭嘴（右）用一凸轮滚子摆杆机构做一动力。凸轮安装在电动机2上。机构如下图所示。图2凸轮滚子摆杆机构运动简图图中6凸轮；5滚子；7摆杆栽植鸭嘴（右）固定于杆4末端随着杆4绕点A旋转。为了实现栽植鸭嘴同步开合采用下示机构控制。下图为机构简图。图3移栽漏斗运动简图8移栽漏斗（左）；9移栽漏斗（右）；10滑块；B点即为图2中B点。蔬菜移植机的插苗系统设计42.2.2该插苗系统的运行过程本机械由电动机1和电动机2运转带动，电动机1转动带动曲柄1转动使滑块向下运动到一定程度时电动机2开始工作至曲柄1和曲柄2同线时电动机2停止工作，控制电动机2运行时间刚好为半圈，此时茶苗机构刚好处于机构最低点同时移栽漏斗张开最大。电动机1继续运行此时运动为插苗系统的向上拔起过程。运动到一定程度时电动机2再次工作半个周期后栽植漏斗刚好闭合，此为该插苗系统的一个工作周期。3.机构各部分零件尺寸设计图4移栽鸭嘴部分装配图3.1移栽鸭嘴尺寸的确定选择特殊的蔬菜苗南瓜苗进行分析。如下图所示为7日龄的南瓜苗:蔬菜移植机的插苗系统设计5蔬菜苗物理特性的平均值苗高叶跨度叶片尺寸茎干尺寸a/mmb/mmL/mm长/mm宽/mmmm南瓜苗32.750.287.447.537.31.76取鸭嘴最大处直径为124合适。据此确定移栽鸭嘴尺寸如下图所示：图5移栽鸭嘴（右）零件图蔬菜移植机的插苗系统设计6图6移栽鸭嘴（右）实体图3.2移栽鸭嘴上盖板尺寸确定如下图所示：图7移栽漏斗上盖板（右）零件图蔬菜移植机的插苗系统设计7图8移栽漏斗上盖板（右）实体图3.3确定与计算图2所示凸轮，滚子，摆杆等零件尺寸计算。根据机器初始化位置（移栽鸭嘴闭合）及安装位置要求可定四杆的长度分别为4杆长60mm，11杆长120mm，7杆长100mm，12杆长为50mm，滚子直径定位14mm。凸轮长度采取画图法确定。图9凸轮轮廓曲线确定蔬菜移植机的插苗系统设计8以下为其中各连杆的零件图图10杆4零件图图11杆11的零件图蔬菜移植机的插苗系统设计9图12杆7的零件图3.4插苗部分尺寸设计（曲柄和摇杆长度的确定）由于田间作业插苗系统上下运动位移为300mm。假设曲柄1和摇杆2的长度分别为x和y。预定曲柄的回转中心与移栽鸭嘴水平距离为400mm，竖直距离450mm。根绝运动分析可知当传动角γ=0°时，滑块处于最高点，即移栽鸭嘴处于栽种时的最高点上，当传动角γ=180°时，滑块处于最低点，级移栽鸭嘴处于栽种最低点。作图如下：蔬菜移植机的插苗系统设计10图13曲柄和摇杆尺寸计算图由此可得y+x=850①y-x=725②所以x=125mmy=725mm尺寸图如下图14曲柄零件图蔬菜移植机的插苗系统设计11图15摇杆零件图4.电动机选择4.1曲柄处电动机1的选取预计系统插苗用时1秒为一个周期。即转速为30r/min差《机械系统设计手册》可知无此转速的电动机，则此处须一减速器。则n2=30r/min首先选定电动机型号为Y250M-8，此电机额定功率为30Kw，转速为740r/min额定转矩1.8。则n1=740r/min，所以传动比25307402112nnzzii8一般采用二级齿轮减速器。图16减速器传动图4.1.1计算总传动比蔬菜移植机的插苗系统设计12总传动比i=254.1.2分配传动装置各级传动比考虑两级齿轮润油问题，两级齿轮应有相近的浸油深度，所以高速级齿轮传动比4.3i与低速级齿轮传动比2.1i的比值取1.3，即4.3i=1.32.1i，且i=2.1i*4.3i=25得4.3i=5.69，2.1i=4.38。4.1.3选第一对（3，4）齿轮的尺寸选小齿轮齿数Z3=26则大齿轮齿数Z4=26*5.69=147.94取Z4=148取模数m=3几何尺寸计算齿顶高：33*1**mhhaamm齿根高：75.33*)25.01()(**mchhafmm全齿高：75.675.33fahhhmm顶隙：75.0325.0*mcc分度圆直径：7826333mzdmmmmmzd444148344基圆直径：mm32.73940.07820cos33ddbmmddb36.417940.044420cos44齿顶圆直径：mmhddaa843*278233mmhddaa4503*2444244齿根圆直径：mmhddff5.7075.3378233mmhddff5.43675.32444244齿距：42.93*14.3mpπmm齿厚：71.4242.92psmm齿槽宽：71.42spemm标准中心距：mmdda261)44478(21)(2143蔬菜移植机的插苗系统设计13齿轮宽度：mmdbd787813圆整后取mmBmmB83,7843。