基于共轭凸轮的强制推秧机构反求设计.pdf

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1、第27卷第3期982011年3月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVr01．27No．3Mar．20ll基于共轭凸轮的强制推秧机构反求设计陈建能1，王英1，张翔2，赵雄1，赵匀1(1．浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州310018：2．福建农林大学机电工程学院，福州350002)摘要：针对传统推秧机构存在的推秧结束时间提前或滞后问题，提出了基于共轭凸轮的强制推秧新型机构。该新型推秧机构由共轭凸轮实现推秧杆的推出和缩回。根据椭圆齿轮行星系驱动机构及插秧农艺要求构造了推秧杆的运动学曲线，建立了该推秧机构反求模型，并基于VisualB

2、asic6．0编写了该推秧机构的反求设计及仿真软件，反求得到一组满足农艺要求的较优参数，包括机构参数和凸轮廓线。主副凸轮最大压力角都小于许用压力角，表明该新型机构能很好地满足推秧机构效率和受力要求。关键词：插秧机，逆向工程，设计，共轭凸轮，强制推秧机构doi：10．3969a．issn．1002—6819．2011．03．018中图分类号：S223．9文献标志码：A文章编号：1002-6819(2011)一03—0098一05陈建能，王英，张翔，等．基于共轭凸轮的强制推秧机构反求设计[J]．农业工程学报，2011，27(3)：98—102．ChenJ

3、iarmeng，WangYing，ZhangXiang，eta1．Reversedesignofcompulsoryseedling—pushingmechanismbasedoncon："ugatecam[J]．TransactionsoftheCSAE，201l，27(3)：98—102．(inChinesewithEnglishabstrac00引言插秧机分插机构是从毯状秧群中分取一定数量的秧苗并将其插入水田中的机构，包括栽植臂及其驱动机构。为了能够有效地将取下来的秧苗插到水田中，栽植臂中有一套推秧机构，它可以有效防止秧苗回带、减少漏插现象。目

4、前市场上插秧机推秧机构的工作原理基本一致：由平面凸轮、拨叉、推秧杆和推秧弹簧组成，作业时推秧杆相对于栽植臂做间歇性的往复直线运动，完成推秧动作。该推秧机构简单，但是由于推秧的开始时间决定于凸轮的廓线及其初始安装相位，而推秧时间的长短则决定于弹簧的刚度，因此不能适应不同的插秧速度，当作业速度变化较大时会出现推秧结束时间提前或滞后。同时弹簧长时间工作后会产生弹簧松弛，造成推秧力不足，影响推秧效果，严重时造成秧苗回带，出现漏插【1翻。为了让插秧机能够在任何速度下正常作业，本文提出基于共轭凸轮的强制推秧新方法及其推秧机构，建立分析模型并对机构参数进行反求和性

5、能分析。1强制推秧机构及插秧农艺要求1．1基于共轭凸轮的强制推秧机构及其椭圆齿轮行星系驱动机构简介插秧机分插机构的驱动方式有多种，本文以椭圆齿轮行星系为驱动机构，如图l所示，驱动机构共有5个收稿时间：2010-06—28修订日期：2010-09．06基金项目：国家自然科学基金项目(50875244)；浙江省自然科学基金项目(Y1110100)：浙江理工大学研究生创新基金项目(Ycx．Sl1011)作者简介：陈建能(1972一)，男，福建泉州人，教授，博士生导师，主要从事现代农业装备与技术研究。杭州浙江理工大学机械与自动控制学院，310018。Emai

6、l：jianncngchen@zstu．edu．cn全等的椭圆齿轮，初始安装相位相同，太阳轮两边对称布置2对椭圆齿轮，栽植臂与行星轮固结(没有相对运动)，行星架与太阳轮共轴线。工作时，太阳轮固定不动，行星架转动(为动力源)，2个惰轮(中间轮)绕太阳轮转动，带动2个行星轮在周期内摆动。栽植臂壳体与行星轮轴一起做取秧动作【孓列。栽植臂壳体中有一套强制推秧机构，其中主动圆柱齿轮相对栽植臂驱动轴转动，通过主动圆柱齿轮和从动圆柱齿轮相啮合，使得与从动圆柱齿轮共轴的共轭凸轮转动，通过两个滚子与共轭凸轮的主凸轮和副凸轮的接触使从动件又形摆杆摆动，叉形摆杆的另一端上

7、有一长槽，该长槽与推秧杆上的销子接触，随着叉形摆杆的摆动，推秧杆做直线往复运动，将秧针上的秧苗推入田中。该推秧机构取消了弹簧，由共轭凸轮实现推秧杆的推出和缩回，克服传统推秧机构的缺陷，已经授权国家发明专利【6】。1．行星轮2．惰轮3．太阳轮4．行星架5．主动圆柱齿轮6．行星轮轴7．从动轴8．从动圆柱齿轮9．滚子10．铰链点11．叉形摆杆12．推秧杆13．栽植臂壳体14．主凸轮15．副凸轮16．共轭凸轮图1基于共轭凸轮的强制推秧机构及椭圆齿轮行星系驱动机构Fig．1Compulsoryseedling．pushingmechanismbasedonth

8、econjugatecanlandthedrivingmechanismwithplanetaryellip