本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及適合于全自動(dòng)蔬菜缽苗移栽要求的一種具有取栽一體化特點(diǎn)的錐齒輪-橢圓齒輪偏心輪搖桿組合式寬窄行移栽機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

我國(guó)蔬菜種植具有精耕細(xì)作的傳統(tǒng)，由于人多地少的資源條件，決定了我國(guó)蔬菜種植需結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件，走標(biāo)準(zhǔn)化、低成本的發(fā)展之路。機(jī)械化種植將成為我國(guó)蔬菜種植未來發(fā)展的另一個(gè)主導(dǎo)性技術(shù)。

蔬菜插秧機(jī)所插秧苗的行間距實(shí)行一寬一窄的種植方式，這種植方式利用作物邊際優(yōu)勢(shì)的增產(chǎn)原理，通過調(diào)整插秧的行間距，增加蔬菜通風(fēng)和光照，從而增加葉面積指數(shù)，可以減輕病害，延長(zhǎng)葉片壽命，加速干物質(zhì)積累，達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)本增效的目的。

“移栽機(jī)構(gòu)”是蔬菜移栽機(jī)工作部件，在旱田移栽機(jī)上處于國(guó)際領(lǐng)先地位的歐共體蔬菜移栽機(jī)的核心工作部件一般由3套或4套裝置組成，完成取苗、輸送和栽植3個(gè)動(dòng)作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低。為了簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，日本研制的蔬菜缽苗移栽機(jī)采用了兩套機(jī)構(gòu)，將其中取苗和輸送裝置合二為一，采用了回轉(zhuǎn)和滑道機(jī)構(gòu)相結(jié)合的方式完成取秧和輸送的復(fù)雜動(dòng)作。但是由于增加了滑道機(jī)構(gòu)，大大降低了生產(chǎn)效率，每分鐘只能移栽40次。工作時(shí)間久了，滑道易磨損，工作可靠性難以保證。

目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的移栽機(jī)多為人工半自動(dòng)移栽機(jī)械，主要有撓性圓盤式、鏈夾式、導(dǎo)苗管式和吊籃式等機(jī)型。要求操作人員喂苗準(zhǔn)確、迅速、不能間斷，效率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大，導(dǎo)致整機(jī)工作效率低下，一般國(guó)內(nèi)移栽機(jī)的作業(yè)效率只相當(dāng)于人工的5-15倍，遠(yuǎn)低于耕整、收獲等機(jī)械相對(duì)于人工作業(yè)的效率。高效、輕簡(jiǎn)化全自動(dòng)缽苗移栽機(jī)是未來大面積移栽作業(yè)的發(fā)展方向。

我國(guó)在取栽一體自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)應(yīng)用方面還是空白，其研究工作剛剛起步。通過文獻(xiàn)查新，國(guó)內(nèi)幾乎未見有關(guān)開展取栽一體全自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)自主創(chuàng)新研究方面的文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，還缺乏對(duì)取栽一體自動(dòng)移栽機(jī)構(gòu)的工作機(jī)理和理論研究，只有對(duì)取苗，栽苗分別由去苗機(jī)構(gòu)和栽苗機(jī)構(gòu)自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)有相關(guān)研究。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)蔬菜取栽一體式全自動(dòng)移栽機(jī)構(gòu)的研究和開發(fā)基本屬于仿造，沒有對(duì)國(guó)外的移栽機(jī)進(jìn)行重大的改進(jìn)和技術(shù)上的突破，而且國(guó)外移栽機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，且難適應(yīng)我國(guó)的農(nóng)藝要求，在國(guó)內(nèi)推廣難度很大。因此設(shè)計(jì)一種新型取栽一體全自動(dòng)蔬菜缽苗移栽機(jī)構(gòu)已成為我國(guó)蔬菜種植業(yè)發(fā)展的迫切需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供應(yīng)用于全自動(dòng)蔬菜缽苗取栽一體移栽要求的一種錐齒輪-橢圓齒輪偏心輪搖桿組合式寬窄行移栽機(jī)構(gòu)。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型包括傳動(dòng)箱、主動(dòng)鏈輪、鏈條、中心鏈輪、中心軸、一級(jí)行星輪系、二級(jí)上行星輪系、二級(jí)下行星輪系、上移栽臂和下移栽臂；中心軸和主動(dòng)鏈輪軸均通過軸承支承在傳動(dòng)箱上，固定在主動(dòng)鏈輪軸上的主動(dòng)鏈輪與固定在中心軸上的中心鏈輪通過鏈條連接；兩個(gè)一級(jí)行星輪系對(duì)稱設(shè)置在中心軸兩端，一級(jí)行星輪系兩端通過一級(jí)上行星軸和一級(jí)下行星軸分別連接二級(jí)上行星輪系和二級(jí)下行星輪系。