4.1.4选第二对（1，2）齿轮的尺寸选小齿轮齿数Z1=24,则大齿轮齿数Z2=24*4.38=105.12取Z2=105取模数m=3。几何尺寸计算齿顶高：33*1**mhhaamm齿根高：75.33*)25.01()(**mchhafmm全齿高：75.675.33fahhhmm顶隙：75.0325.0*mcc分度圆直径：7224*311mzdmm315105*322mzdmm基圆直径：68.67940.0*7220cos11ddbmm1.296940.0*31520cos22ddbmm齿顶圆直径：783*272211aahddmmmmhddaa3213*2315222齿根圆直径：mmhddff5.6475.3*2722115.30775.3*2315222ffhdd齿距：42.93*14.3mpπmm齿厚：71.4242.92psmm齿槽宽：71.42spemm标准中心距：mmdda5.193)31572(21)(2121齿宽：mmb7272*1d1取mmmmB77B7212，则。4.2凸轮处电动机2的选取预计系统插苗用时0.4秒为一个周期。即转速为150r/min差《机械系统设计手册》可知无此转速的电动机，则此处须一减速器。则n2=150r/min首先选定电动机型号为Y250M-8，此电机额定功率为30Kw，转速为740r/min额定转矩1.8。则n1=740r/min，所以传动比蔬菜移植机的插苗系统设计1451507402112nnzzii8一般采用一级齿轮减速器4.2.1计算总传动比i=54.2.2齿轮具体数据的确定选小齿轮齿数Z1=24,则大齿轮齿数Z2=24*5=100.12取Z2=100取模数m=3。几何尺寸计算齿顶高：33*1**mhhaamm齿根高：75.33*)25.01()(**mchhafmm全齿高：75.675.33fahhhmm顶隙：75.0325.0*mcc分度圆直径:7224*311mzdmmmmmzd300100*322基圆直径：68.67940.0*7220cos11ddbmmmmddb282940.0*30020cos22齿顶圆直径:783*272211aahddmmmmhddaa3063*2300222齿根圆直径:mmhddff5.6475.3*272211mmhddff5.29275.3*2300222齿距：42.93*14.3mpπmm齿厚：71.4242.92psmm蔬菜移植机的插苗系统设计15齿槽宽：71.42spemm标准中心距：mmdda186)30072(21)(2121齿宽：mmb7272*1d1取mmmmB77B7212，则。5.自动控制系统设计分析该系统运行过程可知该系统由曲柄处电动机和凸轮处电动机带动，曲柄处电动机开机后一直运行，而凸轮处电动机间歇式运动。因此自动控制部分只需编写程序实现凸轮部分的间歇是运动即可。5.1梯形图5.2指令表LDX0OUTM1ANDT1OUTT0SPK3LDT0OUTT1SPK2OUTM25.3外部接线图蔬菜移植机的插苗系统设计165.4电路图蔬菜移植机的插苗系统设计176.整体总结课程设计是培养学生综合运用所学知识发现、提出、分析和解决实际问题的重要实践环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术的快速发展，结合我国是农业大国的现状，农业机械已经成为当今农业国家空前活跃的领域，在生活中可以说是无处不在。因此，作为21世纪的大学生，在该方面发展和培养自己的能力是非常重要的。回想此次课程设计，