所述的一級(jí)行星輪系包括一級(jí)齒輪箱、中心橢圓齒輪、一級(jí)上行星橢圓齒輪、一級(jí)下行星橢圓齒輪、一級(jí)上行星軸、一級(jí)下行星軸、上偏心輪、上連桿、上搖桿、下偏心輪、下連桿和下?lián)u桿。所述的一級(jí)齒輪箱與中心軸端部固定連接；中心橢圓齒輪空套在中心軸上，并與傳動(dòng)箱通過牙嵌式法蘭嵌套固定；所述的一級(jí)上行星軸和一級(jí)下行星軸通過軸承對(duì)稱支承在一級(jí)齒輪箱上；一級(jí)上行星橢圓齒輪空套在一級(jí)上行星軸上；一級(jí)下行星橢圓齒輪空套在一級(jí)下行星軸上；所述的中心橢圓齒輪同時(shí)與一級(jí)上行星橢圓齒輪和一級(jí)下行星橢圓齒輪嚙合；上偏心輪固定在中心橢圓齒輪上；上搖桿的一端固定在一級(jí)上行星軸上；上連桿的兩端分別與上偏心輪和上搖桿的另一端鉸接；下偏心輪固定在中心橢圓齒輪上；下?lián)u桿的一端固定在一級(jí)下行星軸上；下連桿的兩端分別與下偏心輪和下?lián)u桿的另一端鉸接。

所述的二級(jí)上行星輪系包括二級(jí)上齒輪箱、二級(jí)上中心錐齒輪、二級(jí)上行星錐齒輪和二級(jí)上行星軸。所述的二級(jí)上齒輪箱與一級(jí)上行星軸伸出一級(jí)齒輪箱外的端部固定；二級(jí)上中心錐齒輪空套在一級(jí)上行星軸上，并與一級(jí)上行星橢圓齒輪通過牙嵌嵌套固定；所述的二級(jí)上行星軸通過軸承支承在二級(jí)上齒輪箱上；二級(jí)上行星錐齒輪固定在二級(jí)上行星軸上，并與二級(jí)上中心錐齒輪嚙合。所述的二級(jí)下行星輪系包括二級(jí)下齒輪箱、二級(jí)下中心錐齒輪、二級(jí)下行星錐齒輪和二級(jí)下行星軸。所述的二級(jí)下齒輪箱與一級(jí)下行星軸伸出一級(jí)齒輪箱外的端部固定；二級(jí)下中心錐齒輪空套在一級(jí)下行星軸上，并與一級(jí)下行星橢圓齒輪通過牙嵌嵌套固定；所述的二級(jí)下行星軸通過軸承支承在二級(jí)下齒輪箱上；二級(jí)下行星錐齒輪固定在二級(jí)下行星軸上，并與二級(jí)下中心錐齒輪相嚙合。

所述的二級(jí)上行星軸伸出二級(jí)上齒輪箱外的一端與上移栽臂的栽植臂殼體固定，二級(jí)下行星軸伸出二級(jí)下齒輪箱外的一端與下移栽臂的栽植臂殼體固定。

所述的上移栽臂和下移栽臂的結(jié)構(gòu)完全一致，均包括夾片、推秧?xiàng)U、移栽臂殼體、撥叉、推秧凸輪和彈簧。所述的推秧?xiàng)U與移栽臂殼體構(gòu)成滑動(dòng)副；推秧?xiàng)U尾部與移栽臂殼體通過彈簧連接，頭部伸出移栽臂殼體外；撥叉底端鉸接在移栽臂殼體內(nèi)，頂端與推秧?xiàng)U中部的滑槽構(gòu)成滾動(dòng)摩擦副；撥叉底端與推秧凸輪構(gòu)成凸輪副；兩片夾片對(duì)中設(shè)置，且分別嵌入固定在推秧?xiàng)U頭部的限位槽的兩個(gè)夾槽內(nèi)；所述夾片的尾部與移栽臂殼體固定，頭部自由設(shè)置。上移栽臂的移栽臂殼體固定在二級(jí)上行星軸上；上移栽臂的推秧凸輪固定在二級(jí)上齒輪箱上，并空套在上移栽臂的移栽臂殼體內(nèi)；下移栽臂的移栽臂殼體固定在二級(jí)下行星軸上；下移栽臂的推秧凸輪固定在二級(jí)下齒輪箱上，并空套在下移栽臂的移栽臂殼體內(nèi)。

所述的中心橢圓齒輪、一級(jí)上行星橢圓齒輪與一級(jí)下行星橢圓齒輪的幾何參數(shù)完全相同，長(zhǎng)半軸均為24cm，短半軸均為15mm，短長(zhǎng)軸之比均為0.625。所述的二級(jí)上中心錐齒輪與二級(jí)下中心錐齒輪的幾何參數(shù)完全相同，二級(jí)上行星錐齒輪與二級(jí)下行星錐齒輪的幾何參數(shù)完全相同。

所述上連桿與上偏心輪的鉸接中心為上偏心輪的幾何中心，下連桿與下偏心輪的鉸接中心為下偏心輪的幾何中心；上偏心輪和下偏心輪的偏心距均為46cm。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、本實(shí)用新型具有周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比特性，又具有偏心輪搖桿機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)特性，通過調(diào)節(jié)一級(jí)行星輪系、二級(jí)行星輪系的傳動(dòng)比大小，以及通過改變各行星軸的軸心位置，使得上、下移栽臂的秧爪取苗軌跡和姿態(tài)準(zhǔn)確，栽植位置準(zhǔn)確，取秧擺角即取秧前和取秧后移栽臂轉(zhuǎn)角為21.5°，能較好地實(shí)現(xiàn)直取秧，實(shí)現(xiàn)旱地穴槽式栽植。

2、本實(shí)用新型移栽臂夾片通過夾取蔬菜秧苗土缽進(jìn)行取秧，有效避免了夾片與蔬菜缽苗葉片的干涉，取苗深度超過40mm，保證秧苗從缽盤中拔出，取秧角為8°，推秧角為67.3°，兩者差值為59.3°，栽苗深度超過35mm，能保證栽苗直立度和立苗率。

3、本實(shí)用新型利用了錐齒輪交錯(cuò)軸傳動(dòng)的特性，實(shí)現(xiàn)了蔬菜缽苗移栽的空間軌跡，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)蔬菜缽苗的寬窄行移栽，大大推進(jìn)了新型移栽技術(shù)的機(jī)械化進(jìn)程。

4、本實(shí)用新型解決了二級(jí)齒輪箱式周轉(zhuǎn)輪系移栽機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，推秧凸輪與撥叉之間不能實(shí)現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)的問題，大大簡(jiǎn)化了推秧凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推秧凸輪相比之前結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，輪廓更加完整，強(qiáng)度更大，可靠性更高，提高了機(jī)構(gòu)的可靠性，更加具有推廣價(jià)值。

5、本實(shí)用新型工作穩(wěn)定，機(jī)械化程度高，取苗深度大，在取秧過程中能較好地保持完整的根系，不傷苗，極大地縮短了蔬菜秧苗的返青周期，增產(chǎn)效果顯著，有利于推廣應(yīng)用。

6、本實(shí)用新型用一套機(jī)構(gòu)替代現(xiàn)有蔬菜移栽機(jī)的多套機(jī)構(gòu)，提出一種能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)移栽，也就是將取秧、輸送、栽植三個(gè)動(dòng)作結(jié)合起來，用一套機(jī)構(gòu)高效的完成上述三個(gè)動(dòng)作的取栽一體式蔬菜移栽機(jī)構(gòu),相比原有只取苗夾土缽式蔬菜移栽機(jī)有巨大進(jìn)步。移栽效率相比現(xiàn)有半自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)提高一倍以上。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

圖2是本實(shí)用新型的輪系嚙合裝配正面示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的輪系嚙合裝配側(cè)面示意圖。

圖4是本實(shí)用新型的一級(jí)上行星軸和二級(jí)上中心錐齒輪嵌套示意圖。

圖5是本實(shí)用新型的上偏心輪搖桿機(jī)構(gòu)示意圖。

圖6是本實(shí)用新型的總傳動(dòng)比變化示意圖。

圖7是本實(shí)用新型的上、下移栽臂結(jié)構(gòu)剖視示意圖。

圖8是本實(shí)用新型的側(cè)面示意圖。

圖9是本實(shí)用新型的移栽軌跡示意圖。

圖10是本實(shí)用新型的取秧位置示意圖。

圖11是本實(shí)用新型的推秧位置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1和8所示，一種錐齒輪-橢圓齒輪偏心輪搖桿組合式寬窄行移栽機(jī)構(gòu)，包括傳動(dòng)箱27、主動(dòng)鏈輪28、鏈條26、中心鏈輪1、中心軸2、一級(jí)行星輪系、二級(jí)上行星輪系、二級(jí)下行星輪系、上移栽臂21和下移栽臂14；中心軸2和主動(dòng)鏈輪軸29均通過軸承支承在傳動(dòng)箱27上，固定在主動(dòng)鏈輪軸29上的主動(dòng)鏈輪28與固定在中心軸2上的中心鏈輪1通過鏈條26連接；兩個(gè)一級(jí)行星輪系對(duì)稱設(shè)置在中心軸2兩端，一級(jí)行星輪系兩端通過一級(jí)上行星軸18和一級(jí)下行星軸6分別連接二級(jí)上行星輪系和二級(jí)下行星輪系。

如圖1、2、3和5所示，一級(jí)行星輪系包括一級(jí)齒輪箱9、中心橢圓齒輪15、一級(jí)上行星橢圓齒輪25、一級(jí)下行星橢圓齒輪8、一級(jí)上行星軸18、一級(jí)下行星軸6、上偏心輪22、上連桿23、上搖桿24、下偏心輪3、下連桿4和下?lián)u桿7。一級(jí)齒輪箱9與中心軸2端部固定連接；中心橢圓齒輪15空套在中心軸2上，并與傳動(dòng)箱27通過牙嵌式法蘭5嵌套固定；一級(jí)上行星軸18和一級(jí)下行星軸6通過軸承對(duì)稱支承在一級(jí)齒輪箱9上；一級(jí)上行星橢圓齒輪25空套在一級(jí)上行星軸18上；一級(jí)下行星橢圓齒輪8空套在一級(jí)下行星軸6上；中心橢圓齒輪15同時(shí)與一級(jí)上行星橢圓齒輪25和一級(jí)下行星橢圓齒輪8嚙合；上偏心輪22固定在中心橢圓齒輪15上；上搖桿24的一端固定在一級(jí)上行星軸18上；上連桿23的兩端分別與上偏心輪22和上搖桿24的另一端鉸接；下偏心輪3固定在中心橢圓齒輪15上；下?lián)u桿7的一端固定在一級(jí)下行星軸6上；下連桿4的兩端分別與下偏心輪3和下?lián)u桿7的另一端鉸接。

如圖1、2、3和4所示，二級(jí)上行星輪系包括二級(jí)上齒輪箱16、二級(jí)上中心錐齒輪17、二級(jí)上行星錐齒輪19和二級(jí)上行星軸20。二級(jí)上齒輪箱16與一級(jí)上行星軸18伸出一級(jí)齒輪箱9外的端部固定；二級(jí)上中心錐齒輪17空套在一級(jí)上行星軸18上，并與一級(jí)上行星橢圓齒輪25通過牙嵌嵌套固定；二級(jí)上行星軸20通過軸承支承在二級(jí)上齒輪箱16上；二級(jí)上行星錐齒輪19固定在二級(jí)上行星軸20上，并與二級(jí)上中心錐齒輪17嚙合。二級(jí)下行星輪系包括二級(jí)下齒輪箱10、二級(jí)下中心錐齒輪11、二級(jí)下行星錐齒輪12和二級(jí)下行星軸13。二級(jí)下齒輪箱10與一級(jí)下行星軸6伸出一級(jí)齒輪箱9外的端部固定；二級(jí)下中心錐齒輪11空套在一級(jí)下行星軸6上，并與一級(jí)下行星橢圓齒輪8通過牙嵌嵌套固定；二級(jí)下行星軸13通過軸承支承在二級(jí)下齒輪箱10上；二級(jí)下行星錐齒輪12固定在二級(jí)下行星軸13上，并與二級(jí)下中心錐齒輪11相嚙合。

圖5中，以上偏心輪22、上連桿23和上搖桿24組成的上偏心輪搖桿機(jī)構(gòu)為例，中心橢圓齒輪15與上偏心輪22固定；p點(diǎn)為上偏心輪22和中心橢圓齒輪15的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，q點(diǎn)為上偏心輪22的幾何中心；上連桿23與上偏心輪22的鉸接中心為上偏心輪22的幾何中心q，上偏心輪偏心距為46cm。

二級(jí)上行星軸21伸出二級(jí)上齒輪箱16外的一端與上移栽臂21的栽植臂殼體固定，二級(jí)下行星軸6伸出二級(jí)下齒輪箱10外的一端與下移栽臂14的栽植臂殼體固定；上移栽臂21和下移栽臂14的結(jié)構(gòu)完全一致，均包括夾片30、推秧?xiàng)U31、移栽臂殼體32、撥叉33、推秧凸輪34和彈簧35。

如圖7所示，以上移栽臂為例，移栽臂殼體32固定在二級(jí)上行星軸20上；推秧凸輪34固定在二級(jí)上齒輪箱16上，并空套在移栽臂殼體32內(nèi)；推秧?xiàng)U31與移栽臂殼體32構(gòu)成滑動(dòng)副；推秧?xiàng)U31尾部與移栽臂殼體32通過彈簧35連接，頭部伸出移栽臂殼體32外；撥叉33底端鉸接在移栽臂殼體32內(nèi)，頂端與推秧?xiàng)U31中部的滑槽構(gòu)成滾動(dòng)摩擦副；撥叉33底端與推秧凸輪34構(gòu)成凸輪副；兩片夾片30對(duì)中設(shè)置，且分別嵌入固定在推秧?xiàng)U31頭部的限位槽的兩個(gè)夾槽內(nèi)；夾片30的尾部與移栽臂殼體32固定，頭部自由設(shè)置。

如圖2和3所示，中心橢圓齒輪15、一級(jí)上行星橢圓齒輪25與一級(jí)下行星橢圓齒輪8的幾何參數(shù)完全相同，長(zhǎng)半軸a＝24cm，短半軸長(zhǎng)b＝15mm，短長(zhǎng)軸之比k＝0.625。二級(jí)上中心錐齒輪17與二級(jí)下中心錐齒輪11的幾何參數(shù)完全相同，二級(jí)上行星錐齒輪19與二級(jí)下行星錐齒輪12的幾何參數(shù)完全相同。

該錐齒輪-橢圓齒輪偏心輪搖桿組合式寬窄行移栽機(jī)構(gòu)取秧角為8°，推秧角為67.3°，兩者差值為59.3°，保證植苗直立度和立苗率，取秧擺角為21.5°，取苗深度為42.4mm，栽苗深度為36.5mm，一級(jí)齒輪箱最小離地間隙為32mm，一級(jí)齒輪箱初始安裝角為90°，軌跡高度為305mm。

該錐齒輪-橢圓齒輪偏心輪搖桿組合式寬窄行移栽機(jī)構(gòu)的工作原理是：

動(dòng)力由傳動(dòng)箱27內(nèi)的主動(dòng)鏈輪28經(jīng)鏈條26傳遞到中心鏈輪1上，帶動(dòng)中心軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，中心軸2帶動(dòng)一級(jí)齒輪箱9轉(zhuǎn)動(dòng)，一級(jí)齒輪箱9內(nèi)，空套在中心軸2上與傳動(dòng)箱27固定的中心橢圓齒輪15分別與一級(jí)上行星橢圓齒輪25和一級(jí)下行星橢圓齒輪8嚙合。當(dāng)一級(jí)齒輪箱9相對(duì)于中心橢圓齒輪15轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)生牽連運(yùn)動(dòng)，由于上偏心輪22和下偏心輪3與中心橢圓齒輪15固定，一級(jí)齒輪箱9轉(zhuǎn)動(dòng)過程中帶動(dòng)上連桿22和下連桿3，隨之帶動(dòng)上搖桿24和下?lián)u桿7，由于上搖桿24與一級(jí)上行星軸18固定，下?lián)u桿7與下行星軸6固定，偏心輪搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)兩個(gè)二級(jí)行星輪系，使二級(jí)齒輪箱16相對(duì)一級(jí)齒輪箱9擺動(dòng)，在輪系作用下，二級(jí)上行星軸20與二級(jí)上齒輪箱16發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，即移栽臂殼體32與推秧凸輪34發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于彈簧35作用，推秧?xiàng)U31與撥叉33相互碰撞，使得撥叉33始終與推秧凸輪34接觸，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于推秧凸輪34的非圓輪廓線作用，撥叉33相對(duì)移栽臂殼體32轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)推秧?xiàng)U31相對(duì)移栽臂殼體32前后移動(dòng)，由于推秧?xiàng)U31上的限位槽兩個(gè)夾槽的作用，在推秧?xiàng)U31和移栽臂殼體32相對(duì)平動(dòng)過程中，夾片30實(shí)現(xiàn)連續(xù)的夾緊、放開動(dòng)作，在夾緊時(shí)取苗，放開時(shí)推秧?xiàng)U31迅速彈出栽苗。

該錐齒輪-橢圓齒輪偏心輪搖桿組合式寬窄行移栽機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比曲線如圖6所示，由此傳動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)如圖9所示的移栽軌跡，按箭頭所示方向運(yùn)動(dòng)，在A點(diǎn)即圖10所示位置取秧，在B點(diǎn)即圖11所示位置推秧，利用錐齒輪交錯(cuò)軸傳動(dòng)的空間特性實(shí)現(xiàn)蔬菜秧苗的機(jī)械化寬窄行移栽。